Tabla de contenido
Introducción
Los procesadores de computadora son los motores centrales de la era digital y, entre las muchas arquitecturas de procesador, ARM y x86 son las tres que han atraído mucha atención. Este artículo lo llevará a explorar estas tres arquitecturas en profundidad, presentando sus características, antecedentes de la empresa y áreas de aplicación. ¡Desvelemos juntos el misterio de los procesadores de computadora!
arquitectura brazo
ARM (Advanced RISC Machines) es una arquitectura de conjunto de instrucciones informáticas (ISA) y una serie de núcleos de procesador diseñados en base a esta arquitectura.
El origen de ARM y su significado real: ARM fue desarrollado originalmente por la empresa británica Acorn Computers para diseñar una arquitectura de procesador de bajo consumo y alto rendimiento.
Antecedentes y función de ARM Ltd.: ARM Ltd. es una empresa con sede en el Reino Unido que desarrolla y licencia principalmente el diseño de la arquitectura ARM. Algunos núcleos se utilizan ampliamente en dispositivos móviles, dispositivos integrados y dispositivos de Internet de las cosas (IoT). .
Ventajas y campos aplicables de la arquitectura ARM: la arquitectura ARM tiene las ventajas de alta eficiencia energética, bajo costo y gran adaptabilidad, y es adecuada para dispositivos móviles, dispositivos integrados e Internet de las cosas.
Aplicaciones típicas de los dispositivos integrados ARM: los procesadores de arquitectura ARM se utilizan ampliamente en diversos sistemas integrados, como teléfonos inteligentes, tabletas, relojes inteligentes y dispositivos de Internet de las cosas.
arquitectura x86
x86 es una arquitectura de conjunto de instrucciones de computadora (ISA) común y una arquitectura de procesador común.
El origen y la historia del desarrollo de la arquitectura x86: Intel lanzó por primera vez el conjunto de instrucciones x86 en 1978 y, posteriormente, se ha desarrollado y mejorado continuamente.
Fabricantes representativos de procesadores x86: Intel y AMD: Intel y AMD son los dos principales fabricantes de arquitectura de procesadores x86, compiten ferozmente y lanzan continuamente productos de procesadores innovadores.
Características y ventajas de la arquitectura x86: la arquitectura x86 tiene una gran compatibilidad, admite conjuntos de instrucciones complejos y una amplia gama de ecosistemas de software y es adecuada para computadoras personales y servidores.
Amplia aplicación de procesadores x86 en computadoras personales y servidores: los procesadores de arquitectura x86 se usan ampliamente en computadoras personales, servidores, estaciones de trabajo y otros campos, proporcionando potentes capacidades informáticas para diversas aplicaciones.
AMD
AMD (Advanced Micro Devices) es una empresa estadounidense de semiconductores fundada en 1969.
Historia de desarrollo de AMD y antecedentes de la empresa: AMD se fundó en 1969. Originalmente era un fabricante de circuitos integrados de semiconductores y luego se centró en el diseño, fabricación y venta de procesadores, unidades de procesamiento de gráficos (GPU), conjuntos de chips y soluciones integradas.
Posición competitiva de AMD en el campo de los procesadores: AMD es el segundo mayor fabricante de procesadores de arquitectura x86 del mundo después de Intel (Intel) y compite ferozmente con Intel.
Serie de procesadores AMD Ryzen y su rendimiento y características: La serie de procesadores Ryzen lanzada por AMD ha recibido amplia atención por su potente rendimiento multinúcleo y su excelente relación precio-rendimiento, y son adecuados para los campos de la informática y los juegos de alto rendimiento.
Aplicaciones de las tarjetas gráficas AMD Radeon en juegos y visión por computadora: las tarjetas gráficas AMD Radeon se utilizan ampliamente en juegos, realidad virtual y visión por computadora.
Comparación y aplicación
Comparación de similitudes y diferencias entre la arquitectura ARM y x86: la arquitectura ARM se centra en el bajo consumo de energía y los sistemas integrados, mientras que la arquitectura x86 se centra en el rendimiento y una amplia gama de campos de aplicación; ARM adopta un modelo de licencia, mientras que la arquitectura x86 es producida por Intel y AMD.
Guía de comparación y selección de escenarios de aplicaciones adecuados para diferentes arquitecturas: elija la arquitectura de procesador adecuada según las necesidades de la aplicación y los requisitos de rendimiento. Por ejemplo, la arquitectura ARM se puede seleccionar para dispositivos móviles y campos integrados, mientras que la arquitectura x86 se puede considerar para alto rendimiento. informática y juegos.
Soporte de ecosistema y software para cada arquitectura: teniendo en cuenta la importancia del soporte de ecosistema y software, elegir una arquitectura de procesador con un entorno ecológico sólido y un amplio soporte de software puede proporcionar una mejor experiencia de desarrollo y uso.
Conjuntos de instrucciones de procesadores de diferentes arquitecturas.
Un conjunto de instrucciones es un conjunto de instrucciones a nivel de máquina respaldadas por una arquitectura de procesador específica y define las diversas operaciones y métodos de ejecución que el procesador puede realizar.
El conjunto de instrucciones proporciona a los desarrolladores una forma de escribir código de bajo nivel para lograr el control y la operación directos del procesador. Al utilizar diferentes conjuntos de instrucciones, los desarrolladores pueden aprovechar funciones específicas y optimizaciones del hardware subyacente para maximizar el rendimiento del procesador.
