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主流的 CPU 架构有哪些?X86、ARM、Power 等架构各有什么优劣?

ByteNews
2022-08-22 / 0 评论 / 1 点赞 / 8,703 阅读 / 2,662 字 / 正在检测是否收录...
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主流的 CPU 架构有哪些?X86、ARM、Power 等架构各有什么优劣?

最近 CPU 很火,特别是国产 CPU。而且不仅品牌繁多,连架构都有不少? 那么成熟的架构都有哪些?各自又有什么优劣?

好多哦,但我觉得你的问题应该是主流 CPU指令集有哪些,而不是架构有哪些。同一 CPU 指令集,也有好多架构的。我就当你问的是 CPU 指令集。当红的:

x86

优势:大量,海量桌面、服务器软件兼容,软件生态钢钢地;劣势,CPU 设计的兼容包袱太重,成也萧何,败也萧何。在指令代码向前兼容的设计刚需下,Intel 走得举步维艰,越来越难,直到 AMD 另辟蹊径,不再刻意提升单核性能,而是转向多核互联能力、性能。但这两家都没敢向不兼容再迈一步。Intel 自己试探过不兼容,至少不那么兼容,搞安腾 IA64,结果 over 了,反过来被迫求 AMD 授权,这个跟头记到了 Intel 基因里面,估计 AMD 也赢得刻骨铭心,所以 Intel 后来做 atom 时,死抱兼容大腿,结果一败再败,让 ARM 趁机上位。

劣势:刚才已经说了,兼容包袱太重,设计可运作空间太小,Intel 和 AMD 一起努力,一次次战术成功已经无法挽回战略失败的预期,尽管现在看起来还不能谈已经走向末路,但走下坡路是难免的。

ARM

优势:RISC 设计之初就是与生俱来的精简,实现低功耗更容易,同时没有什么历史包袱,自从成功绑定 google 搞起了 Linux,ARM,Google,Andriod 联盟,大有将老牌 Wintel 联盟掀翻在地的趋势(在移动领域,这已经是无可争议的事实,差别只是踏上多少只脚的问题),但在处理强度要求比较高的服务器领域,RISC 理念导致的问题也不少。

劣势:低功耗设计,从根基因就是单核强度不高。不能说完全独立设计,摆脱低功耗基因,只挂名 ARM 指令集而走高强度道路不可以,而是这样一来,和设计两款完全不同的 CPU 有何区别?单纯指令集兼容在跨大域(移动领域、台式机/个人机领域、服务器领域,中间隔着一层)的竞争中,并无太多优势,因为两者的应用几乎 100%不同,没有兼容需求。因此 ARM 可以霸占移动领域,可以上攻台式机,个人机领域,但再上一层去打服务器领域,还要走好久,至少本人不看好 10 年之内 ARM 可以在服务器领域干掉 x86。更进一步说,10 年前 ARM 试图在服务器领域干掉 x86 没成功,10 年后的今天再次发起的冲锋依然看不出来新意,唯一的机会也许在中国强制去 Intel。但同样,类似场景,IT 领域尚未见行政路线强扭商业趋势而成功的先例。

除了当红炸子鸡,紧跟着的就是小童星和过气老戏骨。

RISC-V 小童星的代表,将 RISC 的精简做到了极致。

优势:和 ARM 类似,ARM 有的优势它全有,看起来唯一问题是还太年轻,没历史积累,可跑的东西太少,但在本身软硬件厂商集成度极高,碎片化不敏感的嵌入式领域,欠缺的大概只是时间,为啥同样的基因,ARM 打不过 RISC-V?因为 RISC-V 便宜,举个例子:买 ARM CPU 成本里包含设计 IP 的费用,如果 RISC-V 也能跑,尽管 ARM 总总好,成本低到一定程度就低不下去了,而 RISC-V 可以,因为不需要或者需要更少的设计费用,可以说 RISC-V 支持“合法盗版”。例如某个嵌入式产品厂商,开始可能用通用 ARM CPU 去攒设备,当自身产品达到一定规模,利润增长乏力之时,自然而然会想到从山寨 CPU 里面蚊子腿刮油,可山寨的 CPU,最能降低成本的非 RISC-V 莫属,更何况对特定嵌入式应用,全功能的 ARM 自身可能太重,太强大,好多应用甚至只需要实模式跑一跑精简 OS 内核的代码就可以,其它东西对应用无用,但 ARM 减不下去而 RISC-V 没问题,任意裁剪。

