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x86：Intel一家独大

说到芯片巨头英特尔，每个互联网用户都不应该感到奇怪。CPU制造技术是世界上最好的，但你知道这家巨头是如何致富的吗？

从1978年6月8日开始，Intel新型微处理器8086发布。这种处理器在新出现时并没有引起太多关注，但他创造了一个新时代。8086意味着x86架构的诞生x作为特定微处理器执行计算机语言的指令集，定义了芯片的基本使用规则。8086也直接带动Intel成为世界领先的芯片巨头。

而x86不仅仅使Intel成为行业的标准。在过去的几十年里，笔记本、服务器、超级计算机和编写设备都可以看到x86的身影。而且，x无论如何，86架构仍在以不同的方式进行改进AMD、VIA都可以通过X处理86指令集的弹性Intel，迫使x86进行改变。

经过几十年的技术积累，x服务器在服务器领域的地位几乎是孤独的。小巧灵活的x86服务器广泛应用于市场、文件、打印、通信、互联网和局域网web、电子邮件、数据库、应用服务等领域都可以展示自己的技能。

x86服务器最大的特点是兼容性Windows所有操作系统都使用Intel的CPU。而Intel的x86服务器也可分为两代，原80x86系列产品80486发布后，Intel重新命名并注册该系列产品，即现在Intel的Pentium当然，这个系列在中国还有一个更响亮的名字，那就是奔腾系列。

x86:40多年来一直坚持

x86老么?从时间上看，真的老了。x自1978年以来，86已经近40年了。各种风云变化后，x86仍然是服务器行业的绝对领导者，说这样的服务器行业领导者已经老了，只不过是指支持整个互联网的服务器行业已经老了。

而且，经过多代人的改进和变革，x86架构服务器仍然是最快的架构之一。而且现在x86也是整个行业的标杆业的标杆x86从未落后过，但与其他架构的服务器相比，差距是否缩小。

从指令集架构的角度来看，CISC确实有点老了。即便是Intel也承认，CISC结构确实有限CPU的发展。在CISC微处理器程序的每个指令都是串联执行的，指令操作也需要串联执行。当然，控制非常简单，但计算机的整体利用率被对较慢。这也是CISC中低档服务器采用架构的原因之一。

复杂指令集是随着计算机的诞生而存在的指令集。它具有较强的处理高级语言的能力，有利于提高计算机性能。日益复杂的指令系统不仅效率低下，而且增加了系统结构的复杂性，这也会导致CISC通用性差。

ARM：移动端异军突起

在PC领域，Intel的CPU一枝独秀。移动端呢？那就当属ARM了。ARM全称为AdvancedRISCMachine，也就是说，高级精简指令集机器。ARM是RISC嵌入式系统设计中广泛使用微处理器的代表作之一。而且ARM处理器最大的特点是节能，这也是移动通信领域无与伦比的原因之一。

打造ARM64位服务器

在过去，ARM专注于32架构的发展，多年来一直主宰移动终端，让Intel眼馋不矣。而在PC服务器领域，Intel的市场也让ARM十分眼红。ARM发布于2011年底ARMv戴尔于2013年发布了他的第一款64位处理器ARM开发了64个架构的服务器和相应的服务器解决方案。

尽管专家认为Intel的x86处理器在服务器领域仍然无敌，但64位ARM框架应该能找到自己的一席之地，ARM内存与网络接口与计算核心之间的距离将尽可能缩短，从而承载大量密度高的计算过程，这一特性和Web服务器及其应用非常一致。

在服务器领域，Intel芯片也有很多领域，如内存容量，I/O与处理性能不成比例时，ARM处理器的性能会更合格。ARM处理器的ISA复杂性要低得多，开发成本也要低得多，因此，ARM服务器制造商为这些应用场景开发的服务器也被打败了Intel前提条件。从这些应用环境切入服务器市场ARM架构服务器是针对客户的x原客户86。

而Intel在服务器领域，它的过程不会轻易放手ARM保持领先，其处理器性能远高于ARM处理器在功耗方面总是可用的Intel心病。

此外，Intel也想进入移动终端，打败ARM，在低功耗服务器领域努力是个不错的选择。采用了14nm工艺的Xeon-D，其包括的2个1.4G的Broadwell内核和GPU功耗只有6W，性能功耗比方便ARM要高很多。

在2008年，Intel推出了Atom这个处理器是处理器Intel历史上体积最小、功耗最低的处理器，是为了弥补自己在移动计算领域的先天不足，而这一领域是ARM多年来，在技术和经验年，Intel不占优势，想打败ARM说起来有多容易？

既然双方都虎视眈眈对方的领域，那么ARM和Intel战争绝对不可避免。所以想进去Intel服务器领域，ARM你需要拿出真正的技能。基于64位元处理器的芯片设计功耗低，成本低，具有结构弹性。Intel有多少胜算？

换个角度看，ARM芯片架构具有一定的灵活性，可以满足缓存一致性、容错性、高可用性等许多企业的特点需求，但软件的生态环境成熟度低于Intel，即使有更多的企业关注，也未必有把握击败Intel，那是什么支持呢？ARM来客场挑战Intel呢?

