CPU體系架構(gòu)有哪些它們有什么區(qū)別

CISC 和 RISC 是兩大主流的 CPU 指令集類(lèi)型，其中 CISC 以 Intel、AMD 的 X86 架構(gòu)為代表（Atom 使用精簡(jiǎn)版的 X86 指令集），而 RISC 陣營(yíng)則包括 ARM、MIPS、Power PC 等架構(gòu)。

CISC（complex instruction set computer 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）

CISC 是一種微處理器指令集架構(gòu)，每個(gè)指令可執(zhí)行若干低階操作，諸如從內(nèi)存讀取、儲(chǔ)存、和計(jì)算操作，全部集于單一指令之中。CISC 體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略是使用大量的指令，包括復(fù)雜指令。與其他設(shè)計(jì)相比，在CISC中進(jìn)行程序設(shè)計(jì)要比在其他設(shè)計(jì)中容易，因?yàn)槊恳豁?xiàng)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的任務(wù)都有一條對(duì)應(yīng)的指令。程序設(shè)計(jì)者不需要寫(xiě)一大堆指令去完成一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。 但指令集的復(fù)雜性使得CPU和控制單元的電路非常復(fù)雜。在CISC指令集的各種指令中，約有 20% 的指令會(huì)被反復(fù)使用，占整個(gè)程序代碼的 80%，而余下的 80% 指令卻不經(jīng)常使用，在程序設(shè)計(jì)中只占 20%。

RISC（reduced instruction set computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）

RISC 是一種執(zhí)行較少類(lèi)型計(jì)算機(jī)指令的微處理器，起源于80年代的 MIPS 主機(jī)。RISC的設(shè)計(jì)初衷針對(duì)CISC CPU復(fù)雜的弊端，選擇一些可以在單個(gè)CPU周期完成的指令，以降低CPU的復(fù)雜度，將復(fù)雜性交給編譯器。RISC具有設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)周期更短等優(yōu)點(diǎn)，能夠以更快的速度執(zhí)行操作（每秒執(zhí)行更多百萬(wàn)條指令，即 MIPS）。精簡(jiǎn)指令集這種設(shè)計(jì)思路對(duì)指令數(shù)目和尋址方式都做了精簡(jiǎn)，使其實(shí)現(xiàn)更容易，指令并行執(zhí)行程度更好，編譯器的效率更高。

實(shí)際上在后來(lái)的發(fā)展中，RISC 與 CISC 在競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中相互學(xué)習(xí)，現(xiàn)在的 RISC 指令集也達(dá)到數(shù)百條，運(yùn)行周期也不再固定。

X86

X86 是 Intel 開(kāi)發(fā)制造的一種微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱，X86 架構(gòu)是可變指令長(zhǎng)度的 CISC。X86架構(gòu)于1978 年推出的 Intel 8086 中央處理器中首度出現(xiàn)，它是從 Intel 8008 處理器中發(fā)展而來(lái)的，而8008則是發(fā)展自 Intel 4004 的。8086 在三年后為 IBM PC 所選用，之后 X86 便成為了個(gè)人計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，成為了歷來(lái)最成功的 CISC 架構(gòu)。

8086是16位處理器，直到1985年32位的80386的開(kāi)發(fā)，這個(gè)架構(gòu)都維持是16位。接著一系列的處理器表示了32位架構(gòu)的細(xì)微改進(jìn)，推出了數(shù)種的擴(kuò)充，直到2003年AMD對(duì)于這個(gè)架構(gòu)發(fā)展了64位的擴(kuò)充，并命名為 amd64。后來(lái) Intel 也推出了與之兼容的處理器，并命名為 Intel 64。兩者一般被統(tǒng)稱為 x86-64 或 x64，開(kāi)創(chuàng)了 x86 的 64 位時(shí)代。

MIPS

MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無(wú)內(nèi)部互鎖流水級(jí)的微處理器”（microprocessor without interlocked piped stages），其機(jī)制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問(wèn)題。它最早是在80年代初期由斯坦福大學(xué) Hennessy 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制。MIPS是出現(xiàn)最早的商業(yè)RISC架構(gòu)芯片之一，新的架構(gòu)集成了所有原來(lái)MIPS指令集，并增加了許多更強(qiáng)大的功能。MIPS自己只進(jìn)行CPU的設(shè)計(jì)，之后把設(shè)計(jì)方案授權(quán)給客戶，使得客戶能夠制造出高性能的 CPU。

Power PC

PowerPC 是一種精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構(gòu)的中央處理器（CPU），其基本的設(shè)計(jì)源自IBMPowerPC 601 微處理器POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC）架構(gòu)。二十世紀(jì)九十年代，IBM、蘋(píng)果和摩托羅拉合作開(kāi)發(fā) PowerPC 芯片成功，并制造出基于PowerPC的多處理器計(jì)算機(jī)。

PowerPC 架構(gòu)的特點(diǎn)是可伸縮性好、方便靈活，有著廣泛的應(yīng)用范圍，包括從諸如 Power4 那樣的高端服務(wù)器 CPU 到嵌入式 CPU 市場(chǎng)（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 處理器有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，因?yàn)樗哂袃?yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量。除了象串行和以太網(wǎng)控制器那樣的集成 I/O，該嵌入式處理器與“臺(tái)式機(jī)”CPU 存在非常顯著的區(qū)別。

ARM

ARM架構(gòu)，過(guò)去稱作進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器 Advanced RISC Machine，更早稱作 Acorn RISC Machine，是32位 RISC 處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn)，ARM處理器非常適用于行動(dòng)通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

在今日，ARM家族占了所有32位嵌入式處理器 75% 的比例，在智能機(jī)手機(jī)芯片領(lǐng)域更是更是占用壟斷地位，使它成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)之一。ARM處理器可以在很多消費(fèi)性電子產(chǎn)品上看到，從可攜式裝置（PDA、移動(dòng)電話、多媒體播放器、掌上型電子游戲，和計(jì)算機(jī)）到電腦外設(shè)（硬盤(pán)、桌上型路由器）甚至在導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施中都有他的存在。