ARM 和 Intel x86-64 之間的差異

隨著 ARM 晶片現在在高效能筆記型電腦和邊緣伺服器中無處不在，您有理由詢問這些新設備是否值得您下次購買。現在是時候了解 ARM 處理器與先前在晶片市場上暢通無阻的更強大的 x86-64 前輩之間的技術差異了。

x86-64 到底代表什麼？

桌上型電腦和筆記型電腦中的英特爾處理器有時被稱為“x86”處理器。現今所有現代電腦使用的 64 位元架構現在都位於 x86 模型之上，現在稱為「x86-64」。

這一切聽起來有點令人困惑，但它有助於解釋為什麼 Windows 上有兩個不同的Program Files資料夾。

為了簡單起見，所有 32 位元應用程式都放在 x86 資料夾中，64 位元應用程式放在另一個資料夾中。自 Microsoft 於 2001 年發布 64 位元版本的 Windows XP 以來，這一直是一種慣例。

為了稍微簡化一下，我們將“x86-64”稱為“x86”，因為 32 位元和 64 位元晶片之間有足夠的相似之處，可以將它們組合在一起。

「x86」這個標籤來自現代處理的鼻祖，一種由英特爾創建的名為8086 的微處理器。高階計算任務。

從文字編輯器到高級視訊渲染軟體的所有內容仍然能夠在 1978 年誕生的架構下運作！

自8086微處理器發布以來，Intel繼續使用80286和80386等未來型號的命名約定，直到它打破傳統，發布了Pentium系列。儘管如此，我們仍然透過將所有使用其指令集的後續處理器歸類為「x86」來向那些舊晶片致敬。

即使是AMD 在2000 年代首次在Opteron 系列中發布的更現代的64 位元處理器也被賦予了相同的名稱，因為桌面系統和伺服器中的絕大多數64 位元處理器仍然站在現在不起眼的地位上。

指令集

處理器的所有功能都基於所謂的指令集。這是晶片可以執行的一組硬連線的基本操作。每條指令都告訴晶片執行基本數學和行動數據等操作。在電腦上運行的每個程式中的每一位代碼的底部都有一個與處理器通訊的層。這一層也使用自己的程式碼（稱為彙編語言），該程式碼進一步向下翻譯為通常稱為機器碼或機器語言的基本指令。

這就是 ARM 和 x86 晶片之間的核心差異。

x86晶片使用複雜指令集運算（CISC），而ARM晶片則使用精簡指令集運算（RISC）。 CISC 晶片試圖在一條指令中投入更多“工作”，同時犧牲時脈週期來完成這項任務，而RISC 晶片（顧名思義）擁有更小的指令集，可以將所有內容分解為可以在單一指令中執行的更簡單的步驟。

CISC 對比風險

如果 CISC 晶片需要將兩個數字相乘，它可能會運行一個命令：MULT 2, 3。這個命令將從記憶體中載入數字，將它們相乘，並將結果儲存在正確的記憶體位置。執行相同操作的 RISC 晶片需要更多步驟。首先，LOAD將號碼從註冊器移至執行單元的指令。然後，PROD指令將數字相乘。最後，一條STOR指令將結果放入正確的暫存器。

雖然 CISC 晶片看起來更有效率，因為它的命令看起來更簡單，但請記住一些重要的區別：

• 首先，CISC 晶片在多個時脈週期內執行命令，而 RISC 晶片中的每個指令在單一時脈週期內執行。因此，我們假設的MULT命令可能會以與執行相同任務的 RISC 指令集相同的周期數運行。
• 其次，CISC的所有指令和邏輯都需要儲存在電晶體中。 RISC 晶片可以使用更少的晶體管，因為它們需要儲存更少的指令。
• 第三，RISC 所需的電晶體數量較少，從而可以降低功耗。

CISC 有一些優勢。首先，電腦不需要做太多工作就可以從 C 等人類層級的程式語言轉換為處理器層級的組合語言。事實上，MULT上面提到的命令與C命令非常相似foo = foo * bar。

RISC 晶片要求編譯器做更多的工作才能將程式碼轉換為組合語言。 CISC 晶片還可以直接在系統記憶體上執行操作，而 RISC 晶片必須在使用資料之前將資料從記憶體提取到處理器暫存器。

在兩者之間正面交鋒的表現較量中，就消費者而言，沒有明顯的贏家。然而，RISC 還有一張王牌可以真正比 CISC 更具優勢。

能量消耗

CISC 和 RISC 之間在功耗方面絕對不存在競爭。 RISC 毫無疑問地奪得了桂冠。減少的指令集可以縮小晶圓尺寸，從而使晶片變得更小，從而降低功耗。

具有較少微觀組件的較小晶片也需要處理較小的電阻，並且不需要太多的瓦數來運作。最好的案例研究是經過驗證的智慧型手機技術，這是一種「精簡版電腦」設備，其相對較小的尺寸卻具有巨大的性能，但在許多情況下能夠透過相對較小的電池維持超過24 小時。

話雖如此，這並不意味著所有電腦都將開始使用 ARM 晶片來降低功耗。在桌上型電腦市場中，系統通常依賴直接連接到牆壁插座而不是電池，因此電源效率並不是那麼重要的優先事項。 CISC 晶片在這些情況下仍然表現出色，並且沒有跡象表明這種情況很快就會改變，真的。

我該買 ARM 還是 x86 系統？

然而，它將一切分解為一個非常簡單的問題：您是否試圖充分利用電池提供的每瓦時電量的每一點性能？或者您更傾向於透過設備提升盡可能多的原始性能而損害電池壽命？

對於大多數用戶購買系統的用例，決定就是這麼簡單。最後，請確保不要忘記攜帶充電線！

圖片來源：身著無菌服的工程師拿著微晶片（由DepositPhotos拍攝）