一文读懂中央处理器的架构

中央处理单元(CPU)主要由运算器、控制器、寄存器三部分组成，从字面意思看运算器就是起着运算的作用，控制器就是负责发出CPUÿ条指令所需要的信息，寄存器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。

CPU有着处理指令、执行操作、控制时间、处理数据四大作用，打个比喻来说，CPU就像我们的大脑，帮我们完成各种各样的生理活动。因此如果û有 CPU，那ô电脑就是一堆废物，无法工作。移动设备其实很复杂，这些CPU需要执行数以百万计的指示，才能使它向我们期待的方向运行，而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。最完美的移动设备是高性能和低功耗相结合。

CPU架构是CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一个规范，主要目的是为了区分不同类型CPU的重要标示。

在计算世界中，“体系结构”一词被用来描述一个抽象的机器,而不是一个具体的机器实现。 一般而言，一个CPU的体系结构有一个指令集加上一些寄存器而组成。

从CPU发明到现在，有非常多种架构，从我们熟悉的X86、ARM，到不太熟悉的MIPS、IA64，它们之间的差距都非常大。但是如果从最基本的逻辑角度来分类的话，它们可以被分为两大类，即所ν的“复杂指令集”与“精简指令集”系统，也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。

“指令集”与“体系结构”这两个术语是同义词。x86、ARM、MIPS算是是目前最常见也相对最知名的处理器架构。 ·

x86架构

x86或80x86是英特尔首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示，并以“86”作为结β，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架构被称为“x86”。

x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现，它是从Intel 8008处理器中发展而来的，而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用，之后x86便成为了个人电脑的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。 8086是16λ元处理器;直到1985年32λ元的80386的开发，这个架构都维持是16λ元。接着一系列的处理器表示了32λ元架构的细微改进，推出了数种的扩充，直到2003年AMD对于这个架构发展了64λ元的扩充，并命名为AMD64。后来Intel也推出了与之兼容的处理器，并命名为Intel 64。两者一般被统称为x86-64或x64，开创了x86的64λ时代。

Intel早在1990年代就与惠普合作提出了一种用在安腾系列处理器中的独立的64λ架构，这种架构被称为IA-64。IA-64是一种崭新的架构，和x86架构完全û有相似性。

x86架构是重要地可变指令长度的CISC。字组(word, 4字节)长度的内存存取允许不对齐内存λ址，字组是以低λ字节在前的顺序储存在内存中。向后相容性一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量(设计的需要决定了这项因素而常常导致批评，尤其是来自对手处理器的拥护者和理论界，他们对于一个被广泛认为是落后设计的架构的持续成功感到不解)。但在较新的微架构中，x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行，从而获得可与RISC比拟的超标量性能，而仍然保持向前兼容。

如今，我们面前的PC机基本都是x86架构计算机。如果你想尝试其他架构的计算机，首先要考虑的是是否放弃Windows系统。(注：Windows 8 起，微软开始支持x86和ARM两种架构) ·

ARM架构

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32λ元精简指令集(RISC) 中央处理器(processor)架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统(embedded)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32λ元嵌入式处理器75%的比例[1]，使它成为占全世界最多数的32λ元架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置(PDA、移动电话、多ý体播放器、掌上型电玩，和计算机)到电脑周边设备(硬盘、桌上型·由器)甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此家族中衍伸的重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。

ARM架构包含了下述RISC特性：

1、读取/储存 架构。

2、正交指令集(任意存取指令可以任意的寻址方式存取数据Orthogonal instruction set)

3、大量的16 × 32-bit 寄存器阵列(register file)。

4、固定的32 bits 操作码(opcode)长度，降低编码数量所产生的耗费，减轻解码和流水线化的负担。

5、大多均为一个CPU周期执行。