劣势:碎片化应用的东西,注定了无法做大,黑蚂蚁群落永远是蚂蚁群落,但无论如何也不会组成军团蚁横扫天涯。嵌入式领域既然无统一的应用兼容需求,那大家碎片彻底互不兼容就好了,为什么要统一为一个标准呢?又有什么动力能让大家完全统一?如果不是有编译器,mini OS 的统一需求,是不是 RISV-V 都不一定呢。

由此推断,RISC-V 是永恒的童星,即长不大,也不能长大。

  • 与 RISC-V 相比,IBM 的 Power 就是过气老戏骨了,戏里肯定不是主角,甚至你都不知道他的存在,但其实在每一出戏里,你都能找到他人群背后低头吃盒饭的身影

优势:尚余成熟的服务器应用软件生态,某种意义上说在服务器领域,能跑在 x86 上的应用,基本上都能找到可以在 IBM Power 上跑的版本,无论是开源的,还是闭源的。CPU 自身性能,目前十有八九是追不上 Intel 了,但多核、多 CPU 构成的服务器总体性能,不能说超过 x86 最高端,但至少互有胜负,RISC 架构在某些数据吞吐、交易场景,超过 Intel 也不是没可能。在很多传统商用环境,CPU、服务器、操作系统在设计上,还是有很多可圈可点之处,例如高可靠 RAS 等等。

劣势:由于没有海量的出货量支撑,以及在 IBM 宁要利润不要市场的老派商人价值观指导下,无论 CPU 还是服务器,比 Intel 性能差不多对标产品的价格都是翻翻再翻翻的。价格高,基本上是一切劣势中最卑劣的,拥有一票否决权。如果能拿到廉价的 Power 以及 Power 服务器,其实廉颇虽老,也能再干几碗干饭的。可惜,IBM 在 Power 服务器前挖出大坑,架上高墙,便宜的 OpenPower 服务器跑不了传统 AIX 闭源应用,只有 IBM 自己出的原装 Power 太君或者合资公司贴牌的 Power 伪军才可以,利润护城河是有了,市场没了,真不知道这么做最后的得失是否值得。

  • MIPS 龙芯。如果 IBM Power 算老戏骨,还有观众看演技,MIPS 一系的龙芯大概就是为了纨绔儿子,60 岁的老爷子出来客串小鲜肉赚钱养家。不但自身独木难支,观众看到的也都是情怀。

优势:除了自主(怀疑这个就没意思了),还有什么呢?团队是伟大的,有技术的,全面的,从编译器到 CPU,甚至服务器,台式机,可以搞全套的,但怎么能让用户去使用?本人技术有限,我不知道,也想不出来。可以做军工专用,定制专用,这都是没问题的,仅仅洛克希德马丁一家不也是能养出世界最大的工业软件设计集团么?但商用领域,特别是通用计算机产品,找不到 MIPS 在此有所作为的价值点

劣势:除了优势,都是劣势。

剩下的,大概都是遗骸吧,只有刨坟掘墓的时候,能看到。

  • SPARC,现在只有富士通在搞,曾经的飞腾也有 SPARC 版本,现在飞腾已经转 ARM
  • Alpha,当你看到 AMD yes 的时候,DEC 的 alpha 团队就在对你微笑,但是 Alpha 没了,只剩灵魂永生。

以上是我了解的 CPU,及个人看法。

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