Was sind die vier gängigen CPU-Architekturen?

Vier Mainstream-CPU-Architekturen: 1. von. 2. Die ARM-Architektur ist eine 32-Bit-RISC-Architektur (Reduced Instruction Set). 3. Die RISC-V-Architektur ist eine offene Befehlssatzarchitektur, die auf dem Prinzip des Reduced Instruction Set Computing (RISC) basiert. 4. Die MIPS-Architektur ist eine Prozessorarchitektur, die einen reduzierten Befehlssatz (RISC) verwendet und eine optimierte Ausführung von Hochsprachen unterstützen kann.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Die Zentraleinheit (CPU) ist das Gehirn Ihres Smart-Geräts. Seine Aufgabe besteht darin, einen Klumpen aus Plastik und Metall in ein glänzendes Smartphone oder Tablet zu verwandeln, indem es eine Reihe von Anweisungen ausführt, um Ihr Gerät, einschließlich Display, Touchscreen, Modem usw., anzusteuern.

CPU-Architektur

CPU-Architektur ist eine Spezifikation, die von CPU-Herstellern für CPU-Produkte derselben Serie festgelegt wird. Der Hauptzweck besteht darin, wichtige Indikatoren verschiedener CPU-Typen zu unterscheiden. Derzeit ist die CPU-Klassifizierung auf dem Markt hauptsächlich in zwei Lager unterteilt: Die eine ist die CPU mit komplexem Befehlssatz, die von Intel und AMD angeführt wird, und die andere ist die CPU mit reduziertem Befehlssatz, die von IBM und ARM angeführt wird. Zwei verschiedene CPU-Marken haben unterschiedliche Produktarchitekturen. Beispielsweise basieren die CPUs von Intel und AMD auf der X86-Architektur, während die CPUs von IBM auf der PowerPC-Architektur basieren und die CPUs von ARM auf der ARM-Architektur basieren.

Vier gängige Chip-Architekturen (X86, ARM, RISC, MIPS)

1, X86-Architektur

Eine nummerierte Abkürzung, die auch einen allgemeinen Satz von Computeranweisungen kennzeichnet. Am 8. Juni 1978 veröffentlichte Intel den neuen 16-Bit-Mikroprozessor 8086, der auch eine neue Ära einläutete: Die X86-Architektur war geboren.

Der X86-Befehlssatz wurde speziell von der Intel Corporation aus den USA für ihre erste 16-Bit-CPU (i8086) entwickelt. Er wurde auch von der CPU-i8088 (vereinfachte Version von i8086) im weltweit ersten von IBM eingeführten PC verwendet Corporation of the United States im Jahr 1981. X86-Anweisungen.

Übernimmt die CISC-Architektur (Complex Instruction Set Computer). Anders als bei der Verwendung von RISC wird im CISC-Prozessor jede Anweisung des Programms seriell der Reihe nach ausgeführt, und die Operationen in jeder Anweisung werden ebenfalls seriell der Reihe nach ausgeführt. Der Vorteil der sequentiellen Ausführung liegt in der einfachen Steuerung, die Auslastung verschiedener Teile des Computers ist jedoch nicht hoch und die Ausführungsgeschwindigkeit langsam.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der CPU-Technologie hat Intel sukzessive neuere i80386-, i80486- und heutige Pentium 4-Serien entwickelt, um jedoch sicherzustellen, dass der Computer weiterhin verschiedene in der Vergangenheit entwickelte Anwendungen ausführen kann, um umfangreiche Softwareressourcen zu schützen und zu erben Daher verwenden alle von Intel hergestellten CPUs weiterhin den X86-Befehlssatz.

2. ARM-Architektur

ARM ist die Abkürzung für Advanced RISC Machine. Es handelt sich um eine 32-Bit-RISC-Architektur, die jedoch im Allgemeinen auch mit einem 16-Bit-Befehlssatz ausgestattet ist ist besser als die entsprechende 32-Bit-Code-Einsparung von bis zu 35 %, aber alle Vorteile des 32-Bit-Systems können beibehalten werden.

Es wird häufig in vielen eingebetteten Systemdesigns verwendet. Aufgrund ihrer energiesparenden Eigenschaften eignen sich ARM-Prozessoren sehr gut für die mobile Kommunikation, ganz im Einklang mit ihrem Hauptdesignziel, einem geringen Stromverbrauch. Heute macht die ARM-Familie 75 % aller 32-Bit-Embedded-Prozessoren aus und ist damit eine der dominantesten 32-Bit-Architekturen der Welt. ARM-Prozessoren sind in vielen Produkten der Unterhaltungselektronik zu finden, von tragbaren Geräten über Computerperipheriegeräte bis hin zu militärischen Einrichtungen wie Bordcomputern von Raketen.

