Επεξεργαστές X86 εναντίον βραχίονα: κύριες διαφορές και οφέλη

Οι επεξεργαστές μπορούν να έχουν μια πληθώρα λειτουργιών, αλλά η κύρια είναι συνδεδεμένη με τη μητρική πλακέτα μας και έτσι είναι "ο εγκέφαλος" του μηχανήματος όπου γίνεται επεξεργασία των περισσότερων πληροφοριών. Ακόμα, αυτοί οι επεξεργαστές έχουν επίσης τις μεταξύ τους διαφορές. Θα γνωρίζουμε τη διαφορά μεταξύ επεξεργαστών ARM και x86.

Σε αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσουμε να μάθετε περισσότερα για το ARM και το x86. Κυρίως αυτές είναι οι δύο πιο κοινές οικογένειες επεξεργαστών στον κόσμο μας. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα, οι αδυναμίες και οι εφαρμογές του; Έτοιμοι; Ας ξεκινήσουμε!

Ευρετήριο περιεχομένων

X86 επεξεργαστές vs ARM: κύριες διαφορές και οφέλη

Οι επεξεργαστές υπολογιστών και κινητών τηλεφώνων λειτουργούν με διάφορους τρόπους, καθώς κάθε μηχανή έχει τις δικές της ειδικές ανάγκες και χαρακτηριστικά. Στην περίπτωση των υπολογιστών, οι κύριοι κατασκευαστές είναι η AMD και η Intel, καθώς τα κινητά τηλέφωνα εκπροσωπούνται από την Qualcomm, τη Samsung ή το Media Tek.

Οι επεξεργαστές Intel και AMD είναι επίσης γνωστοί ως επεξεργαστές x86. Στον υπολογισμό, το x86 ή το 80 × 86 είναι το γενικό όνομα για την οικογένεια επεξεργαστών Intel 8086 που έχει κατασκευαστεί από την Intel Corporation.

Η αρχιτεκτονική ονομάζεται x86 επειδή οι πρώτοι επεξεργαστές στην οικογένεια αυτή αναγνωρίστηκαν μόνο με αριθμούς που τελειώνουν με την ακολουθία "86". Με άλλα λόγια, μπορούμε να πούμε ότι ο όρος x86 αναφέρεται σε μια οικογένεια αρχιτεκτονικής εντολών, βασισμένη στην Intel 8086.

Η διαφορά μεταξύ ARM και x86

Η διαφορά αρχίζει στην τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των επεξεργαστών. Τα συστήματα smartphone χρησιμοποιούν τεχνολογία ARM, ενώ οι υπολογιστές χρησιμοποιούν τεχνολογία x86. Έχουμε ετοιμάσει μια σύντομη εξήγηση για τη λειτουργία και τα χαρακτηριστικά του καθενός.

X86 και την αρχιτεκτονική CISC

Οι επεξεργαστές x86 αναπτύσσονται από την αρχιτεκτονική CISC (Complex Instruction Set Computers). Αυτό το σύστημα χρησιμοποιείται για πιο σύνθετες δομές, δηλαδή απαιτούν περισσότερη δουλειά στις λειτουργίες τους και έχουν περισσότερα στοιχεία στη σύνθεσή τους, καθιστώντας τα ιδανικά για υπολογιστές.

Ένα παράδειγμα της πολυπλοκότητας της αρχιτεκτονικής CSIC μπορεί να είναι το υλικό ενός τσιπ Core 17. Η σύνθεση του είναι αρκετά πλήρης λόγω του μεγάλου αριθμού εξαρτημάτων και στοιχείων που μεταφράζεται συνεπώς σε περισσότερες λειτουργίες για το μηχάνημα.

Αυτός ο τύπος επεξεργαστή επιτρέπει την ταυτόχρονη πραγματοποίηση πολλαπλών δραστηριοτήτων από μία μόνο οδηγία. Οι επεξεργαστές CISC μπορούν να εκτελούν πολλές εργασίες ταυτόχρονα χωρίς να υποστούν ζημιές, καθώς αυτές οι μάρκες είναι ήδη προγραμματισμένες γι 'αυτό.

Επεξεργαστές ARM και την αρχιτεκτονική RISC

Η διαφορά μεταξύ του ARM και του x86 οφείλεται κυρίως στην πολυπλοκότητα της σύνθεσής του, ενώ το x86 αναπτύσσεται από μια πιο σύνθετη αρχιτεκτονική, ένας επεξεργαστής ARM βασίζεται στον υπολογιστή RISC (Reduced Instruction Set Computer), ο οποίος ως το ίδιο το όνομα λέει, σκοπεύει να είναι απλούστερη.

