这个问题可以扩展为：为什么arm架构的芯片都那么省电！

引言

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。

设计能够快速运行x86指令的硬件是有可能的

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。

说说功耗

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。

写在最后

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。

Happy coding :)

我是@程序员小助手，持续分享编程故事，欢迎关注。

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。

CPU是什么东东？

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）。

ARM处理器

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。

ARM64处理器

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。

x86处理器

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。

是什么使基于ARM的芯片具有相对较高的电源效率和较低的功耗

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。

最后

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！

X86采用复杂指令集是诞生于通用计算应用，ARM采用精简指令集诞生于嵌入式应用。精简指令集(RISC:Reduced Instruction Set Computing)是一种执行较少类型计算机指令的微处理指令集，它能够以更快的速度执行操作。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。纽约约克镇IBM研究中心的John Cocke证明，计算机中约20%的指令承担了80%的工作，于1974年，他提出RISC的概念。

因此精简指令集架构运行效率高于X86架构

嵌入式系统

消费者计算趋势一方面推动了功耗敏感型移动x86处理器（例如Intel Atom和Celeron）的出现，另一方面又推动了利用Cortex-A系列等内核的基于性能的基于Arm的处理器的出现。对于嵌入式系统开发人员而言，这意味着在开始一个新项目时，现在有更多选择来选择最佳平台（图1）。

但是，选择越多，选择过程就越复杂。此外，尽管传统的软件方法已将Arm项目引向Linux，而将X86项目引向Windows，但是针对ARM处理器的嵌入式Windows?操作系统和针对x86的轻量级Linux发行版也意味着，与以往相比，这种划分没有那么明显。

从开发人员的角度来看，有充分的理由继续使用经过验证的成功公式。同样，评估未尝试的选项也可以创建令人惊讶的新产品，这些新产品具有出乎意料的功能。

RISC与CISC

Arm处理器的起源可以追溯到1980年代中期，它基于Advanced RISC Machines（ARM）开发的精简指令集计算机（RISC）架构。

RISC处理器致力于将指令的多样性保持在最低限度，同时还要使这些指令尽可能简单。每个时钟周期执行一条指令，这确保了可预测的处理并简化了流水线之类的加速技术。简单的指令只需要很少的硅晶体管，从而使芯片设计者可以自由地优化诸如成本和功耗之类的参数。另一方面，由于要选择的指令较少，每个时钟周期只有一条指令，因此需要大量指令才能完成给定任务。对于CISC处理器可以更轻松，快速地处理的复杂工作负载，这可能导致对RAM的严重依赖以及执行时间的降低。

x86家族始于1978年，最初是16位8086微处理器。它们被称为CISC（复杂指令集计算）处理器。与RISC不同，CISC指令可以执行复杂的任务，需要执行多个周期。这些可以包括浮点数学计算和图形处理指令。就每个程序的指令数量而言，CISC可以非常高效，与RISC相比，对代码存储和RAM的需求更低。另一方面，CISC处理器必须包含更多的晶体管来处理指令的复杂性。

x86已成为用于描述与Intel 8086及其后续产品兼容的CPU指令集的通用术语，包括台式机和笔记本电脑中常用的Atom，Celeron，Pentium和Core iX处理器。

性能和功耗

由于按照RISC设计原则在管芯上制造晶体管的强度较低，并且速度相对较低，因此ARM磁芯可以实现高效率，因此在低功耗设计中表现出色。基于ARM的处理器的典型最大功耗小于5W，并且具有许多封装，包括GPU，外围设备和内存。

英特尔内核由于复杂性的增加，往往比ARM内核消耗更多的功率。针对物联网和嵌入式用例的英特尔处理器的功耗通常从最小6W到大约30W。

对于要求不高的应用程序或需要较少命令的应用程序， Arm可以独立使用。但是，更复杂的应用程序（例如涉及高分辨率，高端图形或流数据的应用程序）可能更适合x86处理器。随着x86处理器有更多处理可用功率，任务可以更快地完成，并且当接收到更高优先级的中断不暂停，这最终提高了系统的可靠性并降低了软件崩溃。

ARM或x86是否最适合产品寿命？

按照PC市场的模式，x86处理器在过去的5/7年生命周期中已被替换。对于工业和医疗领域的许多嵌入式产品而言，这并不是理想的选择。英特尔最近宣布其打算支持工业CPU达15年。

