安卓支持三類處理器(CPU)：ARM,、Intel和MIPS,。ARM無疑被使用得最為廣泛,。Intel因為普及于臺式機和服務(wù)器而被人們所熟知，然而對移動行業(yè)影響力相對較小,。MIPS在32位和64位嵌入式領(lǐng)域中歷史悠久,，獲得了不少的成功，可目前Android的采用率在三者中最低,。

　　總之,，ARM現(xiàn)在是贏家而Intel是ARM的最強對手,。那么ARM處理器和Intel處理器到底有何區(qū)別,？為什么ARM如此受歡迎？你的智能手機或平板電腦用的是什么處理器到底重要不重要,？

　　處理器（CPU）

　　中央處理器（CPU）是你智能設(shè)備的大腦,。它的任務(wù)是通過執(zhí)行一系列指令來驅(qū)動你的設(shè)備，包括顯示屏,、觸摸屏,、調(diào)制解調(diào)器等，讓一坨塑料金屬混合物變成閃亮的智能手機或者平板電腦。

　　移動設(shè)備非常復(fù)雜,，其中的處理器需要執(zhí)行數(shù)百萬行指令才能完成人們希望這些設(shè)備去做的事,。速度和功耗對處理器來說至關(guān)重要。速度影響用戶體驗,，功耗影響電池壽命,。完美的移動設(shè)備必須有好性能以及低功耗。

　　這就是為什么選擇什么樣的處理器很重要,。一個超級耗電,、反應(yīng)遲鈍的處理器會很快吸干你的電池，而一個考究的,、高效的處理器給你帶來高性能和長久的電池壽命,。

　　總體而言，ARM和Intel處理器的第一個區(qū)別是,，前者使用精簡指令集（RISC）,，而后者使用復(fù)雜指令集（CISC)。

　　通俗而言,，精簡指令集規(guī)模較小,，更接近原子操作，而復(fù)雜指令集規(guī)模較大,，更加復(fù)雜,。所謂原子操作，是指每條指令的工作大都可以由處理器在一個操作內(nèi)完成,，例如對兩個寄存器做加法,。

　　復(fù)雜指令集的指令描述某個意圖，但是處理器必須執(zhí)行3或4個更簡單的指令來實現(xiàn)這個意圖,。例如,，可以命令一個復(fù)雜指令集處理器對2個數(shù)求和，并把結(jié)果存入主內(nèi)存中,。為了完成這個命令,，處理器首先從地址1中取得第一個數(shù)（操作1），然后從地址2中取得另一個數(shù)（操作2）,，然后求和（操作3）,，等等。

　　所有的現(xiàn)代處理器都使用一種所謂微指令的概念,，這是一個處理器內(nèi)部的指令集合,，用來描述處理器可以做的原子操作。

　　復(fù)雜指令集處理器實際上執(zhí)行了3條微指令,。對精簡指令集處理器而言,，其指令跟其微指令十分接近,，而復(fù)雜指令集處理器的指令需要先被轉(zhuǎn)換成一些更精簡的微指令（就像前面的復(fù)雜指令集處理器做加法的例子中那樣）。

　　也就是說,，精簡指令集處理器中的解碼器（負責(zé)告訴處理器到底要干些什么的東東）要簡單得多,，而簡潔意味著高效和低功耗。

　　制造工藝

　　ARM和Intel處理器的另外一個主要區(qū)別是ARM從來只是設(shè)計低功耗處理器,。其宗旨是設(shè)計低功耗處理器,，這是他們的強項。Intel的強項是設(shè)計超高性能的臺式機和服務(wù)器處理器,，并且的確做的不錯,。

　　Intel是臺式機的服務(wù)器行業(yè)的老大。過去的20年里我所有的PC,，筆記本和服務(wù)器（除了一個外）用的都是Intel的處理器,。然而進入移動行業(yè)時，Intel依然使用和臺式機同樣的復(fù)雜指令集架構(gòu),，試圖將其硬塞入給移動設(shè)備使用的體積較小的處理器中,。

　　Intel i7處理器平均發(fā)熱率為45瓦?；贏RM的片上系統(tǒng)（其中包括圖形處理器）的發(fā)熱率最大瞬間峰值大約是3瓦,，約為Intel i7處理器的1/15。Intel現(xiàn)如今是個巨頭,，雇傭了大量的聰明人,。

　　其最新的Atom系列處理器采用了跟ARM處理器類似的溫度控制設(shè)計，為此Intel必須使用最新的22納米制造工藝,。一般而言,，制造工藝的納米數(shù)越小，能量的使用效率越高,。ARM處理器使用更低的制造工藝,，擁有類似的溫控效果。比如,，高通曉龍805處理器使用28納米制造工藝,。

       64位

　　對于64位計算，ARM和Intel也有一些顯著區(qū)別,。你知不知道,，Intel并沒有開發(fā)64位版本的x86指令集。這個64位的指令集,，名為x86-64（有時簡稱為x64）,，實際上是AMD設(shè)計開發(fā)的,。

　　故事是這樣的：Intel想搞64位計算,，它知道如果從自己的32位x86架構(gòu)進化出的64位架構(gòu)的話,，新架構(gòu)效率會很低，于是它搞了一個新64位處理器項目名為IA64,。由此制造出了Itanium系列處理器,。

　　同時AMD知道自己造不出能與IA64兼容的處理器，于是它把x86擴展一下,，加入了64位尋址和64位寄存器,。最終出來的架構(gòu)，人稱AMD64,，成為了64位版本的x86處理器的標(biāo)準(zhǔn),。

　　IA64項目并不算得上成功，現(xiàn)如今基本被放棄了,。Intel最終采用了AMD64,。Intel當(dāng)前給出的移動方案，是采用了AMD開發(fā)的64位指令集（有些許差別）的64位處理器,。

