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　　这个问题可以扩展为：为什么arm架构的芯片都那么省电！

　　最初的ARM架构被设计成即使是一个相对简单的指令译码器，也能以架构允许的最大速度运行。

　　后来的ARM版本有稍微复杂一点的指令解码逻辑，但是每条指令都是一个或两个单词长。

　　在x86架构上，指令可以是1字节长，也可以是14字节长。

　　在设计最初的x86架构时，指令是按顺序执行的，而且每个指令都需要多个周期才能执行。

　　如果执行一条指令需要三个周期，那么找到下一条指令的起始点也需要三个周期。

　　另一方面，现在人们很难忍受x86代码运行得那么慢了。

　　20年前，你可能会认为复杂的指令解码会限制x86的速度，但事实并非如此。

　　x86架构要求英特尔和其他芯片制造商，包括一些相当复杂的转换和缓存逻辑，以便一段代码第一次运行时，就转换成易于解码的形式。

　　如果代码再次运行，则可以跳过转换。可纵然是非常快的芯片，这些逻辑也消耗能量。

　　相对而言，许多低功耗ARM芯片的前端逻辑要少得多。

　　x86有这么缓存转换性能，arm比不上；可是，没有了额外技能加身的x86，比arm要逊色的多。

　　在低功耗的应用中，ARM处理器一直是首选，现在仍然是首选。

　　比较功耗并不是一件简单的事情。操作系统、RAM大小和类型、闪存和使用的接口等方面需要与处理器的影响分开。

　　然而，一般的规则是，ARM在关闭处理器和等待唤醒的模式和可能性方面非常强大。这种空闲模式是指操作系统正在运行，但只等待输入(例如来自鼠标、键盘或应用程序的输入)。

　　X86处理器的预期功耗大约为1瓦特。在i.MX6处理器的功耗将是这个数字的一半。

　　此外，ARM高端部分得益于少数状态/模式，这些 状态/模式 （states/modes）的功耗低至100mW，而不牺牲合理快速唤醒的可能性。

　　低功耗有许多优点。

　　手持式和电池供电的产品，将受益于增加电池寿命。做产品设计则可以使用更小的电池。由于需要更小的冷却装置，材料清单、BOM成本和产品尺寸可能会进一步减少。

　　天下武功，唯快不破！小而快而全的arm架构普及也得益于其自身设计上的权衡。

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　　应用场景和商业目的决定了各自产品的特点：ARM面向移动设备，从来只是设计低功耗处理器；Intel面向桌面和服务器，向来关注点在超高性能。

　　商业目的和芯片的架构设计决定了ARM比x86的处理器，在能耗处理上更优。

　　ARM和x86，通常都是指CPU的架构。

　　CPU（Central Processing Unit，缩写：CPU），即中央处理器，是计算机（手机也可以理解为计算机）的核心部件，功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。1970年以前，中央处理器由多个独立单元构成，后来发展成为由集成电路制造的中央处理器，这些高度收缩的组件就是所谓的微处理器，主要由运算器、控制器、寄存器三部分组成。

　　CPU的主要运作原理，不论采用什么架构，都遵循冯·诺伊曼结构设计。程序以一系列数字储存在计算机存储器中，CPU的运作原理可分为四个阶段：提取、解码、执行和写回。

　　由于CPU发展经历了太多的阶段，太多的架构（ARM、X86、MIPS、PowerPC等），彼此差距都非常的大，但是从逻辑的角度可以分为两大类：复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC）。

　　说起ARM有两个含义：ARM公司和ARM架构处理器，ARM公司是一家英国的公司（已被软银收购），是全球领先的半导体知识产权（IP）提供商——只卖IP，不卖芯片。所以ARM（Advanced RISC Machine）架构处理器是ARM公司设计的处理器及附带的相关技术及软件。

　　ARM通常是用于为移动设备构建CPU的体系结构，所以它的特点是性价比高、耗能低。基于ARM（32位）的处理器采用RISC体系结构。大多数指令都很简单，并在一个时钟周期内执行。

　　业务的发展对CPU的处理能力提出了挑战，为了提升性能，CPU的地址空间从32扩展到了64位，这样可以提升性能，用以保存和处理更多的信息。ARM64只是对支持64位处理的ARM体系结构的扩展或发展。

　　ARMv8-A于2011年10月发布，代表了ARM体系结构的根本变化。它增加了可选的64位体系结构，苹果公司是第一个在消费类产品（iPhone 5S）中发布ARMv8-A兼容内核（Apple A7）的公司。