Παρά το γεγονός ότι είναι πιο εξορθολογισμένη, οι συσκευές ARM έχουν κάποια στοιχεία x86, αν και υπάρχει μεγάλη διαφορά στον τρόπο με τον οποίο οι δύο επεξεργαστές εκτελούν τις εργασίες τους.

Ενώ ένας επεξεργαστής CSIC απαιτεί μόνο μία εντολή, οι επεξεργαστές ARM απαιτούν αρκετές εντολές έτσι ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί κάποια δραστηριότητα. Ωστόσο, επειδή οι οδηγίες είναι απλούστερες, η διαδικασία γίνεται ταχύτερη.

Η άλλη διαφορά μεταξύ της τεχνολογίας ARM και του X86 βρίσκεται επίσης σε ορισμένα από τα χαρακτηριστικά. Οι υπολογιστές εκτελούν εργασίες που δεν εκτελούν κινητά και αντίστροφα, οπότε δεν υπάρχει λόγος να προσφέρουμε έναν πολύ περίπλοκο επεξεργαστή για ένα smartphone με μικρές λειτουργίες. Έτσι υπάρχουν μερικοί επεξεργαστές με μοναδικά χαρακτηριστικά.

Το ακρωνύμιο ARM προέρχεται από το Advanced Risc Machine, το όνομα της εταιρείας που δημιουργήθηκε για να επιτρέψει την κατασκευή επεξεργαστών σε αυτήν την τεχνολογία. Η άλλη διαφορά με τους επεξεργαστές x86 είναι ότι τα ARM σχεδιάζονται έτσι ώστε να έχουν ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας και χωρίς μεγάλη απώλεια ισχύος επεξεργασίας.

Απίστευτο, όπως φαίνεται, οι επεξεργαστές ARM είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι στον κόσμο, που κυμαίνονται από φούρνους μικροκυμάτων μέχρι ενσωματωμένα συστήματα ελέγχου, παιχνίδια, HD και πολλά άλλα. Εν ολίγοις, όλα πρέπει να είναι μικρά, να ξοδεύουν λίγη ενέργεια και να επεξεργάζονται αποτελεσματικά τις πληροφορίες.

Ένας επεξεργαστής ARM εστιάζει στη διατήρηση του αριθμού των οδηγιών όσο το δυνατόν λιγότερων, διατηρώντας παράλληλα αυτές τις οδηγίες όσο το δυνατόν απλούστερες.

Οι απλές οδηγίες έχουν κάποια πλεονεκτήματα τόσο για τους μηχανικούς όσο και για τους μηχανικούς λογισμικού. Δεδομένου ότι οι οδηγίες είναι απλές, τα απαραίτητα κυκλώματα απαιτούν λιγότερα τρανζίστορ, με αποτέλεσμα περισσότερος χώρος για το τσιπ.

Intel 8086, ο πρώτος επεξεργαστής x86

Από την αρχιτεκτονική αυτή προέκυψε, η AMD έχει αναπτύξει το x86-64, ένα μεγάλο σύνολο οδηγιών που επέτρεπε μεγαλύτερο χώρο διευθύνσεων, επιτρέποντας την ανάγνωση περισσότερων RAM, μεταξύ άλλων υλοποιήσεων.

Αυτό επιτεύχθηκε καταρχήν δημιουργώντας μια πολύ απλούστερη αρχιτεκτονική από τους επεξεργαστές x86. Το x86 έχει διάφορα στάδια επεξεργασίας, δηλαδή ένα μέρος φορτώνει μια εντολή στη μνήμη, ένα άλλο μέρος επεξεργάζεται τα δεδομένα που πρόκειται να λάβει αυτή η εντολή, ένα άλλο εκχωρεί την προσωρινή μνήμη για να λάβει την έξοδο, ένα άλλο παρέχει τις άλλες οδηγίες ολοκληρώθηκε, κλπ.

