CPU框架~ 什么是X86 ？~什么是ARM ？华为鲲鹏云是什么？

前提与背景：

什么是CPU？

CPU 主要的功能：

CPU 运行过程：

什么是X86 ,X86的CPU类型有哪些

什么是ARM ,CPU类型有那些

复杂指令集（CISC）与精简指令集（RISC）之争

鲲鹏云是什么？

前提与背景：

偶然机会在某链接看到华为云，有个活动，奖品有机械键盘、手机等。哇，白来的怎么不会做，

通过了解是华为要推广鲲鹏云生态链而举办的活动，对于cpu框架一无所知的小白，很难理解ARM

之类的关键词，自此就开始了解CPU框架，通过学习，下面对CPU 主流框架ARM和X86 进行一次简单总结。

为不知道ARM和X86 cpu框架小伙伴做一些帮助，各位海涵，有问题指出，共同学习进步。

什么是CPU？

说到CPU框架，不得不对CPU进行一个简单的介绍，1971年11月15日，这一天被当作全球IT界具有里程碑意义的日子而被写入许多计算机专业教科书。Intel公司的工程师特德·霍夫发明了世界上第一个微处理器—4004，这款4位微处理器虽然只有45条指令，而且每秒只能执行5万条指令。甚至比不上1946年由美国陆军宾夕法尼亚大学研制的世界第一台计算机ENIAC。但它的集成度却要高很多，一块4004的重量还不到一盅司。标志着CPU的诞生。

CPU 工作原理图，这个图引用于：http://blog.chinaunix.net/uid-23069658-id-3563960.html

CPU 主要的功能：

处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。

CPU 运行过程：

大家可以对应图看，有助于理解。

取指令（IF，instruction fetch），将一条指令从内存中取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值，用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后，PC中的数值将根据指令字长度自动递增

指令译码阶段（ID，instruction decode），取出指令后，指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。

执行指令阶段（EX，execute），具体实现指令的功能。CPU的不同部分被连接起来，以执行所需的操作。

访存取数阶段（MEM，memory），根据指令需要访问主存、读取操作数，CPU得到操作数在主存中的地址，并从主存中读取该操作数用于运算。部分指令不需要访问主存，则可以跳过该阶段

结果写回阶段（WB，write back），作为最后一个阶段，结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式。结果数据一般会被写到CPU的内部寄存器中，以便被后续的指令快速地存取；许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态，这些标志位标识着不同的操作结果，可被用来影响程序的动作

CPU通过这几个阶段完成一个指令的执行，如果没有什么意外，溢出，错误之类的，CPU会周而复始不断的去反复这个过程.。

什么是X86 ,X86的CPU类型有哪些

1978年6月8日，Intel发布了新款16位微处理器“8086”，也同时开创了一个新时代:x86架构诞生了。依次x86 又叫 IA32，即 Intel Architecture 32(Intel32位架构)，不管是Intel生产的 x86 CPU，还是AMD或者VIA生产的，都是 IA32。2003年，AMD推出了业界首款64位处理器Athlon 64，也带来了x86-64，即x86指令集的64位扩展超集，具备向下兼容的特点。为了和AMD展开竞争，Intel也在2004年推出了自己的64位版x86，也就是EM64T。

在X86架构中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。

IA－32、x86－32、x86－64要清楚，其实它们都是一类型的，都属于x86架构的。如Intel的32位服务器Xeon（至强）处理器系列、AMD的全系列，还有VIA的全系列处理器产品都属于x86架构的。

什么是ARM ,CPU类型有那些

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)，是一个精简指令集(RISC)处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，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处理器的主要特点是:体积小、低功耗、低成本、高性能;支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件;大量使用寄存器，指令执行速度更快;大多数数据操作都在寄存器中完成;寻址方式灵活简单，执行效率高;指令长度固定;Load_store结构;流水线处理方式。

复杂指令集（CISC）与精简指令集（RISC）之争

CISC复杂指令系统就是为了增强原有指令的功能，设置更为复杂的新指令实现部分大量重复的软件功能的硬件化。由于早期的电脑主频低、运行速度慢，为了提高运算速度，不得已将更多的复杂指令加入到指令系统中来提高电脑的处理效率，慢慢形成以桌面电脑为首的复杂指令系统计算机。其指令集也是在不断更新增加当中，如Intel为X299平台上的处理器增加了AVX 512指令集，目的就是为了提高某一方面的性能。

