С непрекъснатия слух на ARM MacBooks, който придобива обновена енергия, е време да разберем техническите различия между процесорите ARM и по-често използваните процесори x86 от Intel и AMD.

Какво означава x86 все пак?

Процесорите на Intel, намиращи се на настолни и преносими компютри, понякога се наричат ​​процесори "x86". Това може да е малко объркващо, ако някога сте забелязали вашите две папки Програмни файлове в Windows.

Windows 7, 8 и 10 се отнасят за техните 32-битови програми с термина "x86" и техните 64-битови програми (в някои случаи) като "x64". Това не е строго точно. 64-битовите процесори трябва да се наричат ​​x86-64, но това е много по-критично.

Името "x86" идва от оригиналните 16-битови процесори на Intel, които са използвали комплекта x86instruction, 8086. Бъдещите поколения, които споделят един и същ комплект инструкции, споделят една и съща суфикс, като 80386. Това се запазва до чиповете Pentium, счупи конвенцията за именуване, но все още използваме "x86", за да се отнесем към тези видове чипове.

Инструкции

Всички процесори се базират на това, което се нарича "комплект инструкции". Това е набор от рудиментарни операции, които чип може да изпълни и инструкции как да ги изпълнявате. Той казва на чипа как да прави основни математика и да премества данните наоколо. Езикът за програмиране на тези инструкции се нарича език за сглобяване.

Основната разлика между ARM и x86 чипове е наборът от инструкции. x86 чиповете са CISC, което означава "комплексно изчисление на набор от инструкции". Чиповете CISC се опитват да представят определена задача в най-малкото съставни части, като абстрахират основните функции. Тези по-сложни операции също трябва да се движат по време на няколко цикъла на часовника. ARM чиповете са RISC, което означава "намалено изчисление на набор от инструкции". RISC чиповете включват изключително елементарни комплекти инструкции, които разчупват всеки процес надолу в изключително малки и лесни стъпки. Всяка от тези по-малки стъпки може да се изпълни в един часовник цикъл.

CISC срещу RISC

Ако чип CISC трябва да умножи две числа, може да се изпълни една команда: MULT 2, 3 . Тази единична команда ще обхваща зареждането на номерата от паметта, умножаването им заедно и запазването на резултата в правилното място на паметта. Чипът RISC, изпълняващ същата операция, изисква много повече стъпки. Първо, инструкция за LOAD за преместване на номерата от регистраторите в единицата за изпълнение. След това, инструкция PROD за умножаване на числата. И накрая, STOR инструкция за поставяне на резултата в правилния регистър.

Докато чипът CISC може да изглежда по-ефективен, защото командите му изглеждат по-прости, имайте предвид няколко важни разлики:

  • На първо място, чиповете CISC изпълняват команди през множество часовникови цикли, докато всяка инструкция в чип RISC се изпълнява за един часовников цикъл. Поради това нашата хипотетична команда MULT може да се изпълнява в същия цикъл като набор от инструкции за RISC, които изпълняват същата задача.
  • На второ място, всички инструкции и логика на CISC трябва да се съхраняват в транзистори. RISC чиповете могат да използват по-малко транзистори, защото трябва да съхраняват по-малко инструкции.
  • Трето, по-малкият брой транзистори, изискван от RISC, позволява по-ниска консумация на енергия.

Има някои предимства на CISC. На първо място, компютърът не трябва да свърши много работа, за да се преобразува от език за програмиране на ниво човек, като C, до език за сглобяване на процесора. Всъщност командата MULT посочена по-горе, е много подобна на командата foo = foo * bar . RISC чиповете искат компилаторът да направи много повече работа, за да получи кода на асемблер. Чиповете CISC могат да работят директно и в главната памет, докато RISC чиповете могат да работят само на CPU регистри.

Консумация на енергия

Другата основна разлика между архитектурите е използването на енергия. Благодарение на техните ограничени комплекти инструкции, чиповете RISC изискват по-малко транзистори да функционират. Това означава, че по-малко транзистори трябва да бъдат захранвани, което води до икономия на енергия и намаляване на топлината. Това доведе до ARM чипове, захранващи почти всички мобилни устройства.

Чиповете Intel и AMD x86 са по-подходящи за настолни компютри, при които консумацията на енергия не е толкова голяма. Те също така са включени в лаптопи, които очевидно са захранвани от батерии. Мощността обаче не е толкова висока, колкото при смартфоните, което позволява по-мощни чипове.

заключение

Най-високото ниво на разграничение между чиповете се основава на мощност и скорост. ARM чиповете са чудесно за нискоенергийни среди, но обикновено са по-бавни, докато x86 чиповете работят бързо, но не са толкова силни. Това основно обобщение се променя, обаче, тъй като Intel се опитва да произвежда нискоенергийни версии на своите чипове x86 и ARM чипове, като например A10 Fusion от Apple, започват да изпреварват лаптопните чипове.