　　1978年6月8日，Intel发布了史诗级的CPU处理器8086，由此X86架构传奇正式拉开帷幕。X86架构使用的是CISC复杂指令集。同时8086处理器的大获成功也直接让Intel成为了CPU巨头。使用x86架构制造的处理器通常用于台式机和笔记本电脑。即使是AMD，英特尔的竞争对手，也使用Intel的x86和x64（x86体系结构的64位版本）体系结构来创建其CPU。x86处理器上的指令大多很复杂。因此，它们占用多个CPU周期来执行每个指令。

　　虽然处理器的功耗还取决于许多其他因素，例如缓存，总线宽度等，但是ARM处理器总体占优。Intel i7处理器平均发热率为45瓦。基于ARM的片上系统的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦，约为Intel i7处理器的1/15。

　　以下设计功能使ARM处理器具有比x86处理器更高的性能优势：它们更慢，更小，花费更多的时间在睡眠中，并且没有很多遗留的支持。

　　（1）它们的速度较慢：由于低功率操作通常比性能更重要，因此可以使用低速晶体管，从而改善漏电流并降低最低电压。尽管使用的制造技术落后于现代x86一代或两代，但结果是功耗明显降低。

　　（2）它们更小：使用的晶体管更少，部分原因是ARM是精简指令集计算（RISC）架构。这意味着大型操作将以小的，简单的块进行处理，但要付出更多的机器代码。这意味着ARM具有较少的一次性部件，这些部件在不使用时会消耗功率，并且体积更小/成本更低。

　　（3）低功耗睡眠模式：ARM处理器采用无时钟的内核设计。处理器通过停止内核直到收到执行某项操作的指令来节省功耗。目前，X86仅支持降低核心频率以在较低电压下运行，并关闭处理器的外围部件。

　　（4）指令执行方式：指令集简单，通用，最小限度，并且可能会保持这种状态；扩展指令集是通过与类似内存进行交互的协处理器完成的。

　　（5）采用了更多的寄存器：ARM拥有更多的寄存器，还具有加载指令，该指令可以一次将多个值加载到多个寄存器中。同时因为ARM在一条指令中比传统的RISC指令集执行的功能要多得多，从而提供了良好的指令高速缓存命中率，并在提取指令时节省了功率。

　　（6）大小核架构：从前的X86传统CPU，如果是四核或者是双核，内部的四个、两个核心都是一模一样的，这样的话，由于一旦软件只能调度一个核心，处于高频工作，但由于架构限制，其余核心也要保持同样的高频率和高电压状态，这样就浪费了大量的能量在做无用功。后来才发展出了异步多核，允许不同核心工作在不同频率上，以此换来更低功耗。

　　由于移动设备更加在意功耗，所以ARM采用了更加激进的做法，八个核里面允许有不同Cortex-A架构核心，那就是著名的ARM big LITTLE。这样的大小核设计目的很明确，就是在有限的电池容量中，兼顾性能、续航的需求，因此SoC内部的CPU是采用异构计算，既有高性能大核心，也有低功耗小核心。

　　ARM和X86架构孰优孰劣，一直以来纷争不断，X86无法做到ARM的功耗，而ARM也无法做到X86的性能。公平地说，过去英特尔的不断努力，通过推动制造低功率晶体管的新技术的开发以及采用类似RISC的内核设计，已经实现了巨大的效率提升，下一代x86和ARM处理器的功耗差异将越来越小。

　　处理器的选择取决于应用程序要求和预期的性能水平。虽然英特尔已经失去了移动市场，但是未来5G的物联网市场呢？我们拭目以待吧。

　　以上是我的浅薄之见，欢迎指正，谢谢！

　　最好的性能和最低的功耗就犹如鱼和熊掌不能兼得，X86从诞生之初就是为了高性能而诞生的。所以，X86在设计之初就是为了高性能目标，自然省电就放在比较低的位置了。而ARM则是以低功耗为出发点的，自然省电是最重要的。下面看看在CPU设计阶段和功耗相关的有几个要素：

　　①、运行频率（时钟信号）

　　时钟信号每变化一次，芯片里面的门电路自然必须加电压做一次0/1切换，同时，需要执行的指令或者I/0操作都可以在这个时钟周期里调入CPU执行。而这一切就需要消耗电能。所以，时钟信号变化越快，不管你有没有指令调入CPU执行，CPU都在高速运转待命。就好比跑车发动机保持高转速待命。这里说的时钟信号变化就是CPU运行频率。所以，设计的运行频率越高，自然功耗越大。

　　X86处理器设计之初就是为了高性能，省电只是兼顾。所以，它的最高运行频率都很高。而且每个内核都一样。当然，为了兼顾省电，也设计有动态频率功能。intel的睿频就是这样的功能，它在电脑普通使用时会降低频率省电，在繁忙时时，升高频率使用。但它设计的起点频率就不低，毕竟电脑的不繁忙（普通使用）和手机的不繁忙（待机）是两个概念。

