处理器架构/指令集（转

处理器架构

计算机 CPU 四大体系架构

CPU 架构是 针对CPU的一个规范，主要目的是为了区分不同类型 CPU 的重要标示。
目前市面上的 CPU 分类主要分有两大阵营，一个是 intel、AMD 为首的复杂指令集 CPU，另一个是以 IBM、ARM 为首的精简指令集 CPU。两个不同品牌的 CPU，其产品的架构也不相同，例如，Intel、AMD 的 CPU 是 X86 架构的，而 IBM 公司的 CPU 是 PowerPC 架构，ARM 公司是 ARM 架构。

ARM 系列

ARM 架构，过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个 32 位精简指令集（RISC）处理器架构，reduced instruction set computer (RISC)。
其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM 处理器非常适用于行动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

在今日，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（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型路由器）甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于 ARM 设计的派生产品，重要产品还包括 Marvell 的 XScale 架构和德州仪器的 OMAP 系列。

优势：价格低；能耗低；

ARM 授权方式：ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU ，而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款，包括售价与散播性等项目。对于授权方来说，ARM 提供了 ARM 内核的整合硬件叙述，包含完整的软件开发工具（编译器、debugger、SDK），以及针对内含 ARM CPU 硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说，其希望能将 ARM 内核整合到他们自行研发的芯片设计中，通常就仅针对取得一份生产就绪的智财核心技术（IP Core）认证。对这些客户来说，ARM 会释出所选的 ARM 核心的闸极电路图，连同抽象模拟模型和测试程式，以协助设计整合和验证。需求更多的客户，包括整合元件制造商（IDM）和晶圆厂家，就选择可合成的 RTL（暂存器转移层级，如 Verilog）形式来取得处理器的智财权（IP）。借着可整合的 RTL，客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标（如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等）而不会受限于无法更动的电路图。虽然 ARM 并不授予授权方再次出售 ARM 架构本身，但授权方可以任意地出售制品（如芯片元件、评估板、完整系统等）。商用晶圆厂是特殊例子，因为他们不仅授予能出售包含 ARM 内核的硅晶成品，对其它客户来讲，他们通常也保留重制 ARM 内核的权利。

生产厂商：TI （德州仪器）/Samsung（三星）/Freescale（飞思卡尔）/Marvell（马维尔）/Nvidia（英伟达）

x86 系列

xx86 或 80x86 是英代尔 Intel 首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。

x86 架构是重要地可变指令长度的 CISC（复杂指令集电脑，Complex Instruction Set Computer）。

MIPS 系列

MIPS 是世界上很流行的一种 RISC 处理器。MIPS 的意思是 “无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在 80 年代初期由斯坦福(Stanford) 大学 Hennessy 教授领导的研究小组研制出来的。MIPS 公司的 R 系列就是在此基础上开发的 RISC 工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

MIPS 技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构 (RISC) 来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构 (CISC) 相比，RISC 具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS 是出现最早的商业 RISC 架构芯片之一，新的架构集成了所有原来 MIPS 指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS 自己只进行 CPU 的设计，之后把设计方案授权给客户，使得客户能够制造出高性能的 CPU。

1984 年，MIPS 计算机公司成立，开始设计 RISC 处理器；

1986 年推出 R2000 处理器。

1992 年，SGI 收购了 MIPS 计算机公司。

1988 年推 R3000 处理器。

1991 年推出第一款 64 位商用微处器 R4000；之后又陆续推出 R8000（于 1994 年）、R10000（于 1996 年）和 R12000（于 1997 年）等型号。

1998 年，MIPS 脱离 SGI，成为 MIPS 技术公司；随后，MIPS 公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统；1998 年－MIPS 科技股票在美国纳斯达克股票交易所公开上市。

1999 年，MIPS 公司发布 MIPS32 和 MIPS64 架构标准，为未来 MIPS 处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来 NIPS 指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS 公司陆续开发了高性能、低功耗的 32 位处理器内核（core）MIPS324Kc 与高性能 64 位处理器内核 MIPS64 5Kc。

2000 年，MIPS 公司发布了针对 MIPS32 4Kc 的版本以及 64 位 MIPS 64 20Kc 处理器内核。

2007 年 8 月 16 日－MIPS 科技宣布，中科院计算机研究所的龙芯中央处理器获得其处理器 IP 的全部专利和总线、指令集授权。

2007 年 12 月 20 日－MIPS 科技宣布，扬智科技已取得其针对先进多媒体所设计的可定制化系统单芯片（SoC）核心 “MIPS32 24KEc Pro” 授权。

PowerPC 系列

PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自 IBM（国际商用机器公司）的 IBM PowerPC 601 微处理器 POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC；《IBM Connect 电子报》2007 年 8 月号译为 “增强 RISC 性能优化”）架构。二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple（苹果公司）和 Motorola（摩托罗拉）公司开发 PowerPC 芯片成功，并制造出基于 PowerPC 的多处理器计算机。PowerPC 架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

PowerPC 处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与 “台式机”CPU 存在非常显著的区别。