• 處理器架構x86 vs ARM概念股
  • 數據分析
全球個人電腦(PC)處理器架構



全球x86 PC處理器市佔



全球平板電腦處理器架構市佔



全球智慧型手機處理器架構



2015年智慧型手機應用處理器市佔



2013年全球微處理器應用比重





註:2011年以後為預估值


  • 相關分析

x86與ARM比較

 

x86

ARM

功耗

40W

極低,EICB系列主板1W

開機時間

指令

複雜指令集(CISC)

精簡指令集(RISC)

指令總數

CISC較多

RISC較少

指令長度

通常variable length,格式多且複雜,不易解碼

fixed length, 一般是32 or 64bits,且格式簡單易解碼

Addressing Mode

CISC的addressing mode 多且複雜,多數指令運算均隱含有Memory access

一般除LOAD/STORE兩個指令外,不允許對主記憶體直接存取,其他指令之運算均在register內完成,因此又稱Load/Store Architecture, 此外Load/Store存取記憶體方式也是少且固定

Control 機制

CISC多採Microprogrammed Control

RISC大多採hardwired control

指令集的管線/超級純量

管線 (pipeline) 與超級純量(superscalar) 在CISC中並不容易被實現

RISC指令集小且簡單,且易decode,因此管線 (pipeline) 與超級純量(superscalar) 在RISC上較易實現,RISC的指令集較小,每個指令動作簡單

優缺點

1.效能較低、耗電量較高,但兼容性較好

2.X86架構因為電腦運算處理愈趨複雜,但可以不斷加入指令集功能愈來愈強大,處理龐大資料,但每個指令集用到的頻率卻愈差愈大

1.效能較高、耗電量較低,但兼容性較差

2.ARM架構因大幅簡化架構,只保留所需用到的指令集,反而擁有晶片尺寸小、高效能、低功耗的特性。

3.能與不同功能的運算核心,以系統單晶片(SoC)共同設計在一顆晶片中

相關產品

Intel的Pentium/Celeron/Xeon與AMD的Athlon/Duron/Sempron;以及其64位擴展系統的x86-64架構的Intel 64的Intel Core/Core2/Pentium/Xeon與AMD64的Phenom II/Phenom/Athlon 64/Opteron都屬於CISC系列。主要針對的操作系統是微軟的Windows,另外Linux,一些UNIX等,都可以運行在x86(CISC)架構的微處理器。

智慧手機與平板用的處理器,包括蘋果A4/A5、TI OMAP、Qualcomm Snapdragon、三星的蜂鳥(Hummingbird)、獵戶座(Orion)、Freescale的i.MX等應用處理器,可運行於行動作業系統如iOS、Android、Chrome OS等,另外UNIX、Linuxm與MacOS等操作系統可運行在RISC處理器上,未來微軟新推出的作業系統Windows 8,也支援ARM架構處理器。

指令集RISC與CISC比較

 

複雜指令集(CISC)

精簡指令集(RISC)

使用電晶體數

內含指令

多,功能較強

少,只有較常用、較基本的功能

所需指令週期

執行效能

較差

較佳

製作成本

編譯器

需要功能少,較易開發

需要功能多,不易開發

ARM架構版本

版本

性能

處理器

v1版

基本性能:

.基本的資料處理指令(無乘法)
.位元組、半字和字的Load/Store指令
.轉移指令,包括副程式除錯及鏈結指令
.軟體中斷指令
.定址空間:64MB(226)

只在原型機ARM1出現過,具基本性能

v2版

增加功能:

.乘法和乘加指令
.支援輔助運算器操作指令
.快速中斷模式
.SWP/SWPB的最基本記憶體與暫存器交換指令
.定址空間:64MB

以v1版進行了擴展,如ARM2與ARM3(v2a版)架構

v3版

.定址空間增至32位(4GB)
.增加MRS/MSR指令,以存取新增的CPSR/SPSR暫存器
.增加從異常處理返回的指令功能

ARM6採用

v4版

增加功能:

.符號化和非符號化半字及符號化位元組的存/取指令
.增加了16位元Thumb指令集
.完善了軟體中斷SWI指令的功能
.處理器系統模式引進特權方式時使用用戶暫存器操作
.把一些未使用的指令空間捕捉為未定義指令

最廣泛應用的ARM體系結構,ARM7、ARM9和StrongARM都採用

v5版

增加功能:

帶有鏈結和交換的轉移BLX指令
計數前導零計數CLZ指令
BRK中斷指令
增加了信號處理指令(v5TE版)
為輔助運算器增加更多可選擇的指令

ARM10和XScale都採用

v6版

.100%與以前的體系相容
.使用SIMD,使媒體處理速度快1.75倍
.改進了的記憶體管理,使系統性能提高30%
.改進了的混合端(Endian)與不對齊資料支援,使得小端系統支援大端資料(如TCP/IP),許多RTOS是小端的
.為即時系統改進了中斷回應時間,將最壞情況下的35週期改進到了11個週期

2001年發佈,ARM11採用

v7版

.採用Thumb-2技術,Thumb-2技術比純32位代碼少使用31%的記憶體,減小系統開銷
.採用NEON技術,將DSP和媒體處理能力提高近4倍,並支持改良的浮點運算,以滿足下一代3D圖形、遊戲物理應用以及傳統嵌入式控制應用的需求
.支持改良的運行環境,以迎合不斷增加的JIT(Just In Time)和DAC(DynamicAdaptive Compilation)技術的使用

2004年推出,Cortex系列採用

Intel智慧手機平台比較

 

Medfield平台

Clover Trail跨智慧手機平台

CPU

Atom SC 2.0 GHz

Atom DC Processor 2.0 GHz

核心/Threads

單核心/2T

雙核心/4T

製程

32nm

32nm

支援作業系統OS

Android 4.0.4(Ice Cream Sandwich)

Android 4.2(Jelly Bean)

GPU

SGX 540,400MHz

SGX 544MP2,533MHz

RAM

LPDDR2 1G

LPDDR2 2G

內部存儲

64G Nand package

256G Nand package

通信模組

Intel XMM 6260 (HSPA+21Mbps)

Intel XMM 6360 (HSPA+42Mbps)

相機

前鏡頭,1.3百萬畫素
後鏡頭,8百萬 1080P30

前鏡頭,2百萬畫素
後鏡頭,16百萬 1080P30

Intel Trail與ARM平板比較

 

Intel Bay Trail平板

ARM平板

CPU

Bay Trail-T,4核心

Bay Trail-T,4核心

Cortex A7,雙核心

作業系統OS

Windows 8

Android

Android

LCD面板

7吋,1024*600

7吋,1024*600

7吋,1024*768

觸控面板結構

GFF

GFF

GFF

DRAM

DDR3 2GB

LPDDR2 1GB

LPDDR2 1GB

通訊網路

802.11n
藍牙4.0

802.11n
藍牙4.0

802.11n
藍牙4.0

前鏡頭

HD

HD

HD

後鏡頭

8百萬畫素

8百萬畫素

8百萬畫素

電池效能

4,200mAh

4,200mAh

4,200mAh