转帖《ARM与X86不具备可比性 性能差距可大上千倍》，欢迎大家爱讨论一下

neutronlmk

新闻来源:魅族论坛
这里就不去管细节，简单来谈一下，ARM和X86之间为什么不太具有可比性的问题。要搞清楚这个问题首先要明白什么是架构，之前也有很多人提到了架构不同，但架构是什么意思？它是一个比较抽象的概念，不太容易用几句话就解释清楚。

我们要明白CPU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。也就是说，如果把CPU看作一个人，首先它要有正常的工作能力（既执行能力），然后又有足够的逻辑能力（能明白做事的顺序），最后还要听的懂别人的话（既指令集），才能正常工作。而这些集中在一起就构成了所谓的“架构”，它可以理解为一套“工具”、“方法”和“规范”的集合。不同的架构之间，工具可能不同，方法可能不同，规范也可能不同，这也造成了它们之间的不兼容——你给一个意大利泥瓦匠看一份中文写成的烹饪指南，他当然不知道应该干什么了。

如果还看不懂，没关系，我们继续。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”。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。可能有人说，明显是精简指令集好啊，但是我们不好去判断它们之间到底谁好谁坏，因为目前他们两种指令集都在蓬勃发展，而且都很成功——X86是复杂指令集（CISC）的代表，而ARM则是精简指令集（RISC）的代表，甚至ARM的名字就直接表明了它的技术：Advanced RISC Machine——高级RISC机。

到了这里你就应该明白为什么RISC和CISC之间不好直接比较性能了，因为它们之间的设计思路差异太大。这样的思路导致了CISC和RISC分道扬镳——前者更加专注于高性能但同时高功耗的实现，而后者则专注于小尺寸低功耗领域。实际上也有很多事情CISC更加合适，而另外一些事情则是RISC更加合适，比如在执行高密度的运算任务的时候CISC就更具备优势，而在执行简单重复劳动的时候RISC就能占到上风，比如假设我们是在举办吃饭大赛，那么CISC只需要不停的喊“吃饭吃饭吃饭”就行了，而RISC则要一遍一遍重复吃饭流程，负责喊话的人如果嘴巴不够快（即内存带宽不够大），那么RISC就很难吃的过CISC。但是如果我们只是要两个人把饭舀出来，那么CISC就麻烦得多，因为CISC里没有这么简单的舀饭动作，而RISC就只需要不停喊“舀饭舀饭舀饭”就OK。

这就是CISC和RISC之间的区别。但是在实际情况中问题要比这复杂许许多多，因为各个阵营的设计者都想要提升自家架构的性能。这里面最普遍的就是所谓的“发射”概念。什么叫发射？发射就是同时可以执行多少指令的意思，例如双发射就意味着CPU可以同时拾取两条指令，三发射则自然就是三条了。现代高级处理器已经很少有单发射的实现，例如Cortex A8和A9都是双发射的RISC，而Cortex A15则是三发射。ATOM是双发射CISC，Core系列甚至做到了四发射——这个方面大家倒是不相上下，但是不要忘了CISC的指令更加复杂，也就意味着指令更加强大，还是吃饭的例子，CISC只需要1个指令，而RISC需要5个，那么在内存带宽相同的情况下，CISC能达到的性能是要超过RISC的（就吃饭而言是5倍），而实际中CISC的Core i处理器内存带宽已经超过了100GB/s，而ARM还在为10GB/s而苦苦奋斗，一个更加吃带宽的架构，带宽却只有别人的十分之一，性能自然会受到非常大的制约。为什么说ARM和X86不好比，这也是很重要的一个原因，因为不同的应用对带宽需求是不同的。一旦遇到带宽瓶颈，哪怕ARM处理器已经达到了很高的运算性能，实际上根本发挥不出来，自然也就会落败了。

说到这儿大家应该也已经明白CISC和RISC的区别和特色了。简而言之，CISC实际上是以增加处理器本身复杂度作为代价，去换取更高的性能，而RISC则是将复杂度交给了编译器，牺牲了程序大小和指令带宽，换取了简单和低功耗的硬件实现。但如果事情就这样发展下去，为了提升性能，CISC的处理器将越来越大，而RISC需要的内存带宽则会突破天际，这都是受到技术限制的。所以进十多年来，关于CISC和RISC的区分已经慢慢的在模糊，例如自P6体系（即Pentium Pro）以来，作为CISC代表的X86架构引入了微码概念，与此对应的，处理器内部也增加了所谓的译码器，负责将传统的CISC指令“拆包”为更加短小的微码（uOPs）。一条CISC指令进来以后，会被译码器拆分为数量不等的微码，然后送入处理器的执行管线——这实际上可以理解为RISC内核+CISC解码器。而RISC也引入了指令集这个就逻辑角度而言非常不精简的东西，来增加运算性能。正常而言，一条X86指令会被拆解为2～4个uOPs，平均来看就是3个，因此同样的指令密度下，目前X86的实际指令执行能力应该大约是ARM的3倍左右。不过不要忘了这是基于“同样指令密度”下的一个假设，实际上X86可以达到的指令密度是十倍甚至百倍于ARM的。

