X86、ARM、RISC-V，MIPS傻傻分不清楚？一文帶你看懂

日常新聞中我們經(jīng)常聽到Intel的處理器，ARM處理器，近期RISC-V（讀音為five），也出現(xiàn)在各大新聞中，這些概念到底是怎么一回事，今天就來帶大家了解一下。

從CPU發(fā)明到現(xiàn)在，有非常多種架構(gòu)，從我們熟悉的X86、ARM，到不太熟悉的RISC-V，MIPS、IA64，它們之間的差距都非常大。但是如果從最基本的邏輯角度來分類的話，它們可以被分為兩大類，即所謂的“復(fù)雜指令集”與“精簡指令集”系統(tǒng)，也就是經(jīng)?？吹降?ldquo;CISC”與“RISC”。

在PC端，最主要的就是X86的處理器，而移動(dòng)端就要屬ARM的天下了。在英偉達(dá)要收購ARM的消息確認(rèn)后，基于ARM的CPU設(shè)計(jì)公司擔(dān)心未來架構(gòu)授權(quán)問題，開源的RISC-V走向了CPU的舞臺(tái)，成為了各家IC設(shè)計(jì)公司的新寵。

目前市場上主流的芯片架構(gòu)有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四種：

1、X86架構(gòu)

X86是微處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語言指令集，指一個(gè)Intel通用計(jì)算機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)縮寫，也標(biāo)識(shí)一套通用的計(jì)算機(jī)指令集合。1978年6月8日，Intel 發(fā)布了新款16位微處理器 8086，也同時(shí)開創(chuàng)了一個(gè)新時(shí)代：X86架構(gòu)誕生了。

X86指令集是美國Intel公司為其第一塊16位CPU（i8086）專門開發(fā)的，美國IBM公司1981年推出的世界第一臺(tái)PC機(jī)中的CPU–i8088（i8086簡化版）使用的也是X86指令。

隨著CPU技術(shù)的不斷發(fā)展，Intel陸續(xù)研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 酷睿系列，但為了保證電腦能繼續(xù)運(yùn)行以往開發(fā)的各類應(yīng)用程序以保護(hù)和繼承豐富的軟件資源，所以Intel公司所生產(chǎn)的所有CPU仍然繼續(xù)使用X86指令集。

2、ARM架構(gòu)

ARM架構(gòu)是一個(gè)32位精簡指令集處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn)，ARM處理器非常適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

如今，ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例，使它成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)之一。ARM處理器可以在很多消費(fèi)性電子產(chǎn)品上看到，從可攜式裝置到電腦外設(shè)甚至在導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施中都有它的存在。

ARM和X86架構(gòu)最顯著的差別是使用的指令集不同。

3、RISC-V架構(gòu)

RISC-V 架構(gòu)是基于 精簡指令集計(jì)算（RISC）原理建立的開放 指令集架構(gòu)（ISA），RISC-V是在指令集不斷發(fā)展和成熟的基礎(chǔ)上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全開源，設(shè)計(jì)簡單，易于移植Unix系統(tǒng)，模塊化設(shè)計(jì)，完整工具鏈，同時(shí)有大量的開源實(shí)現(xiàn)和流片案例，得到很多芯片公司的認(rèn)可。

RISC-V 架構(gòu)的起步相對(duì)較晚，但發(fā)展很快。它可以根據(jù)具體場景選擇適合指令集的指令集架構(gòu)。基于RISC-V 指令集架構(gòu)可以設(shè)計(jì)服務(wù)器CPU，家用電器CPU，工控CPU和用在比指頭小的傳感器中的CPU。

4、MIPS架構(gòu)

MIPS架構(gòu)是一種采取 精簡指令集（RISC）的處理器架構(gòu)，1981年出現(xiàn)，由MIPS科技公司開發(fā)并授權(quán)，它是基于一種固定長度的定期編碼指令集，并采用 導(dǎo)入/存儲(chǔ)（Load/Store）數(shù)據(jù)模型。經(jīng)改進(jìn)，這種架構(gòu)可支持高級(jí)語言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運(yùn)算采用三個(gè)操作數(shù)的形式，允許編譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。

如今基于該架構(gòu)的芯片廣泛被使用在許多電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、個(gè)人娛樂裝置與商業(yè)裝置上。最早的MIPS架構(gòu)是32位，最新的版本已經(jīng)變成64位。

基于MIPS龍芯

沒有所謂的“萬能芯片架構(gòu)”

每一種架構(gòu)都有自己的優(yōu)勢和不足，天下并沒有所謂的“萬能芯片架構(gòu)”。

ARM架構(gòu)和X86架構(gòu)是市場份額最大的兩大架構(gòu)，它們有著各自的特點(diǎn)和市場。

目前在移動(dòng)領(lǐng)域上ARM架構(gòu)占主流，X86架構(gòu)也占有一定的市場份額。X86架構(gòu)由于其封閉性，相對(duì)于ARM架構(gòu)成本更高，但有著更高的性能、更快的速度和兼容性。

而RISC-V將來勢必會(huì)對(duì)X86和ARM造成一定的沖擊，尤其是ARM。但想要改變Arm和Intel X86主導(dǎo)的處理器架構(gòu)競爭格局，還有很長的路要走。比如，要想從RISC-V指令集架構(gòu)受益，對(duì)技術(shù)水平、資金投入和時(shí)間的要求都不低。

RISC-V目前還處于早期的階段，沒有太多的實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證，先行者需要承擔(dān)更多的驗(yàn)證，測試等工作。此外，RISC-V還存在自身的短板——生態(tài)破碎化和不完善，目前真正宣布基于RISC-V指令集開發(fā)IP核的企業(yè)仍是鳳毛麟角。因此目前RISC-V架構(gòu)雖然吸引不少一線廠商采用，但現(xiàn)階段要成為市場主流，似乎還需要更多時(shí)間投入發(fā)展。