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全球主要指令集介绍

指令集架构又称架构或处理器架构,可以使用不同的处理器硬件实现方案来设计不同性能的处理器。在不同内核上,软件无须做任何修改便可以完全运行在任何一款遵循同一指令集架构实现的处理器上。因此指令集可以当做在处理器底层硬件以及其上软件之间的桥梁和接口。


处理器指令集架构一直是以x86与ARM双巨头垄断为格局,2010年后随着RISC-V架构的诞生,指令集架构市场开始出现三足鼎立的发展势头。其中x86架构主要占据传统PC市场,善于处理大数据;ARM占据移动市场,善于处理快数据;而RISC-V则依靠自己精简的优势在数据传输领域占据优势。除此之外,其他指令集架构也占据部分市场如MIPS、Power等。

主流架构.png


ARM指令集

目前APU处理器主要使用精简指令集(RISC),其中ARM占据了大部分市场。ARM体系架构具有RISC体系架构的一般特点:指令格式长度固定;使用单周期指令流水线操作执行;使用大量寄存器,数据处理指令只对寄存器进行操作;只有存储指令访问存储器等,提高指令的执行效率。早期ARM处理器所支持的指令集较简单,低功耗、低成本,适用于移动设备等,因此被广泛的应用于嵌入式领域。在ARMv7之前,由于性能的局限性只能专注于功耗比较敏感的移动设备,而从ARMv7开始,在Cortex-A9之后,ARM处理性能得到很大提升,逐渐进入企业设备、服务器等领域,目前最新ARMv8架构在内存、虚拟化以及安全性方面均有突破。


RISC-V指令集

在精简指令集中,除了ARM,RISC-V架构近年来也逐渐兴起。RISC-V架构是一个基于精简指令集的开源指令集架构,具备开源、架构简单、易于移植、??榛杓埔桌┱挂约巴暾ぞ吡吹忍氐?。与其他指令集相比,RISC-V可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片或软件,并且无需支付任何专利费用。

RISC-V最大的特性即在于“精简”,作为新兴架构,没有向后兼容的历史包袱,架构短小精悍,更加适合现如今越加火热的IoT领域。面对IoT市场对AI芯片的高计算、低延迟性能要求,RISC-V架构的开源可以有效降低开发成本,让用户自由修改、定制,满足市场“碎片化”需求。主要运用于智能手机、服务器、存储市场。


MIPS指令集

MIPS(Millions of Instructions Per Second)是一种简洁、优化的RISC架构,出身名门由斯坦福Hennessy领导开发。自从1981年由MIPS科技公司开发并授权后,MIPS架构曾经作为最受欢迎的RISC架构被广泛应用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。在嵌入式设备与消费领域占据很大份额,如SONY、Nintendo的游戏机、Cisco的路由器以及SGI的超级计算机等。



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