最后一个需要考虑的地方就是指令集。这个东西的引入，是为了加速处理器在某些特定应用上性能而设计的，已经有了几十年的历史了。而实际上在目前的应用环境内，起到决定作用的很多时候是指令集而不是CPU核心。X86架构的强大，很多时候也源于指令集的强大，比如我们知道的ATOM，虽然它的X86核心非常羸弱，但是由于它支持SSE3，在很多时候性能甚至可以超过核心性能远远强大于它的Pentium M，这就是指令集的威力。目前X86指令集已经从MMX，发展到了SSE，AVX，而ARM依然还只有简单而基础的NEON。它们之间不成比例的差距造成了实际应用中成百上千倍的性能落差，例如即便是现今最强大的ARM内核依然还在为软解1080p H.264而奋斗，但一颗普通的中端Core i处理器却可以用接近十倍播放速度的速度去压缩1080p H.264视频。至少在这点上，说PC处理器的性能百倍于ARM是无可辩驳的，而实际中这样的例子比比皆是。这也是为什么我在之前说平均下来ARM只有X86几十分之一的性能的原因。

打了这么多字，其实就是为了说明一点，虽然现在ARM很强大，但它距离X86还是非常遥远，并没有因为这几年的进步而缩短，实际上反而在被更快的拉大。毕竟它们设计的出发点不一样，因此根本不具备多少可比性，X86无法做到ARM的功耗，而ARM也无法做到X86的性能。这也是为什么ATOM一直以来都不成功的原因所在——Intel试图用自己的短处去和别人的长处对抗，结果自然是不太好的，要不是Intel拥有这个星球上最先进的半导体工艺，ATOM根本都不可能出现。而ARM如果尝试去和X86拼性能，那结果自然也好不到哪儿去，原因刚刚也解释过了。不过这也不意味着ARM以后就只能占据低端，毕竟任何架构都有其优点，一旦有应用针对其进行优化，那么就可以扬长避短。X86的繁荣也正是因为整个世界的资源都针对它进行了优化所致。只要能为ARM找到合适的应用与适合的领域，未来ARM也未必不可以进入更高的层次。


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在cnbeta讨论非常热烈的一片文，希望我们这里的大牛也来评论一下。
cnneta的讨论地址：http://cnbeta.com/articles/167883.htm

