芯片架构RISC-VX86ARM三足鼎立

Posted 2023-03-04 ejinxian

        2022 年 7 月，RISC-V 国际基金会首席执行官 Calista Redmond 在嵌入式世界大会上宣布 RISC-V 架构处理器核的出货数量已突破 100 亿颗。

 

序号	架构	特点	代表性的厂商	运营机构	发明时间
1	X86	性能高，速度快，兼容性好	英特尔，AMD	英特尔	1978年
2	ARM	成本低，低功耗	苹果，谷歌，IBM，华为	英国ARM公司	1983年
3	RISC-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
4	MIPS	简洁，优化方便，高拓展性	龙芯	MIPS科技公司	1981年

        RISC-V 的国内外企业，性能对标 ARM Cortex-A76/A78，RISC-V 从嵌入式场景拓展到工业控制、自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等对算力要求更高的场景。

        加州大学伯克利分校计算机科学教授 Krste Asanović 在超级计算2022会议的主题演讲中预测，两三年后，RISC-V 架构将超越现有的ARM架构和可用性能。

        RISC是一个开放的芯片架构，可以免费授权。客户可以添加自己的扩展，并为包括人工智能、移动和工业应用在内的许多应用定制芯片。

        Jülich超级计算中心是世界上一些最快的超级计算机的所在地，该中心对许多架构感兴趣，包括RISC-V。

 

1、X86架构

X86是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日，Intel 发布了新款16位微处理器 8086，也同时开创了一个新时代：X86架构诞生了。
X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU（i8086）专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU–i8088（i8086简化版）使用的也是X86指令。

随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 Pentium 4系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。

2、ARM架构

ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

如今，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置到电脑外设甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有它的存在。

ARM和X86架构最显著的差别是使用的指令集不同。

序号	架构	特点
1	ARM	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
2	X86	主要面向家用、商用领域，在性能和兼容性方面做得更好

3、RISC-V架构

RISC-V 架构是基于 精简指令集计算（RISC）原理建立的开放 指令集架构（ISA），RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源，设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，得到很多芯片公司的认可。

RISC-V 架构的起步相对较晚，但发展很快。它可以根据具体场景选择适合指令集的指令集架构。基于RISC-V 指令集架构可以设计服务器CPU，家用电器CPU，工控CPU和用在比指头小的传感器中的CPU。

4、MIPS架构

MIPS架构是一种采取 精简指令集（RISC）的处理器架构，1981年出现，由MIPS科技公司开发并授权，它是基于一种固定长度的定期编码指令集，并采用 导入/存储（Load/Store）数据模型。经改进，这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式，允许编译器优化复杂的表达式。

如今基于该架构的芯片广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。

应用场景

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

 RM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。