ARM与X86大比拼

比较几个方面ARM与X86架构Intel和ARM除了最基本的复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)除了区别，让我们从以下几个方面进行比较ARM和X86架构。

1、制造工艺ARM和Intel处理器的一大区别是ARM一直只设计低功耗处理器，Intel其优点是设计超高性能的台式机和服务器处理器。

一直以来，Intel都是台式机服务器行业的老板。但进入移动行业时，Intel仍然使用与台式机相同的复杂指令集架构，试图将其硬塞到移动设备使用的较小处理器中。但是Inteli处理器的平均发热率为45瓦。基于ARM片上系统的最大发热率峰值约为3瓦，约为Inteli1/15处理器。其最新的Atom采用跟踪系列处理器ARM为此，处理器具有类似的温度控制设计Intel最新的22纳米制造工艺必须使用。

2.64位计算为64位计算，ARM和Intel也有一些显著的差异。

Intel64位版本尚未开发。x86指令集。64位指令集名为x86-64(有时简称为x64)，其实是AMD设计开发。Intel想做64位计算，它知道如果从自己的32位计算x86架构进化出64架构，新电脑架构的效率会很低，所以它做了一个新的64处理器项目，叫做IA64。由此产生Itanium系列处理器。

而ARM2011年发布了移动设备对64位计算的需求ARMv为了下一代，864架构ARM指令集结构工作几年后结晶。开发一个简明的64位架构，基于原有的原则和指令集，ARMv使用了两种执行模式，AArch32和AArch64。顾名思义，运行32位代码，运行64位代码。ARM巧妙的设计是处理器可以在两种模式之间无缝切换。这意味着64位指令的解码器是新设计的，处理器仍然可以向后兼容，而不考虑32位指令。

3、异构计算ARM的big.LITTLE架构是一项Intel暂时无法复制的创新。

在big.LITTLE处理器中，处理器可以是不同类型的。传统的双核或四核处理器包含两个或四个相同的核。一个双核Atom处理器中有两个核完全相同，性能相同，功耗相同。ARM通过big.LITTLE异构计算推出到移动设备。这意味着处理器中的核具有不同的性能和功耗。当设备正常运行时，使用低功耗核，当您运行复杂的游戏时，使用高性能核。

这是怎么做到的？在设计处理器时，要考虑是否采用大量的技术设计，这些技术设计决定了处理器的性能和功耗。当一个指令被解码并准备执行时，Intel和ARM处理器采用装配线，即解码过程并行。

为了更快地执行指令，这些装配线可以设计成允许指令不按程序顺序执行（随机执行）。一些巧妙的逻辑结构可以判断下一个指令是否取决于当前指令执行的结果。Intel和ARM可想而知，这种结构非常复杂，复杂意味着功耗更大。

那为什么反而？ARM的比X86耗电少得多。这与设计有关。

设计分为前端和后端设计。前端设计反映了处理器的框架，通过前端设计反映了简化指令集和复杂指令集的区别。处理电压、时钟等问题的后端设计是耗电的直接因素。当然，任何一个都会使时钟和电源控制的模块无法工作。区别在于门控时钟恢复时间短，电源控制时间长。此外，如果单个指令使用多个模块的功能，则不是恢复功能最慢的模块时间，而是几个模块时间模块时间，因为它涉及到一个上电顺序的问题，即在恢复工作时，模块之间有一个顺序，如果不遵循这个顺序电脑，则无法恢复。按照这个顺序，总恢复时间会很长。

因此，在后端，可以得出结论，为了省电，可以关闭一些暂时不会使用的处理器模块。但也不能轻易关闭，否则一旦需要，恢复将使指令完成时间长，整体性能显著降低。此外，子模块的门控时钟和电源开关通常在设计电路时确定，操作系统透明，不能通过软件优化。

看前端。ARM处理器的一个特点是乱序执行能力不如X86。换句话说，当用户使用计算机时，他的操作是随机的，不可预测的，导致指令不可预测。X86加强了乱序指令的执行，以增强处理这种情况的能力。此外，X86还增强了单核的多线程能力。这样做的缺点是不能有效地关闭和恢复处理器模块，因为一旦关闭，恢复就会很慢，导致性能低下。为了保持高性能，大多数模块必须打开，时钟也要切换。这样做的直接后果是耗电量高。而ARM指令强在于确定顺序的执行，并依靠多核而不是单核多线程。很容易保持子模块和时钟信号的关闭，显然更省电。

ARM和X86现在发展如何？

RISC大神曾经说过如果非要说的话ARM 和R