虽然CISC可以实现高性能CPU设计，但是设计起来就相当麻烦了，要保持庞大硬件设计正确是一件不容易的事情，还要确保性能有所提升，不能开倒车，因此桌面CPU研发时间也慢慢地变长。这时候，以ARM为首的一些RISC精简指令系统计算机开始崭露头角了。

RISC可以说是从CISC中取其精华去其糟粕，简化指令功能，让指令的平均执行周期减少，达到提升计算机工作主频的目的，同时引入大量通用寄存器减少不必要的读写过程，提高子程序执行速度，这样一来程序运行时间缩短并且减少了寻址，提高了编译效率，最终达到高性能目的。

功耗方面因为俩者面向的对象不同，CISC、RISC设计思路来看，大家不难发现，他们走的路根本不一样，前者专注于高性能方向，但带来高功耗，而后者专注于做低功耗的嵌入式，对于性能的最强不是太过强劲。因此我们也看到Intel、AMD他们擅长于设计性能超高的X86处理器，而高通、苹果依靠ARM IP授权设计出注重效能的SoC芯片。

就像我们以前所举的例子，Core i7-8086K可以轻易跑出95W功耗，但像高通骁龙845这种最顶级的SoC也不过是5W，只有其1/19，主要是手机尺寸越来越小，电池容量、能量密度发展跟不上，手机所用ARM内核只能是低功耗。

一般来说，处理器的功耗可以随着制造工艺的进步而降低，但近些年来，移动设备所采用的的SoC往往率先使用更小的纳米工艺制程，比方说骁龙845的10nm，虽然里面有取巧成分，但推进速度远远快于Intel的10nm工艺，加之SoC还会有对应的低功耗版本工艺，所以无论是设计上、还是工艺上的差别，都导致了ARM、X86功耗差异非常大。

大小核架构

从前的X86传统CPU，如果是四核或者是双核，内部的四个、两个个核心都是一模一样的，这样的话，由于一旦软件只能调度一个核心，处于高频工作，但由于架构限制，其余核心也要保持同样的高频率和高电压状态，这样就浪费了大量的能量在做无用功。后来就发展出了异步多核，允许不同核心工作在不同频率上，以此换来更低功耗。

由于移动设备更加在意功耗，所以ARM采用了更加激进的做法，八个核里面允许有不同Cortex-A架构核心，那就是著名的ARM bigLITTLE。这样的大小核设计目的很明确，就是在有限的电池容量中，兼顾性能、续航的需求，因此SoC内部的CPU是采用异构计算，既有高性能大核心，也有低功耗小核心。

bigLITTLE架构框架，图片来自ARM官网

芯片设计厂商可以根据自己的需求，设计出有针对性的产品，比方说目前高通骁龙845、华为的麒麟970、联发科Helio X30都是bigLITTLE架构，这样的话如果你只是刷刷微博、朋友圈，那么只需要动用小核心就能完成任务，玩《绝地求生》吃鸡游戏就可能大小核全开，从而保证性能、续航的平衡。

因此ARM的bigLITTLE异步多核架构非常值得参考，甚至传闻称英特尔将在第10代酷睿处理器Lakefield上使用这种技术，高性能大核是Ice lake（下一代Core），低功耗小核心则是Tremont（下一代Atom），因此在整体功耗上控制在35W以内，用于二合一笔记本上。

鲲鹏云是什么？

以这一张图为中行，介绍鲲鹏云，鲲鹏云是以鲲鹏920 处理器为核心的云服务器，鲲鹏920处理器兼容ARM架构，采用7nm工艺制造，可以支持32/48/64个内核，主频可达2.6GHz，支持8通道DDR4、PCIe 4.0和100G RoCE网络。

相比于传统X86 服务器，高性能和低功耗成为他突出的特点。

目前鲲鹏云社区处于一个发展阶段，鲲鹏云支持多个操作系统，目前不支持Windows操作系。

支持各种应用，一些跨平台语言无需编译可直接在，鲲鹏运行，

但是像c 、c++ 需要编译的语言，安装时需要编译后安装。

部分参考：http://m.elecfans.com/article/711805.html （写的很棒）