cpu 架构有几种,核心是按照指令集体系划分,主流民用桌面和服务器领域主要分为 x86 架构 ARM 架构 RISC-V 架构这三大类,除此之外还有 MIPS PowerPC SPARC 等老牌架构,现在普通家用电脑基本不再使用,cpu 架构决定了 CPU 怎么识别执行软件指令,不同架构之间软件不能直接通用,必须重新编译或者依靠模拟器转译,这也是为什么 Windows 软件不能直接跑在 ARM 手机 CPU 上的根本原因,x86 属于 CISC 复杂指令集,长期主导 PC 桌面市场,ARM 属于 RISC 精简指令集,低功耗优势明显,现在已经拓展到笔记本服务器领域,RISC-V 属于开源免费架构,没有专利授权费用,是近年快速发展的新型 cpu 架构,选购 CPU 的时候一定要先确认 cpu 架构,再匹配对应的操作系统和应用软件,不然会出现软件无法运行的问题。
三大主流 cpu 架构详细介绍
x86 架构
x86 是 CISC 复杂指令集架构,指令数量多,指令长度可变,单条指令可以完成比较复杂的操作,历史最早从 16 位 8086 处理器发展而来,后续升级为 32 位 x86,再扩展成 64 位也就是 x86_64,现在大家电脑上的酷睿 锐龙桌面 CPU 全部属于 x86 架构,生态非常成熟,Windows 绝大多数游戏专业软件原生支持,优点是软件生态完善,性能上限高,缺点是功耗相对更高,电路设计复杂。
ARM 架构
ARM 属于 RISC 精简指令集架构,指令精简固定长度,电路更简单,能效比优秀,最早大量应用在手机平板,现在已经延伸到 ARM 笔记本 云服务器 嵌入式设备,ARMv8 ARMv9 是现在主流 64 位版本,Windows on Mac 苹果自研处理器都属于 ARM 体系,优点是低功耗发热小,缺点是传统 x86 软件需要转译兼容,原生软件生态相比 x86 还有差距。
RISC-V 架构
RISC-V 同样属于 RISC 精简指令集,最大特点是开源,不需要支付架构授权费,企业可以自由修改扩展指令集,多用于嵌入式 工控 教学 国产芯片研发,目前民用桌面完整生态还在建设当中,普通家用游戏办公软件原生支持比较少,优势是自主可控,授权成本低,后续发展潜力大。
其他传统 cpu 架构
| 架构名称 | 类型 | 当前应用现状 |
|---|---|---|
| MIPS | RISC | 早年路由器工控,现在基本淘汰 |
| PowerPC | RISC | 曾经苹果主机使用,现在多用于工业特殊设备 |
| SPARC | RISC | 老牌服务器架构,已经逐步退出主流市场 |
CISC 和 RISC 底层区别
1 CISC 也就是 x86,指令复杂,硬件解码难度高,单指令功能强,软件编译简单
2 RISC 也就是 ARM RISC-V,指令简单规整,硬件实现更容易,能效更高,软件编译需要优化
3 架构不代表核心内部微架构,微架构是同一种指令集之下的内部设计方案,比如 x86 下面还有 Zen Golden Cove 这些微架构,很多人容易把微架构和 cpu 架构混淆
架构选择判断要点
1 普通家用游戏办公,优先选择 x86 架构,软件兼容性最好
2 长续航轻薄本 移动设备,优先 ARM 架构,续航表现更好
3 工控 科研 自主研发项目,可以考虑 RISC-V 架构
4 更换 CPU 不能跨架构,主板操作系统软件都和 cpu 架构绑定,跨架构不能直接替换
理解 cpu 架构有几种之后,就能明白软件兼容 功耗 性能之间的底层差异,cpu 架构是 CPU 最基础的属性,比核心数量主频更加底层,直接决定整个平台生态,升级硬件的时候不能只看参数,必须确认 cpu 架构和现有系统软件匹配。
【常见问题】
问题 1 cpu 架构有几种,x86 和 ARM 能不能互相直接运行软件
回答 1 cpu 架构有几种里面 x86 和 ARM 属于两种不同指令集架构,不能直接原生运行对方软件,只能依靠模拟器或者转译层兼容,转译之后性能会有一定损耗。
问题 2 cpu 架构有几种,Zen 架构属于新的 cpu 架构吗
回答 2 cpu 架构有几种指的是指令集大类,Zen 属于 x86 架构下面的微架构,并不是独立的 cpu 架构,本质仍然属于 x86 体系,这点需要区分开。
问题 3 cpu 架构有几种,RISC-V 是可以免费使用的 cpu 架构吗
回答 3 cpu 架构有几种里面 RISC-V 是开源指令集架构,不需要缴纳架构授权费用,属于可以自由开发的 cpu 架构,但是目前民用桌面软件生态还不完善。
【免责申明】
本文仅为技术科普参考,架构相关知识会随着芯片技术持续迭代更新,内容不构成硬件选购或者开发方案推荐,读者自行根据项目需求评估,因理解偏差造成选型失误相关损失由使用者自行承担。


