浅析CPU两大架构ARM和X86区别及拓展windows x86与x64的区别

　　由于在 linux 安装nodejs环境时遇到一个不可执行文件的问题，涉及到了ARM和x64文件，所以查了点资料初步了解了一下cpu两大架构：ARM与X86的区别。

一、CPU是什么

　　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CPU每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。因此如果没有CPU，那么电脑就是一堆废物，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。

二、要了解X86和ARM，就得先了解复杂指令集（CISC)和精简指令集（RISC）

　　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，即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统，也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。

　　Intel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）。属于这两种类中的各种架构之间最大的区别，在于它们的设计者考虑问题方式的不同。

　　我们可以继续举个例子，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。

　　Intel和ARM的处理器最本质的区间就是：复杂指令集（CISC)和精简指令集（RISC）的区别，当然还有其他几方面区别：制造工艺、64位计算、异构运算、设计和功耗等，就太高深了。

三、什么叫arm架构

　　ARM架构过去称作进阶精简指令集机器（AdvancedRISCMachine，更早称作：AcornRISCMachine），是一个32位精简指令集（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、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型路由器）甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品，重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。

四、什么是x86架构

　　目前的PC架构绝大多数都是Intel的X86架构，貌似也是因为INTEL的这个X86架构造就了目前INTEL如日中天的地位。

　　X86架构（The X86 architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集（是进阶复杂指令集机器），指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。

五、arm架构和x86架构有什么区别

1、性能

　　X86结构的电脑无论如何都比ARM结构的系统在性能方面要快得多、强得多。X86的CPU随便就是1G以上、双核、四核大行其道，通常使用45nm（甚至更高级）制程的工艺进行生产；而ARM方面：CPU通常是几百兆，最近才出现1G左右的CPU，制程通常使用不到65nm制程的工艺，可以说在性能和生产工艺方面ARM根本不是X86结构系统的对手。

　　但ARM的优势不在于性能强大而在于效率，ARM采用RISC流水线指令集，在完成综合性工作方面根本就处于劣势，而在一些任务相对固定的应用场合其优势就能发挥得淋漓尽致。

2、扩展能力

　　X86结构的电脑采用“桥”的方式与扩展设备（如：硬盘、内存等）进行连接，而且x86结构的电脑出现了近30年，其配套扩展的设备种类多、价格也比较便宜，所以x86结构的电脑能很容易进行性能扩展，如增加内存、硬盘等。

　　ARM结构的电脑是通过专用的数据接口使CPU与数据存储设备进行连接，所以ARM的存储、内存等性能扩展难以进行（一般在产品设计时已经定好其内存及数据存储的容量），所以采用ARM结构的系统，一般不考虑扩展。基本奉行“够用就好”的原则。

3、操作系统的兼容性

　　X86系统由微软及Intel构建的Wintel联盟一统天下，垄断了个人电脑操作系统近30年，形成巨大的用户群，也深深固化了众多用户的使用习惯，同时x86系统在硬件和软件开发方面已经形成统一的标准，几乎所有x86硬件平台都可以直接使用微软的视窗系统及现在流行的几乎所有工具软件，所以x86系统在兼容性方面具有无可比拟的优势。

　　ARM系统几乎都采用Linux的操作系统，而且几乎所有的硬件系统都要单独构建自己的系统，与其他系统不能兼容，这也导致其应用软件不能方便移植，这一点一直严重制约了ARM系统的发展和应用。GOOGLE开发了开放式的Android系统后，统一了ARM结构电脑的操作系统，使新推出基于ARM结构的电脑系统有了统一的、开放式的、免费的操作系统，为ARM的发展提供了强大的支持和动力。

4、软件开发的方便性及可使用工具的多样性

　　X86结构的系统推出已经近30年，在此期间，x86电脑经过飞速发展的黄金时期，用户的应用、软件配套、软件开发工具的配套及兼容等工作，已经到达非常成熟甚至可以说是完美的境界。所以使用X86电脑系统不仅有大量的第三方软件可供选择，也有大量的软件编程工具可以帮助您完成您所希望完成的工作。

