ARM，MIPS，x86，RISC-V和其他處理器在選擇處理器體系結(jié)構(gòu)方面的區(qū)別

隨著系統(tǒng)功能不斷集成到單個(gè)芯片上以及對(duì)諸如機(jī)器學(xué)習(xí)之類的更專業(yè)功能的推動(dòng)，處理器體系結(jié)構(gòu)之間的競爭日趨白熱化。并且，具有新商業(yè)模式的新進(jìn)入者正在進(jìn)入市場。但是，確定選擇哪種處理器體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的決定。

如今，開發(fā)定制的專用集成電路（ASIC）或片上系統(tǒng)（SoC）變得比以往任何時(shí)候都更加容易。許多公司許可執(zhí)行特定芯片或系統(tǒng)級(jí)功能的硅塊。芯片設(shè)計(jì)工具允許在進(jìn)行生產(chǎn)之前進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和測試。大多數(shù)半導(dǎo)體制造都是由具有優(yōu)化工藝技術(shù)的代工廠進(jìn)行的。而且，大多數(shù)系統(tǒng)軟件現(xiàn)在都是開源的。結(jié)果，許多公司正在采取步驟開發(fā)自己的SoC，以用于從可穿戴消費(fèi)電子產(chǎn)品和嵌入式系統(tǒng)到用于深度學(xué)習(xí)的高性能服務(wù)器的應(yīng)用。每個(gè)設(shè)計(jì)的核心是指令集體系結(jié)構(gòu)（ISA）和隨附的處理器硬件體系結(jié)構(gòu)。

由于沒有兩個(gè)處理功能或工作負(fù)載相同，因此一直存在許多ISA。這些ISA包括完全自定義或?qū)Ｓ校稍S可和開放源代碼。

多數(shù)ISA都屬于可許可的范圍，但是許可結(jié)構(gòu)可能會(huì)有很大差異。在有限的一端是 英特爾 ，它將在非常有限的情況下（例如， AMD公司 應(yīng)法院和美國政府的要求，尋找其他來源，并向某些中國供應(yīng)商供英特爾設(shè)計(jì)的不可修改的硬件處理模塊使用。還有像Arm和MIPS這樣的公司，提供廣泛的許可證。ISA許可證可以包括可以直接嵌入ASIC或SoC設(shè)計(jì)中的預(yù)先設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)處理內(nèi)核，也可以包括將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核或端口直接修改為自定義內(nèi)核的功能，后兩個(gè)稱為體系結(jié)構(gòu)許可證。ISA許可證通常包括使用ISA的設(shè)備的許可證費(fèi)用和/或特許權(quán)使用費(fèi)。

最近，引入了稱為RISC-V的開源ISA。就像開源軟件一樣，任何人都可以使用ISA，而無需支付任何許可或使用費(fèi)。此外，用戶可以輕松添加針對(duì)特定功能的自定義說明，例如機(jī)器學(xué)習(xí)或安全性。使用新的ISA還消除了一些舊版ISA支持要求。因此，使用開源ISA可以提供更大的靈活性，但不包括任何處理器設(shè)計(jì)。被許可方有責(zé)任從其他IP供應(yīng)商（例如SiFive公司）開發(fā)定制處理器或許可，然后向IP供應(yīng)商提供某種形式或許可和/或特許權(quán)使用費(fèi)。

結(jié)果，無論為新設(shè)計(jì)選擇哪種ISA，都會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用。但是，選擇ISA的最大因素是風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)來自硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，可制造性和上市時(shí)間等形式。

　　開發(fā)定制處理核心是一項(xiàng)昂貴的提議，很容易會(huì)花費(fèi)數(shù)千萬美元甚至更多。另外，開發(fā)新架構(gòu)需要花費(fèi)時(shí)間。一個(gè)新的處理器設(shè)計(jì)可能需要至少兩到三年的時(shí)間，這還不包括設(shè)計(jì)其余ASIC或SoC的時(shí)間。相比之下，SoC的設(shè)計(jì)可以在六個(gè)月內(nèi)完成，它具有定義明確的可授權(quán)內(nèi)核，該內(nèi)核也得到工具和軟件庫的良好支持。

　　授予ISA許可而不是從頭開發(fā)ISA的最大好處是軟件。軟件是如此重要，以至于即使以硬件聞名的公司，例如半導(dǎo)體和系統(tǒng)公司，也往往比硬件工程師擁有更多的軟件工程師。諸如x86和Arm之類的較流行的ISA具有非常大的生態(tài)系統(tǒng)，成熟的軟件堆棧（從固件和工具到操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的所有內(nèi)容）以及嚴(yán)格的驗(yàn)證套件，使系統(tǒng)和應(yīng)用程序開發(fā)人員可以更輕松地利用新設(shè)備或平臺(tái)。此外，這些說明在SoC和平臺(tái)之間是一致的。