从零开始系列(四):一文看懂arm架构和x86架构有什么区别

2023-05-16

从零开始系列(四):一文看懂arm架构和x86架构有什么区别

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  • 从零开始系列(四):一文看懂arm架构和x86架构有什么区别
  • 一、CPU 架构是什么
  • 二、Windows如何查看系统是ARM64还是X64架构
  • 三、如何查看mac系统是32位还是64位的操作系统
  • 四、linux 查看 x64 x86 arm64 以及它们的区别
  • 五、好文推荐


一、CPU 架构是什么

  CPU 的全称是"中央处理单元",它是计算机的核心,计算都由它来完成。但是,CPU 本身只是一个概念,每家芯片公司都有自己的具体实现。

  不同的 CPU 设计实现,就称为" CPU 架构"(CPU architecture)。 不同的 CPU 架构有不同的指令集,彼此不通用,这导致运行在上面的软件也不兼容,必须重新编译。如果没有做适配,一个架构下的软件就无法移植到另一个架构。

  目前市场上主流的芯片架构有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四种:

序号架构特点代表性的厂商运营机构发明时间
1X86性能高,速度快,兼容性好英特尔,AMD英特尔1978年
2ARM成本低,低功耗苹果,谷歌,IBM,华为英国ARM公司1983年
3RISC-V模块化,极简,可拓展三星,英伟达,西部数据RISC-V基金会2014年
4MIPS简洁,优化方便,高拓展性龙芯MIPS科技公司1981年

  从CPU发明到现在,有非常多种架构,从我们熟悉的X86,ARM,到不太熟悉的MIPS,IA64,它们之间的差距都非常大。但是如果从最基本的逻辑角度来分类的话,它们可以被分为两大类,即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统,也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。 Intel和ARM处理器的第一个区别是,前者使用复杂指令集(CISC),而后者使用精简指令集(RISC)。

  ARM和X86架构最显著的差别是使用的指令集不同。具体区别可以参照这篇文章:一文看懂arm架构和x86架构有什么区别

序号架构特点
1ARM主要是面向移动、低功耗领域,因此在设计上更偏重节能、能效方面
2X86主要面向家用、商用领域,在性能和兼容性方面做得更好

  每一种架构都有自己的优势和不足,天下并没有所谓的“万能芯片架构”。

序号架构特点
1X86英特尔和AMD的“专属”,在PC市场上独霸多年,地位不可撼动
2ARM在移动端和便捷设备上有着不可替代的优势
3MIPS在网关、机顶盒等市场上非常受欢迎
4RISC-V虽然出来不久,但在智能穿戴产品上的应用广泛,前景广阔

  ARM架构和X86架构是市场份额最大的两大架构,它们有着各自的特点和市场。
目前在移动领域上ARM架构占主流,X86架构也占有一定的市场份额。X86架构由于其封闭性,相对于ARM架构成本更高,但有着更高的性能、更快的速度和兼容性。英特尔近几年也在逐步的布局移动市场,如其推出的X86架构凌动系列处理器,在速度、视频体验、兼容性等方面表现优异。

  x86是指intel的开发的一种32位指令集,从386开始时代开始的,一直沿用至今,是一种cisc指令集,所有intel早期的cpu,amd早期的cpu都支持这种指令集,ntel官方文档里面称为“IA-32”

  x84_64是x86 CPU开始迈向64位的时候,有2选择:1、向下兼容x86。2、完全重新设计指令集,不兼容x86。AMD抢跑了,比Intel率先制造出了商用的兼容x86的CPU,AMD称之为AMD64,抢了64位PC的第一桶金,得到了用户的认同。而Intel选择了设计一种不兼容x86的全新64为指令集,称之为IA-64(这玩意似乎就是安腾),但是比amd晚了一步,而且IA-64也挺惨淡的,因为是全新设计的CPU,没有编译器,也不支持windows(微软把intel给忽悠了,承诺了会出安腾版windows server版,但是迟迟拿不出东西)。。。后来不得不在时机落后的情况下也开始支持AMD64的指令集,但是换了个名字,叫x86_64,表示是x86指令集的64扩展,大概是不愿意承认这玩意是AMD设计出来的。

  也就是说实际上,x86_64,x64,AMD64基本上是同一个东西,我们现在用的intel/amd的桌面级CPU基本上都是x86_64,与之相对的arm,ppc等都不是x86_64。

  x86、x86_64主要的区别就是32位和64位的问题,x86中只有8个32位通用寄存器,eax,ebx,ecx,edx, ebp, esp, esi, edi。x86_64把这8个通用寄存器扩展成了64位的,并且比x86增加了若干个寄存器(好像增加了8个,变成了总共16个通用寄存器)。同样的MMX的寄存器的位数和数量也进行了扩展。此外cpu扩展到64位后也能支持更多的内存了,等等许多好处。

二、Windows如何查看系统是ARM64还是X64架构

在cmd命令窗中输入systeminfo即可,如下图:
架构

三、如何查看mac系统是32位还是64位的操作系统

(一)点击工具栏左上角点击 (苹果Logo)标志,关于本机 --> 更多信息 --> 系统报告 -->(左侧栏中)软件
查看架构
(二)打开终端,输入命令 uname -a 回车

x86_64 表示系统为64位

i686 表示系统32位的
查看架构
(三)在终端输入命令 ioreg -l -p IODeviceTree | grep “firmware-abi” | sed -e ‘s/[^0-9A-Z]//g’

输出:EFI64 --就说明系统是64位
输出:EFI32 --就说明系统是32位
查看架构

四、linux 查看 x64 x86 arm64 以及它们的区别

使用命令$ arch即可查看linux的内核版本。标题中几种版本的区别课参考:linux版本信息以及x86与x86_64的区别

五、好文推荐

苹果电脑为什么要换 CPU:Intel 与 ARM 的战争

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