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为什么工业领域ARM处理器必然超越X86?

2017-11-30 09:32 来源:ZLG致远电子 编辑:电源网

工业4.0快速发展,ARM处理器的应用也越来越广泛,是什么让ARM处理器在工业领域分掉X86的那杯羹呢?

从51单片机到ARM处理器,嵌入式微控制领域不断更替交叠,伴随而来的是技术的不断发展和生产力水平的不断提高。

目前在工业控制系统中大量应用了嵌入式ARM,如工业过程控制、电力系统、石油化工、数控机床等,ARM嵌入式系统的发展促进了工业控制自动化程度的提高。

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图 1 ARM的广泛应用

多方业内人士表示,ARM会是趋势,未来嵌入式市场可能会形成中高端会是X86主导,低端由ARM的产品蚕食的双雄格局。

但你知道ARM和X86架构是什么吗,有什么区别,你能清楚的表述出吗?

大学一本《微机原理和接口技术》教会了我们什么是CPU——中央控制器,它是一个执行部件,它之所以能执行,也是因为人们在里面制作了执行各种功能的硬件电路,然后再用一定的逻辑让它按照一定的顺序工作,这样就能完成人们给它的任务。

所以它主要由运算单元、控制单元、寄存单元三部分组成,从字面意思看运算单元就是起着运算的作用,控制单元就是负责发出CPU每条指令所需要的信息,寄存单元就是保存运算或者指令的一些临时文件,这样可以保证更高的速度。

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图 2 CPU内部架构和工作原理

CPU的速度和功率效率是至关重要的。速度影响用户体验,而效率影响电池寿命。最完美的设备是高性能和低功耗相结合。

从CPU发明到现在,有多种架构,从最基本的逻辑角度来分类的话,它们可以被分为两大类,即“复杂指令集”与“精简指令集”系统,而X86和ARM处理器的第一个区别是,前者使用复杂指令集(CISC),而后者使用精简指令集(RISC)。

表 1 CISC与RISC对比表

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网上有个有趣的例子来说明两者的不同。比如说我们要命令一个人吃饭,那么我们应该怎么命令呢?

我们可以直接对他下达“吃饭”的命令,也可以命令他“先拿勺子,然后舀起一勺饭,然后张嘴,然后送到嘴里,最后咽下去”。

从这里可以看到,对于命令别人做事这样一件事情,不同的人有不同的理解,有人认为,如果我首先给接受命令的人以足够的训练,让他掌握各种复杂技能(即在硬件中实现对应的复杂功能),那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”,他就会吃饭。

但是也有人认为这样会让事情变的太复杂,毕竟接受命令的人要做的事情很复杂,如果你这时候想让他吃菜怎么办?难道继续训练他吃菜的方法?

我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤,这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能,就可以完成同样的工作,无非是下达命令的人稍微累一点——比如现在我要他吃菜,只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”,问题就解决了,多么简单。

这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。

而作为ARM与X86在嵌入式市场对决的主战场,在工业4.0中哪个有更有优势呢?

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图 3

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