Μέχρι να βάλουμε τα πάντα μαζί και να δώσουμε το αποτέλεσμα. Το x86 διαθέτει επίσης ένα εσωτερικό πρόγραμμα (μικροκώδικα) το οποίο υλοποιεί τις οδηγίες, γεγονός που τους επιτρέπει να βελτιώνονται από τον κατασκευαστή. Όλα αυτά κάνουν το x86 πολύ γρήγορο και αποτελεσματικό, όμως καταναλώνει περισσότερο φυσικό χώρο και καταναλώνει περισσότερη ισχύ.

Η αποτελεσματικότητα των επεξεργαστών ARM

Οι επεξεργαστές ARM δεν διαθέτουν αυτόν τον μικροκώδικα, έχουν λιγότερα στάδια επεξεργασίας (γενικά 3 έως 8, σε σύγκριση με 16 έως 32 σε x86), μεταξύ άλλων απλουστεύσεων. Αλλά για να αντισταθμίσουν την απώλεια στην απόδοση που προκαλείται από την απλοποίηση της αρχιτεκτονικής ARM, έχουν κάποιες λύσεις που κάνουν την εκτέλεση κώδικα πιο αποτελεσματική.

Για παράδειγμα, το σύνολο των οδηγιών που μπορεί να επεξεργαστεί, κάνοντας το με περισσότερα δεδομένα ανά οδηγία. Για τους λόγους αυτούς, τα προγράμματα PC δεν μπορούν να εκτελεστούν στο ARM, επειδή οι οδηγίες του μηχανήματος είναι διαφορετικές.

Η διαφορά στην πράξη

Εάν χρησιμοποιείτε ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού σε έναν υπολογιστή, θα έχετε τη δυνατότητα να εργάζεστε με έναν πολύ μεγαλύτερο αριθμό ανοιχτών καρτελών χωρίς να υπάρχει στάση: μπορείτε να υπολογίζετε σε πόρους, όπως η κατανομή της οθόνης, η αναπαραγωγή βίντεο και ηχογράφησης με ταχύτητες, μεταξύ άλλων στοιχείων.

Από την άλλη πλευρά, με ένα smartphone, ο αριθμός των λειτουργιών μειώνεται, δεν μπορείτε να εργαστείτε με πολλές καρτέλες και η ταχύτητα είναι επίσης μικρότερη.

Διαφορές στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας

Η κατανάλωση ενέργειας σε ενσωματωμένα σχέδια μπορεί να είναι ένα από τα πιο σημαντικά κριτήρια. Ένα σύστημα που έχει σχεδιαστεί για να συνδέεται με μια πηγή ενέργειας, όπως το ηλεκτρικό δίκτυο, μπορεί συνήθως να αγνοεί τους περιορισμούς στην κατανάλωση ρεύματος, αλλά ένα σχέδιο κινητού (ή ένα συνδεδεμένο με μια αναξιόπιστη πηγή ενέργειας) μπορεί να εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τη διαχείριση. της ενέργειας.

Οι πυρήνες ARM υπερέχουν σε σχέδια χαμηλής ισχύος με πολλά (αν όχι τα περισσότερα) από τους πυρήνες τους που δεν απαιτούν ψύκτες. Η τυπική κατανάλωση ενέργειας είναι μικρότερη από 5W, με πολλά πακέτα συμπεριλαμβανομένων των GPU, περιφερειακών και μνήμης.

Αυτή η μικρή απορρόφηση ισχύος είναι δυνατή μόνο χάρη στα λιγότερα τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται και στις σχετικά χαμηλότερες ταχύτητες (σε σύγκριση με τις κοινές CPU επιτραπέζιων υπολογιστών). Αλλά και πάλι (σε ​​σχέση με την προηγούμενη ενότητα) αυτό έχει αντίκτυπο στην απόδοση του συστήματος και συνεπώς πιο σύνθετες λειτουργίες θα διαρκέσουν περισσότερο.

Οι πυρήνες της Intel καταναλώνουν πολύ περισσότερη ισχύ από τους πυρήνες ARM λόγω της μεγαλύτερης πολυπλοκότητάς τους. Ένα high-end Intel I-7 μπορεί να καταναλώνει ισχύ έως και 130 W, ενώ επεξεργαστές notebook Intel (όπως το Atom και Celeron) καταναλώνουν περίπου 5W.

Σχεδιασμένα για τη χρήση φορητών υπολογιστών πολύ χαμηλού κόστους, οι επεξεργαστές χαμηλής κατανάλωσης ισχύος (γραμμή Atom) δεν ενσωματώνουν γραφικά στον επεξεργαστή, ενώ οι εκδόσεις για κινητά. Ωστόσο, εκείνα που ενσωματώνουν γραφικά έχουν σημαντικά χαμηλότερες ταχύτητες ρολογιού (μεταξύ 300 MHz και 600 MHz), με αποτέλεσμα χαμηλότερες επιδόσεις.