Kleine Größe, geringer Stromverbrauch, niedrige Kosten, hohe Leistung – die wichtigsten Gründe, warum ARM in eingebetteten Systemen weit verbreitet ist. Es unterstützt die dualen Befehlssätze Thumb (16-Bit)/ARM (32-Bit). Wird sehr gut mit 8-Bit-/16-Bit-Geräten verwendet. Die meisten Datenoperationen werden in Registern ausgeführt, und die Ausführungseffizienz ist hoch. Die Befehlslänge ist festgelegt. Load_store-Struktur: In RISC müssen alle Berechnungen in Registern abgeschlossen werden. Die Kommunikation zwischen Registern und Speicher erfolgt durch separate Anweisungen. Bei CSIC kann die CPU direkt auf dem Speicher arbeiten. Pipeline-Verarbeitungsmethode

Ps: RISC und CISC

Personalcomputer werden oft als Computer mit X86-Architektur bezeichnet, da aktuelle Computer eine große Anzahl von CPUs mit Intel X86-Architektur verwenden. Die CPU der X86-Architektur verwendet einen komplexen Befehlssatz, während aktuelle Mobiltelefonchips einen vereinfachten Befehlssatz verwenden. Der sogenannte Befehlssatz ist eine Sammlung der kleinsten Einheiten, mit denen der Prozessor Operationen ausführen kann. Beispielsweise werden Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durch bestimmte Anweisungen implementiert. Der komplexe Befehlssatz (CISC) verfügt über viele und komplexe Anweisungen, und die Länge jeder Anweisung ist flexibel. Eine einzelne einzelne Anweisung kann einen umfangreicheren Arbeitsinhalt verarbeiten, aber das Problem besteht darin, dass CISC flexibler ist Die Auslastung der Prozessorressourcen ist nicht hoch, genau wie bei einem Fünfkampfsportler, der laufen und springen kann, aber keinen Vorteil gegenüber Laufsportlern hat. Prozessoren mit reduziertem Befehlssatz (RISC) sind sogenannte spezialisierte Player mit einem relativ optimierten Mikrobefehlssatz und einer einzigen Abschlussaktion. Daher ist die Laufzeit einer einzelnen Mikroanweisung relativ kurz. Um relativ komplexe Operationen auszuführen, erhöht sich die Anzahl der auszuführenden Mikroanweisungen.

• RISC: Computer mit reduziertem Befehlssatz

RISC hat eine einfache Struktur und wählt einfache Anweisungen mit hoher Verwendungshäufigkeit aus. Die Befehlslänge ist festgelegt und die meisten sind Einzelzyklusanweisungen.           In den anderen Aspekten gibt es große Vorteile , die hauptsächlich im eingebetteten Bereich verwendet werden

• CISC: Komplexe Befehlssatzprozessoren

konzentrieren sich auf die Funktionalität von Hardware-Ausführungsanweisungen. Die Befehlslänge und der Zyklus sind nicht festgelegt, was Vorteile bei der Verarbeitungsleistung hat

3. RISC-V-Architektur

RISC-V-Architektur ist eine offene Befehlssatzarchitektur (ISA), die auf dem Prinzip des Reduced Instruction Set Computing (RISC-V) basiert und auf der kontinuierlichen Weiterentwicklung basiert und Reife des Befehlssatzes. Der RISC-V-Befehlssatz ist vollständig Open Source, mit einfachem Design, einfacher Transplantation in Unix-Systeme, modularem Design, vollständiger Toolkette und einer großen Anzahl von Open-Source-Implementierungs- und Tape-Out-Fällen und wurde von vielen Chips anerkannt Unternehmen.

RISC-V-Architektur begann relativ spät, entwickelt sich aber schnell weiter. Es kann je nach Szenario eine für den Befehlssatz geeignete Befehlssatzarchitektur auswählen. Basierend auf der RISC-V-Befehlssatzarchitektur können Server-CPUs, Haushaltsgeräte-CPUs, Industriesteuerungs-CPUs und CPUs für Sensoren entwickelt werden, die kleiner als ein Finger sind.

4. MIPS-Architektur

MIPS-Architektur (MIPS-Architektur, Abkürzung für „Microprocessor without Interlocked Piped Stages Architecture“, auch ein verwandter Begriff für „Millionen Anweisungen pro Sekunde“) ist ein Prozessor, der einen reduzierten Befehlssatz (RISC) verwendet Die 1981 erschienene Architektur wurde von der MIPS Technology Company entwickelt und lizenziert. Sie wird häufig in vielen elektronischen Produkten, Netzwerkgeräten, persönlichen Unterhaltungsgeräten und kommerziellen Geräten verwendet. Die früheste MIPS-Architektur war 32-Bit und die neueste Version ist 64-Bit.

Die MIPS-Architektur basiert auf einem regelmäßig codierten Befehlssatz fester Länge und verwendet ein Lade-/Speicherdatenmodell. Diese Architektur wurde verbessert, um eine optimierte Ausführung von Hochsprachen zu unterstützen. Seine arithmetischen und logischen Operationen erfolgen in Form von drei Operanden, sodass der Compiler komplexe Ausdrücke optimieren kann.

Heutzutage werden Chips, die auf dieser Architektur basieren, häufig in vielen elektronischen Produkten, Netzwerkgeräten, persönlichen Unterhaltungsgeräten und kommerziellen Geräten verwendet. Die früheste MIPS-Architektur war 32-Bit und die neueste Version ist 64-Bit.

Seine Grundfunktionen sind:

Enthält eine große Anzahl von Registern, Befehlsanzahl und zeichensichtbare Pipeline-Verzögerungszeitschlitze

• Diese Funktionen ermöglichen es der MIPS-Architektur, die höchste Leistung pro Quadratmillimeter und die niedrigste Leistung heutzutage bereitzustellen SoC-Designs des Energieverbrauchs.

Hinweis:

x86 ist der Mainstream von PCs und Servern, ARM ist der Mainstream von Mobilgeräten und RISC-V könnte der Mainstream der Zukunft sein. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie in der Spalte „FAQ

“!

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