从我个人使用平板电脑的经验以及我读过的基准测试和文章来看,ARM 处理器(几乎所有移动设备都采用这种处理器)似乎都能够以低能耗提供出色的性能。ARM 似乎天生就比 x86 更节能。
对我来说,这似乎是因为 x86 是一个CISC 架构而 ARM 是RISC 架构。不过,英特尔凌动处理器的性能相对于其功耗而言也非常好。此外,在研究过计算机架构之后,我的理解是,在现代处理器中,复杂的 x86指令集架构 (ISA)内部翻译为更简单的微操作使用的内部指令集更接近于更简单的 ARM 或 MIPS ISA,而不是 x86 本身。因此,呈现给程序员的 ISA 只不过是一个向处理器发出命令的接口,而不是芯片执行的实际低级操作的表示。再说一次,实现这个转换层需要芯片上额外的硅空间……
话虽如此,假设它们使用相同的半导体工艺实现,ARM 本质上是否比 x86 更高效?通过正确设计的微架构那么,x86 处理器能否提供与 ARM 处理器相同的每瓦性能呢?
请记住,我正在寻找符合 Stack Exchange 精神的写得好的技术答案,而不仅仅是猜测。
答案1
Arm 处理器变得越来越复杂 - 因此这是一个苹果和橘子之间的比较 - Arm 只有 64 位版本约两年甚至在同一代人中用电量各不相同. 或许将当代的 ARM 处理器及其原子处理器视为 anandtech 更为公平在这里做过。
大部分的电力消耗也不是处理器造成的——我链接的 anandtech 文章倾向于认为,总体电力消耗的 1/4 可能来自处理器,而 clovertrail atom 在一个表面上使用的 ARM 处理器略多于一半。它还展示了一个有趣的替代观点——优化每个组件的系统电力使用(顺便说一句——它的完全有可能节省相当多的电力在标准桌面平台上也能做到这一点)。避免低效的电源转换等简单的事情就可以起到很大作用。例如,在大多数手机上,显示屏可能占总用电量的近一半。
从那篇文章中的数字可以看出,Atom 处理器专为移动设备设计已经在能效方面可与 ARM 处理器匹敌——所以你可能想知道为什么它们不那么常见。
Arm 不生产自己的硅片 - 他们设计和测试它,然后出售 IP 来制造处理器。对于需要设计自己的处理器或对其进行调整的公司来说,这意味着可以节省大量研发费用,而无需从头开始开发一切(这很棘手)或从其他公司购买处理器(对于 x86,我们有 Via、AMD 和英特尔,但只有英特尔似乎真正对移动领域感兴趣,我不知道 Via 在做什么)。
认为 Arm 处理器更高效的想法有点不切实际——他们做出了不同的权衡(功率效率高于原始速度),并且正朝着不同的方向发展,做出不同的权衡,试图进军服务器市场。另一方面,英特尔正在有效地将现代原子设计细分为服务器部件、台式机部件(如新的奔腾型号)和手机,以瞄准低端市场。这两种设计在各方面都不是天生就比另一种更好。