neutronlmk

评论：
共 110 条评论，显示 107 条
第1楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:32:35
虽然看不懂你说的什么，但是感觉很厉害的样子
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第2楼 Don.Yip 发表于 2012-01-03 10:32:53
ARM与X86不具备可比性 功耗差距可大上千倍
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第3楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:34:59
期末考微机原理，刚好学了这些。
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第4楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:35:47
虽然不知道在说什么，不过看起来很牛X的样子。
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第5楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:36:03
难得好文
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第6楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:36:14
老文了，还发啊~
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第7楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:36:30
好文章，学习了
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第8楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:36:41
根本不是一个层次的东西。。。我认为X86代表高性能。。而ARM只是低功耗，低成本，跟适合大众使用
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第9楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:36:53
错误硬伤一大堆
中国就是不缺少你这种不懂装懂的人
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第10楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:37:30
很好很科普，cb要多点这样的新闻
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第11楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:37:32
引用匿名人士的评论:
虽然看不懂你说的什么，但是感觉很厉害的样子
写得这么浅显都看不懂，还在一边沾沾自喜。
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第12楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:38:04
说的靠谱。
一个侧重性能，一个侧重低功耗。
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第13楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:38:17
饭堂ddr
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第14楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:40:43
这文章写的很不错，通俗易懂
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第15楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:41:32
引用匿名人士的评论:
错误硬伤一大堆 中国就是不缺少你这种不懂装懂的人
你来讲讲，CB就是不缺少你这种装13的人
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第16楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:41:57
写的非常好，赞一个
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第17楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:42:01
为什么要拿狗鞭跟驴鞭比？？？？？？？
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第18楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:42:18
小米快点来啊 ，我要喷小米。
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第19楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:43:01
靠谱。
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第20楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:43:57
是没有啥可比性啊 毕竟用的地方都不一样 虽然最近出什么平板电脑
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第21楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:45:04
还有，关于性能，越来越多要求高性能的工作渐渐转移到gpu了
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第22楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:46:51
引用匿名人士的评论:
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。我快要受不了啦
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第23楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:48:57
果然是阿肯写的
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第24楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:49:11
八错，难得在CB看到不是枪手文章的，但是好象没有提到浮点哦，
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第25楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:49:41
沙发？
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第26楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:52:42
写的很好，收藏。
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第27楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:53:11
没可比性，还能得出性能差距可大上千遍的结论？！
我不懂你说的这些，技能心能可以上千倍，你就做出个千遍于现在ARM手机性能的手机来看看。
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第28楼 曾经单片 发表于 2012-01-03 10:53:45
还是没看懂您的意思..
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第29楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:54:33
引用匿名人士的评论:
果然是阿肯写的
来自魅族论坛，必然是阿肯写的，我看到第二行就想到了！
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第30楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:56:28
Baidu huanlegudoll ,has Surprises, you know
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第31楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:58:19
小米快点来啊 ，我要喷小米。今天我必须要喷小米
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第32楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:58:25
你说的hd1080的软解，现在大部分都已经转移到gpu硬解上去了吧。这样只要arm继续保持高超的能耗比，在游戏，视频时在调用gpu的内核，我感觉perfect！
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第33楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 10:59:30
引用匿名人士的评论:
还有，关于性能，越来越多要求高性能的工作渐渐转移到gpu了
gpu不是你想用，想用就能用的。搞不好就是精度下降、速度下降、错误增加
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第34楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:02:42
装x不成反被喷~不懂就别装，另外你知道文章里的可比性到底是个什么意思么？你学过语文么？
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第35楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:05:24
本来ARM就是基本面上嵌入式一类的，要那么多浮点运算不如把芯片面积搞小一点，复杂的浮点计算自有DSP部件去做，要性能没体积，要体积没性能。
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第36楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:06:30
引用匿名人士的评论:
错误硬伤一大堆 中国就是不缺少你这种不懂装懂的人
能让大多数人听明白才是科普的硬道理，要是您真懂就一条条的指出来，也让我们长长见识。
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第37楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:07:24
引用匿名人士的评论:
小米快点来啊 ，我要喷小米。今天我必须要喷小米
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
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第38楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:12:33
亲，我们是双核1.5G的～
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第39楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:13:37
引用匿名人士的评论:
引用匿名人士的评论:
小米快点来啊 ，我要喷小米。今天我必须要喷小米
小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
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第40楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:16:42
就是一个大排量大功率和小排量小功率的问题，需要大功率比如F1或者工程机械什么的你用小排量？？？而家用（当然就计算机行业来说不能说是家用而只能指便携设备）你用个航空引擎试试！！！！
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第41楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:18:13
看标题，我想劝作者再补补基础知识。
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第42楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:20:31
谁家的pc可以只用cpu同时播放千部全高清电影？
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第43楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:20:57
关公战秦琼
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第44楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:22:03
引用Don.Y的评论:
ARM与X86不具备可比性 功耗差距可大上千倍
说功耗，arm优势明显；说性能，x86的优势是pc，在超算上更是risc的天下，性能顶峰还是risc。除了pc，x86还有啥突破？没有。嵌入式，移动终端，再到大机，都是risc的天地。所以，拿x86和arm比较有些可笑，x86几乎是cisc全部，arm只是risc一个角落，怎么比。要比性能去和超算比，别欺负arm。
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第45楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:22:43
这样的文章也能被转载，无知是可怕的，更可怕的是这种无知被传播。
希望作者能多补习下ARM的基础知识，起码有个大概的了解。
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第46楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:24:10
麻烦博主给我找台pc能同时软解1000部全高清电影。我只想用实际性能作为对比，不要听你大言不惭的虚话
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第47楼 irizo 发表于 2012-01-03 11:25:12
例如即便是现今最强大的ARM内核依然还在为软解1080p H.264而奋斗，但一颗普通的中端Core i处理器却可以用接近十倍播放速度的速度去压缩1080p H.264视频。（一个i5多少一个8260才多少还有大小功耗呢无语）
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第48楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:25:59
引用匿名人士的评论:
引用匿名人士的评论:
虽然看不懂你说的什么，但是感觉很厉害的样子
写得这么浅显都看不懂，还在一边沾沾自喜。
这是日剧里面常常听到的一句话
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第49楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:27:46
引用匿名人士的评论:
引用匿名人士的评论:
引用匿名人士的评论:
小米快点来啊 ，我要喷小米。今天我必须要喷小米
小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。
小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。 小米快点来啊 ，我要喷小米。
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第50楼 匿名人士 发表于 2012-01-03 11:28:09
我x。。你天天到时候到时候，到时候的事请到时候再说。你怎么知道到时候x86就没有新的技术？pen
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第51楼 匿名

jeffwei

不能比又何必比
一句话：尺有所短，寸有所长

b54wco

ARM已经要推出X86构架的内核了

qinshi1208

一直只认为：只有合适的，没有最好的。做这些比较根本就没有任何意义，适合于实际项目的才是最好的！！！

XIVN1987

作者的观点也许是正确的，可是感觉作者的文章属于典型的中国式说教：大堆的比喻，主观臆断，以偏概全，而不是从严谨的科学技术的角度来阐述和论证自己的观点。。。不适合我们技术人员读（也许本文原本就是给不懂这方面技术的人写的）。


