快速概览-RISC与RISC-V以及ARM的对比与差异

快速概览-RISC与RISC-V以及ARM的对比与差异

处理器是任何计算机的大脑,它在不断发展以提高效率。一个处理器的设计决定了它能做多少条指令,以及它做这些指令的速度和效率。RISC、RISC-V和ARM是处理器设计中使用的术语,表示一种使用特定类型的指令集架构(ISA)的处理器。

虽然在主流计算机中不常用,但这些处理器为智能手机、微控制器、单板计算机和各种物联网设备提供动力。让我们继续阅读,带您了解更多关于它们和它们的区别。

图片[1]-快速概览-RISC与RISC-V以及ARM的对比与差异

解释指令集结构和RISC的含义

如果你不知道CPU是如何工作和执行代码的,就很难理解RISC、RISC-V和ARM之间的区别。因此,在我们开始比较这些术语之前,让我们先谈谈指令集架构,以及它与你的普通计算机处理器使用的指令集架构有何不同。

无论是微处理器、微型计算机,还是普通的台式计算机,它们的处理器都使用一个指令集架构(ISA)。ISA是处理器的一部分,包含了一个处理器可以执行的所有基本指令。这些指令是计算机程序的构建块。它们通常不会比你的基本加减法更复杂。

一般来说,有两种类型的ISA在市场上流通。它们是RISC和CISC架构。RISC代表精简指令集计算机,而CISC则代表复杂指令集计算机。这两种架构今天都很普遍,X86(英特尔和AMD处理器)是利用CISC的顶级处理器,ARM(高通和联发科处理器)是最流行的RISC架构。

基本上,RISC是一种计算机架构,其设计和优化是为了使用比CISC同类产品更少的指令。这些较少的指令和RISC架构中使用的其他优化技术使这些类型的处理器使用更少的功率,使它们成为智能手机、相机、智能手表和各种物联网设备的理想选择。

什么是ARM?

我们已经确定,ARM处理器是市场上的一些顶级RISC架构。那么,究竟什么是ARM,为什么它们是最受欢迎的RISC处理器?

在RISC-V(我们很快就会谈到)之前,基于ARM的处理器是任何想使用自己的定制处理器来制造电子产品的人的唯一选择。

Arm(小写“rm”)有限公司是一家为各种硬件制造商设计和授权芯片的公司,如苹果、联发科、高通,以及像PINE64这样的小公司。他们使用自己的闭源ARMISA来设计高效的微处理器和片上系统(SoC)。Arm公司的所有设计都被称为高级RISC机器处理器,或简单地称为ARM(所有大写)处理器。

除了是最早销售和定制芯片设计的公司之一外,Arm还设法成为占主导地位的RISC芯片设计公司,因为它在ARMISA和ARM处理器设计方面不断创新。

与AMD的APU(将CPU和GPU整合到一个芯片中)一样,ARM处理器被称为将CPU、GPU、内存、DSP和各种调制解调器全部整合到一个芯片中,这被称为片上系统(SoC)。这种多个模块的紧密结合使ARM处理器的速度和效率得到了提高。

什么是RISC-V?

RISC-V是加州大学伯克利分校开发的一种开放标准的ISA。这种ISA并没有在市场上引入任何新技术,然而许多人猜测它是基于RISC的处理器的未来。那么,为什么是它呢?

RISC-V已经获得了亚马逊、谷歌、高通、英特尔、Rockchip、SiFive、索尼、中兴和西部数据等公司的关注。这是因为RISC-V是一个开放标准的ISA。RISC-V国际组织(RISC-V的非营利性协会)允许任何人在他们的处理器上使用RISC-VISA,而无需支付费用。

RISC-V的伟大之处在于它能够根据你的芯片在特定产品中需要的任何过程来扩展指令集。RISC-V只从47条指令的基础指令集开始。这些指令包括一个芯片工作和完成基本任务所需的所有基本功能。

然后,设计者可以自由选择哪些指令添加到基本指令集中,使芯片具有它所需要的所有功能,而没有任何额外的臃肿功能,它不会使用。

虽然RISC-V仍然是一个相对较新的ISA,但它有可能为各种应用提供具有成本效益和高效率的专用芯片,这就是它成为一个特殊ISA的原因。

ARM或RISCV?哪个更好?

ARM和RISC-V是遵循RISC设计理念的ISA,那么哪一个更好呢?

为了进行比较,下面是SiFive的P670处理器与Arm的Cortex-A78处理器之间的性能比较。

图片[2]-快速概览-RISC与RISC-V以及ARM的对比与差异

正如你在图中看到的,Cortex-A78在峰值单线程性能方面略微领先于P670。虽然Cortex-A78在原始性能上胜出,但P670的计算密度是Cortex-A78的两倍。这意味着SiFive的P670处理器提供了与Cortex-A78相当的峰值单线程性能,而后者的物理尺寸是P670的两倍。

在这种比较中,SiFive的P670处理器在以一半的尺寸提供可比的单线程性能方面胜过Arm的Cortex-A78。然而,你也应该注意到,Cortex-A78是在2020年12月通过VivoX60和X60Pro发布的,而P670是在2022年11月1日刚刚宣布的。

这在研究和开发方面大约有两年的差异。Arm的最新处理器现在运行在ARMv9ISA上,大大改进了Cortex-A78使用的ARMv8。从这个角度来看,最新的ARMv9处理器的性能提高了约30%,能效提高了50%。

因此,就原始性能而言,ARM处理器仍然处于领先地位。但是,由于SiFive的P670比Cortex-A78提供了两倍的计算密度,在可穿戴技术方面,RISC-V处理器似乎比ARM处理器更有优势,因为可穿戴技术大大受益于使用较小尺寸的处理器。

RISC、RISC-V和ARM是不同的指令集架构

总之,RISC是一种设计理念,它使用的指令比你在普通桌面处理器(如x86)上看到的少。拥有更短和更少的指令使RISC处理器具有高度的功率效率。

ARM是一种基于RISC的闭源ISA,它被授权给公司用于其处理器和SoC。ARMISA允许Arm设计高性能的RISC处理器,如苹果的M1芯片。另一方面,RISC-V是一种基于RISC的开放标准ISA,任何人都可以用它来设计自己的芯片,而无需支付许可费。它的开源性质允许RISC-VISA被进一步修改和扩展,以便为特定的任务制作专门的芯片。

虽然它可能看起来不是那么重要,但ARM和RISC-V之间的这种持续竞争肯定会使所有消费者受益,特别是在涉及物联网设备、微控制器、单板计算机和手持设备(如智能手机和平板电脑)时。谁知道呢,有了苹果的M1芯片作为证明,基于RISC的处理器实际上可能比预期的更早与x86处理器竞争。

请登录后发表评论

    没有回复内容