　　Arm结构的电脑系统因为硬件性能的制约、操作系统的精简、以及系统兼容等问题的制约，造成Arm结构的电脑系统不可能像X86电脑系统那样有众多的编程工具和第三方软件可供选择及使用，ARM的编程语言大多采用C和JAVA。

　　对这一点的比较，更直接的结论是：基于x86结构电脑系统平台开发软件比arm结构系统更容易、更简单、实际成本也更低，同时更容易找到第三方软件（免去自己开发的时间和成本），而且软件移植更容易。

　　从以上对比分析，给了我们的一个很清晰的感觉，ARM和X86结构的电脑根本就无法对比，ARM根本就不是X86电脑的的对手。是的，如果只考虑上述几个方面的要数，ARM确实无法与X86电脑竞争，甚至连比较的资格都没有。但是近1、2年，ARM的产品在终端应用特别是手持终端应用飞速发展（如：智能手机、平板电脑等），其销售数量已经远远超出x86结构的电脑销售数量，可见ARM是具有其与X86结构电脑不可对比的优势。该优势就是：功耗。

5、功耗

　　X86电脑因考虑要适应各种应用的需求，其发展思路是：性能+速度。20多年来x86电脑的速度从原来8088的几M发展到现在随便就是几G，而且还是几核，其速度和性能已经提升了千、万倍，技术进步使x86电脑成为大众生活中不可缺少的一部分。但是x86电脑发展的方向和模式，使其功耗一直居高不下，一台电脑随便就是几百瓦，即使是号称低功耗节能的手提电脑或上网本，也有十几、二十多瓦的功耗，这与ARM结构的电脑就无法相比。

6、ARM和X86现在发展如何？

　　关于X86架构和ARM架构这两者谁将统一市场的争执一直都有，但是也有人说这两者根本不具备可比性，X86无法做到ARM的功耗，而ARM也无法做到X86的性能。现在ARM架构已经具备了进入服务器芯片的能力，众多芯片研发企业纷纷采用ARM架构研发服务器芯片无疑将促进其繁荣， 2015年一款采用ARM架构的Windows 10平板现身，这也是目前曝光的全球首款非X86架构、运行Windows系统的平板产品。

　　同时，经过数年的努力，2016年AMD终于推出了首个基于ARM架构的处理器——Opteron A1100。AMD希望能够凭借这一处理器挑战Intel在数据中心服务器市场的霸主地位。

　　这样看来，Intel在服务器芯片市场将会逐渐失去霸主地位，而且，Intel已然错过了移动 CPU 市场，现在它正试图跳进千万亿的物联网领域，具体表现如何，看时间的考验吧。

　　拓展一个看到的知识点：windows  x86和x64的区别

六、windows  x86和x64的区别

　　x86代表32位操作系统  x64代表64位操作系统。

　　如何判断电脑是否支持64位操作系统？

       首先从一个常理来说，如果你的CPU是双核，应该是支持64位的了！当然你也可以用CPU—Z来检查一下自己的CPU是否包含有EM64T (INTEL)或者X86_64(AMD)指令！如果包含，那就说明支持64位！

       如果你的CPU是双核以上，那肯定支持64位了。如果你的电脑内存大于4G，那就要用64位的系统了，因为32位的Windows 7也好，Vista也好，最大都只支持3.25G的内存。而64位的windows 7最大将支持128G的内存。

1、内存寻址能力区别

　　32位系统寻址能力是4G容量，不过需要保留一些给硬件使用，因此留给用户的可用内存一般是3.25g-3.5G容量左右，即使你插上8G内存，也无法识别那么大容量，而64位系统可以支持128GB大内存，甚至更大。

2、运算速度区别

　　安装64位系统，需要CPU必须支持64位，而64位CPU GPRs(General-Purpose Registers，通用寄存器)的数据宽度为64位，64位指令集可以运行64位数据指令，也就是说处理器一次可提取64位数据(只要两个指令，一次提取8个字节的数据)，比32位(需要四个指令，一次提取4个字节的数据)提高了一倍，理论上性能会相应提升一倍。

3、设计初衷区别

　　早期，64位操作系统的设计初衷是为了满足机械设计和分析、三维动画、视频编辑和创作，以及科学计算和高性能计算应用程序等领域中需要大量内存和浮点性能的客户需求，而32位系统，初期并没有考虑太多。