Διαφορές στο λογισμικό

Όσον αφορά τα δύο μεγάλα ονόματα στην αγορά επεξεργαστών, η σύγκριση της διαθεσιμότητας του λογισμικού και των αλυσίδων εργαλείων είναι δύσκολη, καθώς και οι δύο χρησιμοποιούνται ευρέως.

Οι συσκευές ARM έχουν το πλεονέκτημα ότι εκτελούν λειτουργικά συστήματα σχεδιασμένα για κινητά όπως το Android. Οι συσκευές που βασίζονται στην Intel έχουν το πλεονέκτημα ότι εκτελούν σχεδόν οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα που μπορεί να τρέξει σε έναν τυπικό επιτραπέζιο υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένων των Windows και του Linux.

Και οι δύο συσκευές είναι δυνατό να εκτελούν τις ίδιες εφαρμογές εφόσον η εφαρμογή έχει συνταχθεί σε γλώσσα όπως η Java.

Ωστόσο, τα συστήματα που βασίζονται σε ARM είναι επί του παρόντος περιορισμένα σε ποια λειτουργικά συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν επειδή τα περισσότερα λειτουργικά συστήματα γράφονται για υπολογιστές που βασίζονται σε x86.

Ορισμένες διανομές Linux υπάρχουν για το ARM, συμπεριλαμβανομένου του διάσημου λειτουργικού συστήματος Raspberry Pi, αλλά ορισμένοι χρήστες μπορούν να το βρουν αυτό ως περιορισμό. Καθώς η τεχνολογία ARM γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής, η Microsoft κυκλοφόρησε μια πιο αδύναμη έκδοση των Windows 10 της, που ονομάζεται Windows 10 IoT Core, η οποία μπορεί να τρέξει σε επεξεργαστές ARM.

Διαφορές στην εφαρμογή

Ο επεξεργαστής που χρησιμοποιείτε εξαρτάται από τις απαιτήσεις του υπολογιστή σας. Αν το σχέδιό σας είναι να παράγετε μαζικά ένα μηχάνημα μιας πλάκας με στόχο να είναι χαμηλό κόστος τότε η μόνη πραγματική επιλογή είναι η ARM.

Εάν το σχέδιο είναι να έχετε μια ισχυρή πλατφόρμα, τότε η Intel ή η AMD είναι η καλύτερη επιλογή. Εάν η εξοικονόμηση ενέργειας είναι μια ανησυχία, τότε ARM μπορεί να είναι η καλύτερη επιλογή, αλλά υπάρχουν επεξεργαστές Intel που διαθέτουν ισχυρή ισχύ επεξεργασίας παρέχοντας παράλληλα χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

Σας συνιστούμε να διαβάσετε τους καλύτερους επεξεργαστές στην αγορά

Για τα έργα που δεν απαιτούν σύνθετες οθόνες (όπως οθόνες), το ARM είναι πιθανότατα η επιλογή. Αυτό οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, όπως το κόστος των μικροελεγκτών ARM, τα πακέτα που είναι διαθέσιμα και η μεγάλη ποικιλία που προσφέρουν πολλοί προμηθευτές. Σας συνιστούμε να ρίξετε μια ματιά σε όλα όσα έχουμε γράψει για το Raspberry Pi 3.

Συνολικά, τόσο η Intel όσο και η ARM παράγουν υπέροχα μηχανήματα με ένα ευρύ φάσμα ενσωματωμένων ελεγκτών και περιφερειακών συσκευών. Κάθε τύπος, ARM ή x86, ταιριάζει στη δική του θέση. Παρόλο που υπάρχουν ήδη πληροφορίες που διαρρέουν ότι τόσο η Apple όσο και η Microsoft θα χρησιμοποιήσουν στις έννοιές τους "δισκία 2 σε 1" αυτού του τύπου επεξεργαστές και θα αυξήσουν σημαντικά την αυτονομία του φορητού εξοπλισμού. Τι πιστεύετε για το άρθρο μας σχετικά με τους επεξεργαστές x86 vs ARM; Θέλουμε να γνωρίζουμε τη γνώμη σας!