现在，这使x86架构与基于Arm的处理器处于同一类，后者通常具有超过10年的保证生产寿命。

什么时间开发？技术支持如何？

为嵌入式项目选择最佳平台时，还应考虑对适当的开发工具和工程技能的任何现有投资。从理论上讲，开发在x86处理器上运行的软件应该是相对容易的杠杆工具，并支持PC软件开发。提供了专门为嵌入式开发而创建的IDE和编译器。使用基于Arm的硬件的开发人员将更有可能需要优化其软件，使其仅包含基本要素并相应地集成/优化驱动程序。制造商提供的可用开发工具，驱动程序和技术支持的质量，可能会极大地影响完成此操作的时间和成本。

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。

arm的通用计算市场建立在使用电池的移动设备上,节能是首要目的,所以现存的应用很节能,传统意义上靠性能吃饭的程序(如各种生产力软件,3A游戏)就不会为这些平台开发特定版本(或提供阉割版)。

x86建立在能源不紧缺的基础上(持续接着电源线),而稳定的能源供应确保不需要为节能设置各种限制,以榨干性能为最大需求,所以这才是生产力的根本不同的背景造就不同的市场,这不是 Intel做个低功耗的x86芯片就能决的问题,也不是 arm 芯片性能做强就能解决的问题。

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。

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架构早就了目前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，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。

两种架构各自使用的环境不同

X86和ARM在移动平台和传统平台分道扬长的结局是必然的。他们的应用场景本来就不一样，一个是计算密集型和高度兼容性的目标，一个是超低功耗和不考虑旧软件兼容性的目标。除非有一天电池技术和半导体工艺有巨大进步，使得硬件上的成本能够抵消兼容性带来的影响，那么X86走入千家万户的手机是比较现实的。

总的来说:基本上芯片的性能和功耗成正相关，省电了就别指望有多高的性能。

ARM 主要是控制运行内存，简单来说就是一张内存，内部CPU 运算不必要那么多！

X86是多性质控制，是万能处理器，ARM只是X86的一个小分支！X86考虑到多硬件控制处理，列如高频超频带动GPU大型运行内存，高容量储存器，外部扩展串口控制，特别是物理外部控制X86是吊打任何构造，那么X86是一个大型企业，ARM只是一个小作坊！

ARM本事用于低压运算处理，用于移动平台，便捷式的小型电脑！

X86是无论高压超频超载负荷都要承受，用于服务器，PC，工业控制，大型显示器等等！

X86虽然耗电高但运行速度是吊打ARM，就算X86工艺在50纳米到100ARM都比不赢，有本事你让ARM试一下中频就可以，你的手机绝对可以拿来烧开水了！

ARM要运算速度快必须压缩工艺技术，并且多核多线控制，X86单核时速200公里，ARM单核时速30公里，那么ARM控制开关速度是30，X86是200，差异很明显，那么ARM 要达到X 86单核，就需要200除以30等于那么多手去同时控制，那么最少也要6核心才能达到X86的速度！

ARM 虽然工艺技术越小，那么刷新次数越低，原本是30的时速就要随着工艺减小降低到20甚至还要低，这是没有办法的办法不然烫手还要考虑到电压电流抗干扰问题，只能通过压缩工艺采用多线控制同时运动弥补这个问题，那么必须降频率消耗低点，那么7纳米与5纳米之间只会挺升一点效率不够大不够快，还要压缩比例值！

如果我没有差错ARM 公司准备要出新的构造，采用互感技术代替刷频开关技术，那么通过放大倍速轮转解决功率发热问题，攻壳后速度是原来的3倍甚至10倍左右速度，那么ARM 有可能不采用7纳米而是回归14纳米，主要考虑到耐久度跑频把工艺升回14纳米而不是3纳米，由于7纳米以下的工艺物理不稳定很多问题并未解决，目前材料上很难攻壳，光刻机解决了间隔但无法解决材料的厚度，厚度过大导电性能差很容易出现跑程序卡死不精准！

因为光刻机是平面打印不具备立体打印，用 蚀刻机只能单点无法实现这个问题！所以成熟工艺是14纳米

结构决定的。

arm在设计之初面向低功耗的应用场景，放弃cisc里面的不定长指令转向定长短指令，可以帮助移动端的芯片更好预测指令行为。而且在分支预测、连续执行方面，arm的复杂程度也不如Intel的产品，同时不提供超线程技术。这些都对降低功耗有帮助。

省电没性能，所以要讲性能功耗比。arm有性能上限，x86也有功耗下限。各自在对方领域玩不转

一个摩托车发动机，一个12杠发动机，这么说你明白了吗？