　　ARM处理器设计之初就是为了更省电，毕竟嵌入式等设备并不会要求非常高的性能。所以，ARM处理器特意设计了大核、小核共同使用。当设备运行不繁忙时，小核工作，大核心休息。当设备运行繁忙时，大核心和小核心可以一起工作。这样设计可以大大降低功耗。所以就算ARM的大核的运行频率很高，使用到机会却不多。

　　②、模块待机省电

　　我们都知道X86处理器在处理乱序执行能力方面远高于ARM处理器。因为，用户使用电脑的操作是非常随机，根本无法预测的。所以，X86芯片在设计时，为了满足这种特性，加强了乱序指令的执行，这就导致了一个耗电问题。这样必须保持处理器的所有子模块都在开启状态，不能随便进入关闭状态来省电。只有当用户按下休眠或者待机键时，才可以让CPU部分子模块进入关闭状态。

　　ARM处理器就不同了，嵌入式设备通常功能比较单一。就算是现在功能强大的手机，也只有那么小的屏幕，同一时间段都还是比较简单。所以，ARM没必要为了加强乱序指令处理能力。因为用到它的时候不多。如果玩复杂游戏时需要用到，ARM也考虑到了，就将乱序处理执行的事交给大核处理就行了。这样，就可以做到平时使用很省电了。

　　★在芯片设计时，除了这些考虑，还有浮点运算、单指令多数据等等一系列复杂运算。X86都把它设计到处理器里面了，使得X86处理器的结构变得比较复杂，自然更耗电很多。而ARM则没有，很多复杂的指令都转换成简单指令来处理，因为这些指令在嵌入式设备里用到时间不多。所以，ARM处理器结构比较简单。

　　众所周知，制程工艺的纳米数越低，性能越高，功耗越低。目前中高端手机上的ARM处理器都已经到7nm，5nm制程工艺了。而英特尔的X86处理器依然还在14nm、10nm徘徊，功耗自然也比较高。而AMD最新的X86 CPU，已经采用台积电7nm制程，功耗明显就下来很多。当然，前面讲的X86 芯片设计目标是高性能，也使得同样制程，X86芯片依然会更耗电一些。

　　ARM处理器一旦设计方向往高性能发展，功耗同样很高，甚至超过英特尔。下面我们看看近期ARM的高性能服务器CPU。

　　总之，ARM和X86、X64从设计开始就朝着不同的方向设计的。ARM是朝着低功耗去设计的，X86、X64都是朝着高性能去设计的。所以，ARM的能耗自然就比X86、X64更少，但是，如果ARM也走高性能路线，功耗一样会非常高。看看高通、华为、安晟培 的服务器CPU就知道了。

　　感谢阅读！我是数智风，用经验回答问题，欢迎关注评论。

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　　什么叫arm架构

　　ARM架构过去称作进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。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。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。

　　什么叫x86架构

　　目前的PC电脑处理器架构绝大多数都是Intel的X86架构，X86架构是微处理器执行的计算机语言指令集，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。

　　两者之间的差异：

　　这就是从一开始设计的时候，ARM是为了低功耗设计的，而X86是为了高性能。也就是相当于ARM是F1赛车，而X86是高铁。你想把ARM做到X86一样的最高速度和拉人多，势必会增加ARM核心复杂度，增加指令集，等加到性能差不多的时候估计体积和功耗两者也差不多了。

　　X86架构也憎精简过核心规模，抛弃了部分指令集，一样也做到了功耗5W以下的ATOM系列处理器。这也就是说，X86可以用来做大型服务器主机，而ARM只能做一个小手机系统，运行一些简单的APP，甚至连WIN10这样的系统流畅运行都比较困难，更不用说开多个大型的软件了。所以，F1赛车比高铁轻巧，载人少，所以看起来也很快，相对高铁来说，能量的消费也是非常的少。但它的缺点也就是F1赛车只能载一个人，高铁可以几百人。

　　用人来浅显打比方。 全能人才好比x86。普通人arm。

　　要培养一个全能人才需要学各种知识上学的费用高（ CPU制造复杂）。所以他那工资也高（10000元好比功耗）

　　而普通人的工资2000元 好招也好辞退（ CPU集成度高电路简单 但每个人都能单独工作效率低）

　　完成一件事情。1全能人才=5个普通

　　全能人才完成的顺利效率高。

　　但使用中cpu不可能一直满负荷工作，x86低功耗模式也要维持一些复杂的电路。arm 只不过简单休眠几个核心就行了。