RISC 与 RISC-V 与 ARM：有什么区别？

处理器是任何计算机的大脑，它不断发展以提高效率。处理器的设计决定了它可以执行多少条指令以及执行这些指令的速度和效率。RISC、RISC-V 和 ARM 是处理器设计中使用的术语，用于表示使用特定类型的指令集架构 (ISA) 的处理器类型。 虽然在主流计算机中并不常用，但这些处理器为智能手机、微控制器、单板计算机和各种物联网设备提供动力。继续阅读以了解有关它们及其差异的更多信息。

解释指令集架构和 RISC

如果您不知道 CPU 如何工作和执行代码，可能很难理解 RISC、RISC-V 和 ARM 之间的区别。因此，在我们开始比较这些术语之前，让我们先谈谈指令集架构以及它与常规计算机处理器使用的不同之处。 无论是微处理器、微型计算机还是普通台式计算机，它们的处理器都使用指令集架构 (ISA)。ISA 是处理器的一部分，它包含处理器可以执行的所有基本指令。这些指令是计算机程序的构建块。它们通常不会比您的基本加减法复杂。 一般来说，市场上流通的 ISA 有两种。它们是 RISC 和 CISC 架构。RISC 代表精简指令集计算机，而 CISC 代表复杂指令集计算机。这两种架构今天都很流行，x86（英特尔和 AMD 处理器）是使用 CISC 和 ARM（高通和联发科处理器）作为最流行的 RISC 架构的顶级处理器。 基本上，RISC 是一种计算机体系结构，其设计和优化使用的指令比其 CISC 对应物更少。RISC 架构中使用的指令更少和其他优化技术使这些类型的处理器使用更少的功率，使其成为智能手机、相机、智能手表和各种物联网设备的理想选择。

什么是 ARM？

我们已经确定 ARM 处理器是市场上一些顶级的 RISC 架构。那么，ARM 到底是什么，为什么它们是最流行的 RISC 处理器？ 在 RISC-V（我们稍后会谈到）之前，基于 ARM 的处理器是任何想要使用自己的定制处理器构建电子产品的人的唯一选择。 Arm（带有小写“rm”）有限公司是一家为各种硬件制造商设计和许可芯片的公司，例如 Apple、MediaTek、Qualcomm，以及 PINE64 等较小的公司。他们使用自己的闭源 ARM ISA 来设计高效的微处理器和片上系统 (SoC)。Arm 的所有设计都称为高级 RISC 机器处理器或简称为 ARM（全大写）处理器。 除了是最早销售和定制芯片设计的公司之一，Arm 还凭借其对 ARM ISA 和 ARM 处理器设计的持续创新，成功成为了主导的 RISC 芯片设计者。 就像 AMD 的 APU 将 CPU 和 GPU 组合到一个芯片中一样，众所周知，ARM 处理器将 CPU、GPU、内存、DSP 和各种调制解调器都集成在一个芯片或芯片中——这被称为片上系统 (SoC)。多个模块的这种紧密集成使 ARM 处理器变得快速高效。

什么是 RISC-V？

RISC-V 是加州大学伯克利分校开发的开放标准 ISA。该 ISA 并未在市场上引入任何新技术，但许多人推测它是基于 RISC 的处理器的未来。那么为什么会这样呢？ RISC-V 受到了亚马逊、谷歌、高通、英特尔、瑞芯微、SiFive、索尼、中兴和西部数据等公司的关注。这是因为 RISC-V 是一个开放标准的 ISA。RISC-V International（RISC-V 的一个非营利组织）允许任何人在其处理器上使用 RISC-V ISA 而无需支付费用。 RISC-V 的伟大之处在于它能够根据您的芯片对给定产品所需的任何过程来扩展指令集。RISC-V 仅以 47 条指令的基本指令集开始。这些指令包括芯片工作和完成基本任务所需的所有基本功能。 然后，设计人员可以自由选择将哪些指令添加到基本指令集中，从而为芯片提供所需的所有功能，而不会使用任何额外的膨胀功能。 尽管 RISC-V 仍然是一个相对较新的 ISA，但它为各种应用提供具有成本效益和高效的专用芯片的潜力使它成为一个特殊的 ISA。

ARM 还是 RISC V？哪个更好？

ARM 和 RISC-V 都是遵循 RISC 设计理念的 ISA，那么哪个更好呢？ 为了比较，这里是 SiFive 的 P670 处理器与 Arm 的 Cortex-A78 处理器的性能比较： 如图所示，Cortex-A78 在峰值单线程性能方面略领先于 P670。尽管 Cortex-A78 在原始性能方面胜出，但 P670 将 Cortex-A78 的计算密度提高了一倍。这意味着 SiFive 的 P670 处理器可提供与 Cortex-A78 相当的峰值单线程性能，Cortex-A78 是 P670 物理尺寸的两倍。 在这个比较中，SiFive 的 P670 处理器以一半的尺寸提供了可比的单线程性能，胜过 Arm 的 Cortex-A78。但是，您还应该注意，Cortex-A78 于 2020 年 12 月通过 Vivo X60 和 X60 Pro 发布，而 P670 刚刚于 2022 年 11 月 1 日发布。 就研发而言，这大约有两年的差异。Arm 的最新处理器现在在 ARMv9 ISA 上运行，显着改进了 Cortex-A78 使用的 ARMv8。从这个角度来看，最新的 ARMv9 处理器性能提高了约 30%，能源效率提高了 50%。 因此，就原始性能而言，ARM 处理器仍然处于领先地位。但由于 SiFive 的 P670 提供的计算密度是 Cortex-A78 的两倍，RISC-V 处理器似乎比 ARM 处理器在可穿戴技术方面具有优势，这极大地受益于使用更小尺寸的处理器。

RISC、RISC-V 和 ARM 是不同的指令集架构

总之，RISC 是一种设计理念，它使用的指令比 x86 等常规桌面处理器上使用的指令更少。具有更短和更少的指令使 RISC 处理器具有高能效。 ARM 是一个基于 RISC 的闭源 ISA，授权给公司使用其处理器和 SoC。ARM ISA 允许 Arm 设计高性能 RISC 处理器，如 Apple 的 M1 芯片。另一方面，RISC-V 是基于 RISC 的开放标准 ISA，任何人都可以使用它来设计自己的芯片，而无需支付许可费。它的开源特性允许 RISC-V ISA 被进一步修改和扩展，以制造用于特定任务的专用芯片。 尽管这似乎并不那么重要，但 ARM 和 RISC-V 之间的持续竞争肯定会让所有消费者受益，尤其是在物联网设备、微控制器、单板计算机以及智能手机和平板电脑等手持设备方面。谁知道，以 Apple 的 M1 芯片为证明，基于 RISC 的处理器实际上可能比预期更早地与 x86 处理器竞争。

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