相对而言，更推荐电工们阅读“王齐 的《ARM与X86》”，虽然也是科普性质的，但还是有一些技术性的分析的（作者本人应该是这方面的专家），PDF文件在这里下载(网速不好，就不上传了）：http://www.tektalk.org/2010/12/17/%E5%BC%AF%E6%9B%B2%E8%AF%84%E8%AE%BA%E8%8D%A3%E8%AA%89%E5%87%BA%E5%93%81%EF%BC%9A%E7%8E%8B%E9%BD%90-%E3%80%82%E3%80%8Aarm%E4%B8%8Ex86%E3%80%8B/

kinsno

看到这种文章名，就能猜到文章里从头到尾都是各种扯淡比较，从来不看这种鸟蛋文章，全是扯JB淡的东西。
典型的金鱼，永远是出缸死。

activeleo

.

hubeilcsun3

ARM与X86具备可比性，以后arm手持设备会大量流行。
x86以后主要应用还在台式PC和工作用笔记本，在消费级手机、平板、台式机等手持设备的应用将不敌ARM。

arm用于手持设备，功耗低；何况还可以用多核心增强性能。
至于大量数据的计算，交给浏览器另一边的大型服务器就行了。

cc224

我倒觉得看起来有点道理

McuNewBie

跟进。。看完后又长了点见识。。学习中

yyccaa

自相矛盾的文章，前面大谈CISC性能怎么怎么比RISC优秀，后面又说了自Pentium Pro后，intel自己也采用了RISC内核，事实上奔腾以后的处理器，特别是酷睿以后（搞笑的是前面居然还有“CISC的Core i”一说），性能提升的程度正好反驳了文章前半段RISC性能不行的论点。
文章中动不动就是什么高密度、十倍、百倍等数值类描述，却没有数据来源的支持(比如那个“X86可以达到的指令密度是十倍甚至百倍于ARM的”）。而且拿为手机设计的ARMv7和为桌面设计的酷睿比，本身就是个错误，完全不能算是科技类文章。

yuyanlzh

最初就是为了让它们分开而设计的，现在又拿分开后的东西比较，感觉有点本末倒置

lilolog

凑热闹，分享沉底好文一篇：
ARM 与 x86
作者：王奇
坛内传送门：http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=5287063&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=lilolog&bbs_id=9999

littlepig

有见解

zzt8899

mark

gongnn

扯淡文章。

yuzhou211

应该是应用场合不同，你用X86做台手机试试

fsclub

MIPS是否是RISC机？
MIPS也有LINUX桌面版，还有服务器用的。

neutronlmk

大家不要抓字眼啊。
文章细节有挺多描述错误，但我们只参考其观点。

其实我希望论坛的大牛分析下：
1，假如软件对ARM内核做了优化，那同档次的ARM/X86 CPU做桌面应用，那个性欲强？
2，intel的ATOM继续兼容X86，要做到低功耗的前景如何？
3，评论中有提到IBM的power系列跟intel的CPU才是同一档次产品，才可以用来RISC与CISC这两种指令系统的优缺点。但是power的资料提到不多，希望大牛科普下。


回复【19楼】fsclub  绿林好汉
mips是否是risc机？
mips也有linux桌面版，还有服务器用的。
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MISP应该是risc，台湾Realtek搞的高清播放芯片就是mips的，用来挂BT、eMule那一个性欲弱啊。
我记得有人DIY过个神器路由器，我也想了解他挂BT快不快，目前正在搜索中....

引用“BT下载很耗CPU资源，不停地发起和接收、读写I/O和网络资源。”

neutronlmk

《路由+NAS 结合体国产硬件达人自制开源神器》找到了：
http://www.cnbeta.com/articles/145704.htm
上面我对这个神器的配置描述错了~~

yyccaa

3，评论中有提到IBM的power系列跟intel的CPU才是同一档次产品，才可以用来RISC与CISC这两种指令系统的优缺点。但是power的资料提到不多，希望大牛科普下。
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已经没什么必要去比较RISC和CISC了，因为intel、AMD都是用RISC的微码和内核来处理指令了，只是因为外面有层CISC的解释器就认为这是CISC处理器的话，太牵强了。这就像是因为在x86上跑个JVM就说这个CPU是个运行JVM字节码的处理器一样。
要比较x86和ARM的话，至少得等Medfield平台上市后再看。