CPU架构解析:ARM和x86大比拼

  复杂指令集是一种伴随着计算机诞生便存在的一种指令集。其拥有较强的处理高级语言的能力,对于提高计算机性能有一定好处。而日趋复杂的指令系统不仅带来的效率的低下,还致使系统结构的复杂性增加,这种复杂性也将导致了CISC的通用性不佳。

  ARM:移动端异军突起

  在PC领域,Intel的CPU一枝独秀。而在移动端呢?那就当属ARM了。ARM全称为Advanced RISC Machine,也就是进阶精简指令集机器。ARM是RISC微处理器的代表作之一,其广泛的在嵌入式系统设计中被使用。而且ARM处理器最大的特点在于节能,这也是其在移动通信领域无人能敌的原因之一。

  打造ARM64位服务器

  在过去,ARM专注于发展32位架构,在移动端称霸多年,让Intel眼馋不矣。而在PC和服务器领域,Intel的市场也让ARM十分眼红。ARM于 2011年底发布的ARMv8为其首款64位处理器,而戴尔在2013年发布了其首款基于ARM64位构架的服务器,相应的服务器解决方案也被开发出来。

  专家认为,尽管Intel的x86处理器在服务器领域依然无敌,但64位的ARM构架应该可以找到自己的一席之地,ARM在内存和网络接口同计算核心间的距离会被尽可能的拉近,并借此承载起密度极高的大量计算进程,这种特性与Web服务器及其应用十分契合。

  在服务器领域,Intel的芯片也有很多水土不服的领域,比如内存容量、I/O和处理性能不成比例时,ARM处理器的表现会更加合格。ARM处理器的 ISA复杂程度要低很多,开发成本也要低,相应的,ARM服务器厂商针对这些应用场景所开发的服务器也就拥有了打败Intel的前提条件。而从这些应用环境所切入服务器市场的ARM架构服务器其针对客户也正是x86的原有部分客户。

  而Intel是不会轻易放手的,在服务器领域,其工艺对ARM保持领先,其处理器性能也远高于ARM处理器,可在功耗方面一直是Intel的一个心病。

  此外,Intel也想进军移动端,要打败ARM,在低功耗的服务器领域发力便是一个好的选择。采用了14nm工艺的Xeon-D,其包括的2个1.4G的Broadwell内核和GPU的功耗才仅仅为6W,在性能功耗比方便比ARM要高出不少。

  在2008年,Intel推出了Atom处理器,这款处理器是Intel史上体积最小,功耗最低的处理器,其开创出去便是之中弥补自己在移动计算领域先天不足的问题,而这一领域被ARM霸占多年,在技术和经验中Intel都不占优势,想要打败ARM又谈何容易?

  既然双方都对对方的领域虎视眈眈,那么ARM和Intel的大战绝对是不可避免的。那么想要进入Intel的服务器领域,ARM就需要拿出来真本事了,以其64位元处理器作为基础的芯片设计,功耗低、成本低,具备构架弹性,以这些优势去硬碰Intel又能有几成胜算呢?

  换个角度看,ARM芯片架构具备一定的灵活性,可以实现很多企业的特性需求,比如缓存一致性以及容错和高可用性等,其软件的生态环境成熟度却不及Intel,即便是有了更多的企业关注也未必就能有把握击败Intel,那么又是什么支持这ARM来客场挑战Intel呢?

  ARM与X86大比拼

  从几个方面比较ARM与X86架构Intel和ARM的处理器,除了最本质的复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)的区别之外,下面我们再从以下几个方面对比下ARM和X86架构。

  1、制造工艺ARM和Intel处理器的一大区别是ARM从来只是设计低功耗处理器,Intel的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器。

  一直以来,Intel都是台式机的服务器行业的老大。然而进入移动行业时,Intel依然使用和台式机同样的复杂指令集架构,试图将其硬塞入给移动设备使用的体积较小的处理器中。但是Intel i7处理器平均发热率为45瓦。基于ARM的片上系统的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦,约为Intel i7处理器的1/15。其最新的Atom系列处理器采用了跟ARM处理器类似的温度控制设计,为此Intel必须使用最新的22纳米制造工艺。

  2、64位计算对于64位计算,ARM和Intel也有一些显著区别。Intel并没有开发64位版本的x86 指令集。64位的指令集名为x86-64(有时简称为x64),实际上是AMD设计开发的。Intel想做64位计算,它知道如果从自己的32位x86架构进化出64位架构,新架构效率会很低,于是它搞了一个新64位处理器项目名为IA64。由此制造出了Itanium系列处理器。