　　ARM的故事很不一樣：看到移動設(shè)備對64位計算的需求后,，ARM于2011年發(fā)布了ARMv8 64位架構(gòu)，這是為了下一代ARM指令集架構(gòu)工作若干年后的結(jié)晶,。為了基于原有的原則和指令集,，開發(fā)一個簡明的64位架構(gòu)，ARMv8使用了兩種執(zhí)行模式,，AArch32和AArch64,。

　　顧名思義，一個運行32位代碼,，一個運行64位代碼,。ARM設(shè)計的巧妙之處，是處理器在運行中可以無縫地在兩種模式間切換,。這意味著64位指令的解碼器是全新設(shè)計的,，不用兼顧32位指令，而處理器依然可以向后兼容,。

　　異構(gòu)計算

　　ARM的big.LITTLE架構(gòu)是一項Intel一時無法復(fù)制的創(chuàng)新,。在big.LITTLE架構(gòu)里，處理器可以是不同類型的,。傳統(tǒng)的雙核或者四核處理器中包含同樣的2個核或者4個核,。一個雙核Atom處理器中有兩個一模一樣的核，提供一樣的性能,，擁有相同的功耗,。

　　ARM通過big.LITTLE向移動設(shè)備推出了異構(gòu)計算。這意味著處理器中的核可以有不同的性能和功耗,。當(dāng)設(shè)備正常運行時，使用低功耗核,，而當(dāng)你運行一款復(fù)雜的游戲是,，使用的是高性能的核。

　　這是什么做到的呢,？設(shè)計處理器的時候，要考慮大量的技術(shù)設(shè)計的采用與否,，這些技術(shù)設(shè)計決定了處理器的性能以及功耗,。

　　在一條指令被解碼并準(zhǔn)備執(zhí)行時，Intel和ARM的處理器都使用流水線,。就是說解碼的過程是并行的,。

　　第一步從內(nèi)存中讀取指令，第二步檢查和解碼指令,，第三步執(zhí)行指令,，周而復(fù)始。流水線的好處在于,，當(dāng)前指令在第二步的時候,，下一條指令已經(jīng)處于第一步。當(dāng)前指令在第三步中執(zhí)行的時候,，下一條指令正處于第二步,，而下下條指令處于第一步中，如此循環(huán),。

　　為了更快地執(zhí)行指令,，這些流水線可以被設(shè)計成允許指令們不按照程序的順序被執(zhí)行（亂序執(zhí)行）。一些巧妙的邏輯結(jié)構(gòu)可以判斷下一條指令是否依賴于當(dāng)前的指令執(zhí)行的結(jié)果,。Intel和ARM都提供亂序執(zhí)行邏輯結(jié)構(gòu),，可想而知，這種結(jié)構(gòu)十分的復(fù)雜,。復(fù)雜意味著更多的功耗,。

　　Intel處理器由設(shè)計者們選擇是否加入亂序邏輯結(jié)構(gòu)。異構(gòu)計算則沒有這方便的問題,。ARM Cortex-A53采用順序執(zhí)行,，因此功耗低一些。而ARM Cortex-A57使用亂序執(zhí)行,，所以更快但更耗電,。采用big.LITTLE架構(gòu)的處理器可以同時擁有Cortex-A53和Cortex-A57核，根據(jù)具體的需要決定如何使用這些核,。在后臺同步郵件的時候,，不需要高速的亂序執(zhí)行，僅在玩復(fù)雜游戲的時候需要,。在合適的時間使用合適的核,。

　　原則上,，處理器中復(fù)雜邏輯結(jié)構(gòu)越多性能越高，越少則效率越高,，指令流水線只是其中之一,，包括浮點運算單元,，單指令多數(shù)據(jù)邏輯（SIMD）（比如ARM的NEON和Intel的SSE/MMX）,，以及一級緩存二級緩存。

　　每種Atom片上系統(tǒng),，Intel僅提供一種方案,，而ARM以及芯片合作伙伴提供的芯片則有多種方案可以配置。

　　兼容性

　　ARM目前是移動處理器的老大,。ARM的合作伙伴們基于ARM的設(shè)計向移動和嵌入式市場的出貨量已經(jīng)達500億片,。對于安卓，ARM已然成為標(biāo)準(zhǔn),，這對Intel和MIPS而言是個問題,。

　　盡管安卓的主要編程語言是Java，開發(fā)者也可以使用現(xiàn)有的代碼（比如C或者C++）去開發(fā)應(yīng)用,。這些固定平臺的應(yīng)用通常都編譯成ARM處理器的程序,，不全都會編譯成Intel或者MIPS處理器的程序。

　　為了解決這個問題,，Intel和MIPS要使用特殊的轉(zhuǎn)換軟件把ARM的指令轉(zhuǎn)換成他們處理器使用的指令,。這當(dāng)然是會降低性能的。

　　目前MIPS和Intel聲稱兼容Play Store里大約90%的應(yīng)用,。對于最受歡迎的150個應(yīng)用,，兼容率是100%。一方面兼容率很高,，另一方面表明ARM的主導(dǎo)地位,，使得其他的處理器設(shè)計者需要提供一個兼容層。

　　總結(jié)

　　制造處理器是一項復(fù)雜的業(yè)務(wù),。ARM,，Intel和MIPS都在不懈努力地向移動設(shè)備提供最好的技術(shù)，而很明顯ARM是老大,。擁有著低功耗,，簡明的64位設(shè)計，異構(gòu)計算,，以及作為移動計算的標(biāo)準(zhǔn),，看來ARM必能保持其老大的地位。