四大主流芯片架构（X86、ARM、RISC-V和MIPS）

1、X86架构

X86是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日，Intel 发布了新款16位微处理器 8086，也同时开创了一个新时代：X86架构诞生了。

X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU（i8086）专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU–i8088（i8086简化版）使用的也是X86指令。

采用CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）架构。与采用RISC不同的是，在CISC处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。

随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的 Pentium 4系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。

2、ARM架构

ARM是高级精简指令集的简称（Advanced RISC Machine），它是一个32位的精简指令集（RISC）架构，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。

其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。如今，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置到电脑外设甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有它的存在。

• 体积小、低功耗、低成本、高性能——ARM被广泛应用在嵌入式系统中的最重要的原因
• 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
• 大量使用寄存器，指令执行速度更快；
• 大多数数据操作都在寄存器中完成；
• 寻址方式灵活简单，执行效率高；
• 指令长度固定。
• Load_store结构：在RISC中，所有的计算都要求在寄存器中完成。而寄存器和内存的通信则由单独的指令来完成。而在CSIC中，CPU是可以直接对内存进行操作的。
• 流水线处理方式

Ps : RISC和CISC

个人计算机也常被成为 X86 架构计算机，因为当前计算机大量应用的是英特尔 X86 架构的 CPU。X86 架构的 CPU 采用的是复杂指令集，而当前手机芯片采用的是精简指令集。所谓指令集是处理器可以执行操作的最小单元的集合，例如加减乘除就是由具体的指令来实现的。复杂指令集(CISC)指令数目多而且复杂，每条指令长度也不相同，指令执行具有灵活性，单条个别指令可以处理较为丰富的工作内容，但是带来的问题是更多的灵活性使得 CISC 处理器资源利用率不高，就好比 5 项全能选手虽然能跑能跳，但是跟跑步专项选手相比不占优势。 精简指令集(RISC)处理器就是我们所说的专项选手， 微指令集较为精简、完成动作单一。因此单个微指令运行时间较为简短，要完成相对复杂的操作，需要运行的微指令个数增多。

     RISC：精简指令集处理器，Reduced Instruction Set Computer

               RISC结构简单，选取了使用频率高的简单指令，指令长度固定，多为单周期指令

               在功耗、体积、价格等方面有很大优势，多用于嵌入式领域

     CISC：复杂指令集处理器

               侧重于硬件执行指令的功能性，CISC指令及处理器的硬件结构复杂

               CISC指令复杂，指令长度与周期不固定，在处理能力上有优势

3、RISC-V架构

RISC-V 架构是基于 精简指令集计算（RISC）原理建立的开放 指令集架构（ISA），RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源，设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，得到很多芯片公司的认可。

RISC-V 架构的起步相对较晚，但发展很快。它可以根据具体场景选择适合指令集的指令集架构。基于RISC-V 指令集架构可以设计服务器CPU，家用电器CPU，工控CPU和用在比指头小的传感器中的CPU。

4、MIPS架构

MIPS架构（MIPS architecture，为Microprocessor without interlocked piped stages architecture的缩写，亦为Millions of Instructions Per Second的相关语），是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构，1981年出现，由MIPS科技公司开发并授权，广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。

MIPS架构是一种采取 精简指令集（RISC）的处理器架构，1981年出现，由MIPS科技公司开发并授权，它是基于一种固定长度的定期编码指令集，并采用 导入/存储（Load/Store）数据模型。经改进，这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式，允许编译器优化复杂的表达式。

如今基于该架构的芯片广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。

它的基本特点是：

• 包含大量的寄存器、指令数和字符
• 可视的管道延时时隙

这些特性使MIPS架构能够提供最高的每平方毫米性能和当今SoC设计中最低的能耗。

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