De manera análoga a una interfaz API, el conjunto de instrucciones proporciona una serie de instrucciones operativas que los desarrolladores pueden invocar, de forma similar a como una API proporciona una serie de funciones y métodos que los desarrolladores pueden invocar. A través del conjunto de instrucciones, los desarrolladores pueden utilizar instrucciones específicas de la CPU para realizar tareas informáticas específicas, logrando así control directo y optimización del hardware subyacente.
Cabe señalar que el conjunto de instrucciones está estrechamente relacionado con la arquitectura del procesador. Las diferentes arquitecturas de procesador (como x86, ARM, etc.) tienen diferentes conjuntos de instrucciones. Por lo tanto, es posible que el código escrito utilizando un conjunto de instrucciones específico no se ejecute directamente en diferentes arquitecturas de procesador o requiera modificaciones apropiadas.
AVX (Advanced Vector Extensions), SSE (Streaming SIMD Extensions) y NEON son todos conjuntos de instrucciones SIMD (Instrucción única, datos múltiples), que se utilizan para realizar operaciones de vectorización para mejorar las capacidades de computación paralela. Aquí están las diferencias entre ellos:
Arquitectura: AVX es un conjunto de instrucciones introducido por los procesadores Intel (arquitectura x86) y SSE es el predecesor de AVX, que incluye múltiples versiones como SSE, SSE2, SSE3, SSSE3 y SSE4. NEON es un conjunto de instrucciones introducido por la arquitectura del procesador ARM.
Ancho del vector: el conjunto de instrucciones AVX admite registros vectoriales de 256 bits, mientras que la última versión del conjunto de instrucciones SSE (SSE4.2) admite registros vectoriales de 128 bits. El conjunto de instrucciones NEON admite registros vectoriales de 128 bits en procesadores de 32 bits y registros vectoriales de 256 bits en procesadores de 64 bits.
Extensión del conjunto de instrucciones: AVX es más completo en extensión del conjunto de instrucciones que SSE, e introduce más instrucciones para admitir cálculos vectorizados más eficientes. El conjunto de instrucciones NEON también proporciona una serie de instrucciones para el procesamiento multimedia integrado.
Soporte de procesador: el conjunto de instrucciones AVX se utiliza principalmente en los procesadores de arquitectura x86 de Intel. El conjunto de instrucciones SSE se introdujo originalmente para acelerar el procesamiento multimedia y se usa ampliamente en procesadores de arquitectura x86. El conjunto de instrucciones NEON se utiliza principalmente en la arquitectura de procesador ARM, especialmente en dispositivos móviles y sistemas integrados.
Cabe señalar que aunque AVX, SSE y NEON tienen el mismo objetivo de proporcionar instrucciones vectorizadas para acelerar los cálculos, tienen diferencias en la sintaxis del conjunto de instrucciones, tamaño de registro, número de instrucciones y expansión de funciones. Por lo tanto, durante el desarrollo, es necesario seleccionar el conjunto de instrucciones correspondiente de acuerdo con la arquitectura del procesador de destino y escribir y optimizar el conjunto de instrucciones específico en consecuencia.
NEON es un conjunto de instrucciones SIMD (instrucción única, datos múltiples) desarrollado por ARM. Proporciona capacidades informáticas vectorizadas para procesadores de arquitectura ARM y se utiliza para acelerar tareas computacionalmente intensivas, como el procesamiento multimedia, el procesamiento de imágenes y el procesamiento de señales en sistemas integrados.
El conjunto de instrucciones NEON tiene las siguientes características:
Ancho de vector: el conjunto de instrucciones NEON admite diferentes anchos de vector en diferentes procesadores ARM. En procesadores de 32 bits, NEON admite registros vectoriales de 128 bits. En procesadores de 64 bits, como la arquitectura ARMv8, NEON admite una gama más amplia de registros vectoriales de 256 bits.
Extensión del conjunto de instrucciones: el conjunto de instrucciones NEON proporciona un amplio conjunto de instrucciones para admitir una amplia gama de operaciones de procesamiento de señales y medios, incluidas suma, multiplicación, operaciones de bits, movimiento de datos y más. Estas instrucciones permiten a los desarrolladores realizar operaciones eficientes de vectorización y computación paralela, mejorando el rendimiento informático.
Funciones avanzadas: el conjunto de instrucciones NEON también proporciona algunas funciones avanzadas, como instrucciones DMA (acceso directo a memoria) e instrucciones de algoritmo de convolución, que se pueden utilizar para optimizar aún más tipos específicos de tareas informáticas.
El conjunto de instrucciones NEON se utiliza principalmente en procesadores de arquitectura ARM y se usa ampliamente en dispositivos móviles (como teléfonos inteligentes, tabletas) y sistemas integrados. Los desarrolladores pueden utilizar el conjunto de instrucciones NEON para realizar cálculos vectorizados y optimizaciones para mejorar el rendimiento y la eficiencia energética.
Tenga en cuenta que para los procesadores de arquitectura ARM, el uso del conjunto de instrucciones NEON para la optimización y la programación vectorizada requiere el uso de los compiladores y cadenas de herramientas correspondientes, así como la escritura y el ajuste de código adecuados.
Conclusión
A través de la introducción de este artículo, hemos aprendido sobre las dos arquitecturas de procesador importantes, ARM y x86. Desempeñan un papel importante en diferentes campos e impulsan el progreso continuo de la tecnología informática. Al elegir la arquitectura de procesador adecuada, debemos considerar factores como las necesidades de las aplicaciones, los requisitos de rendimiento y el soporte del ecosistema. ¡Deseo que los lectores encuentren la arquitectura que mejor les convenga en el mundo de los procesadores!