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ARM處理器及其特點


高級RISC機器 (ARM)處理器被視為中央處理單元系列,用于音樂播放器、智能手機、可穿戴設(shè)備、平板電腦和其他消費電子設(shè)備。高級RISC機器創(chuàng)建ARM處理器架構(gòu),因此得名ARM。它需要很少的指令集和晶體管。它的尺寸非常小。這就是它非常適合小尺寸設(shè)備的原因。

其功耗更低,電路復(fù)雜度更低,可應(yīng)用于32位設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)等多種設(shè)計,甚至可根據(jù)用戶需求進(jìn)行升級。

什么是ARM處理器?

ARM處理器是一種廣泛使用的計算機芯片,以其效率和多功能性而聞名。這些處理器由 ARM Limited 使用精簡的RISC架構(gòu)設(shè)計,授權(quán)給各種公司,而不是直接制造。ARM獨特的商業(yè)模式允許科技公司為各種設(shè)備定制和構(gòu)建處理器,從智能手機和平板電腦到計算機和智能設(shè)備。它們在處理能力和能效之間實現(xiàn)了出色的平衡,使其成為移動計算的首選,可在不影響性能的情況下延長電池壽命。

ARM處理器的特點

多處理系統(tǒng)

ARM 處理器設(shè)計用于多處理系統(tǒng),即使用多個處理器來處理信息。第一個AMP處理器(ARMv6K)可以支持4CPU及其硬件。

緊耦合內(nèi)存

ARM 處理器的內(nèi)存是緊密耦合的。這具有非常快的響應(yīng)時間。它具有低延遲(快速響應(yīng)),也可用于緩存內(nèi)存不可預(yù)測的情況。  

內(nèi)存管理

ARM處理器有一個管理部分。這包括內(nèi)存管理單元和內(nèi)存保護(hù)單元。這些管理系統(tǒng)對于有效管理內(nèi)存非常重要。

Thumb-2 技術(shù)

Thumb-2 技術(shù)于2003年推出,用于創(chuàng)建可變長度指令集。它將初始Thumb技術(shù)的16位指令擴展為32位指令。它比以前使用的Thumb技術(shù)具有更好的性能。

單周期執(zhí)行時間

ARM 處理器針對CPU上的每條指令進(jìn)行了優(yōu)化。每條指令的長度都是固定的,以便在執(zhí)行當(dāng)前指令之前有時間獲取將來的指令。ARMCPI(每條指令時鐘)為一個周期。

流水線

指令處理使用流水線并行完成。指令在一個流水線階段中被分解和解碼。通道每次前進(jìn)一步以提高吞吐量(處理速率)。

大量的寄存器

ARM處理器使用大量寄存器來防止大量內(nèi)存交互。記錄包含數(shù)據(jù)和地址。它們充當(dāng)所有操作的本地內(nèi)存存儲。

是什么讓 ARM 架構(gòu)如此有價值?

市場上最常見的電子架構(gòu)設(shè)計之一是高級RISC機器架構(gòu),甚至比在服務(wù)器市場非常常見的 x86更好。ARM架構(gòu)廣泛應(yīng)用于智能手機、普通手機以及筆記本電腦。雖然x86處理器的性能經(jīng)過優(yōu)化,但ARM處理器具有體積小、運行功耗低、電池壽命更長等特點,性價比更高。

ARM處理器不只限于手機,全球最快的超級計算機富岳也使用ARM處理器,ARM處理器讓硬件設(shè)計者的設(shè)計更具可行性,也讓設(shè)計者的供應(yīng)鏈得到控制。

ARMx86之間的區(qū)別

ARM

x86

ARM 使用精簡指令集計算架構(gòu) (RISC)

x86 使用復(fù)雜指令集架構(gòu)(CISC)。

ARM 的工作原理是每周期執(zhí)行一條指令。

x86 通過一次執(zhí)行復(fù)雜指令來工作,并且需要一個以上的周期。

可以通過基于軟件的方法優(yōu)化性能。

可以通過基于硬件的方法來優(yōu)化性能。

ARM 處理器需要較少的寄存器,但需要更多的內(nèi)存。

x86 處理器需要較少的內(nèi)存,但需要更多的寄存器。

ARM 進(jìn)程的執(zhí)行速度更快。

x86 處理器中執(zhí)行速度較慢。

ARM 處理器通過從一條復(fù)雜指令生成多條指令并分別執(zhí)行來工作。

x86 處理器通過一次執(zhí)行復(fù)雜的語句來工作。

ARM 處理器使用已經(jīng)可用的內(nèi)存。

x86 處理器需要一些額外的內(nèi)存來進(jìn)行計算。

ARM 處理器部署在移動設(shè)備中,用于處理電量、速度和尺寸的消耗。

x86 處理器部署在服務(wù)器、筆記本電腦等對性能和穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域。

ARM 處理器的優(yōu)勢

ARM 處理器一次只處理一個處理器,這使得它速度更快并且功耗更低。

ARM 處理器在多道程序系統(tǒng)中工作,其中使用多個處理器來處理信息。

ARM處理器比其他處理器便宜,這使得它們可以在手機中使用。

ARM 處理器具有可擴展性,此功能有助于它使用各種設(shè)備。

ARM 處理器的缺點

ARM 處理器與x86 處理器相比不穩(wěn)定,因此不能在 Windows 系統(tǒng)中使用。

ARM 處理器的性能并不高,這限制了它們在各種應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用。

ARM處理器執(zhí)行有點困難,需要熟練的程序員才能使用它。

ARM 處理器處理調(diào)度指令效率低下。

結(jié)論

ARM 處理器以其高效的設(shè)計改變了計算領(lǐng)域。它們現(xiàn)在用于從智能手機到服務(wù)器的眾多設(shè)備中。它們的主要優(yōu)勢是節(jié)能、性能良好以及根據(jù)不同需求的適應(yīng)性。簡而言之,ARM 處理器在科技界非常重要,有助于創(chuàng)造新的先進(jìn)產(chǎn)品。


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