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ARM、ARM、ARM，沒錯ARM仿佛一夜之間就火了，平板、手機等領域隨處可見它的影子，甚至已經有人預言未來有相當一部分原屬于傳統x86勢力范圍的臺式機份額也將被ARM占據。在這種情況下，大家不可避免地將ARM和傳統的x86處理器進行比較，有力挺ARM的，也有支持x86的。事實上，ARM 并非突然冒起，它幾乎和x86同時崛起于上個世紀末期。那么，目前ARMCISC和RISC是現代微處理器的兩大基礎指令集結構。從技術和歷史角度來看，CISC和RISC的誕生和發展并非是你死我活的關系，RISC被提出后，才將傳統的指令集系統稱為CISC。而結構體系上的不同又令兩者在發展道路上分道揚鑣，漸行漸遠。在這漫長的發展過程中，RISC也曾經努力過，力求進入CISC的領域； CISC也奮斗過，希望在RISC的世界中分得一杯羹。 ARM是基于RISC的產品，而PC的代言人是x86，基于CISC。ARM、x86之爭，其實就是RISC和CISC之爭。RISC和CISC在長達 30年的糾葛之后，再一次正面碰撞到了一起。如果說之前的RISC和CISC的碰撞都只是部分領域的小打小鬧，那么現在ARM和x86有可能帶來的是一場技術革命，一場全局化的戰爭。今天，我們將追本溯源，來看看RISC和CISC在歷史上的交鋒，和那些鮮為人知的故事。 今天，業內普遍認為PC性能的提升，特別是CPU性能的提升，動力來自于晶體管制造技術的不斷進步。只有晶體管數量更多、運行頻率更高，才能在單位時間內完成更多的工作任務，這也是上個世紀70年代以前的PC發展主流思想。當時的計算機速度很慢，特別是存儲速度非常慢，廣泛使用的慢速磁帶存儲設備以及大容量內存的缺乏，讓計算機對每一字節空間的應用都很珍惜。在這樣的情況下，人們傾向于在一條指令中完成更多的工作，比如“從內存和寄存器讀取數據相加后，寫入內存”。這實際上是四條指令，首先是從內存讀取數據，其次是從寄存器讀取數據，第三是相加，最后才是寫入內存。一條指令可以完成四項工作，這是當時計算機的主流設計方案。 在上世紀70年代左右，IBM以及其他企業的從業人員發現，目前的PC發展方向存在一定的問題。如果按照現在指令集發展的方向繼續發展的話，那么現有的指令集系統會越來越復雜。而同時期編譯器的流行，讓這種情況發生了變化：一方面指令集越來越復雜，一方面編譯器卻很少使用這么多復雜的指令集。而且如此多的復雜指令，CPU難以對每一個指令都做出優化，甚至部分復雜指令本身耗費的時間反而更多。對這件事情的總結，就是后來著名的“8020”定律，也就是在所有的指令集中，只有20%最常用，80%基本上罕有問津。 時間進入了1980年代， Reduced Instruction Set Computing，也就是RISC精簡指令集開始出現。這種指令集的優勢在于將計算機中最常用的20%的指令集集中優化，而剩下的不常用的80%則采用拆分為常用指令集等方式運行。在RISC提出之后，人們才賦予了傳統指令集一個正式的名稱:Complex Instruction Set Computing，也就是CISC復雜指令集。一時間，掀起了關于RISC和CISC究竟誰更好的爭論。 英特爾的選擇在指令集爭論還沒有結束的時候，英特爾在IBM不屑一顧地眼光下接下了為IBM生產民用PC的中央處理器的業務。實際上IBM并非無法自己生產CPU，而是IBM覺得個人PC遠沒有大型主機的利潤高，自家的Power架構用在兼容機上實在是“殺雞焉用牛刀”。英特爾于是在之前研發的C4004處理器的基礎上繼續開發——C4004處理器也并非英特爾自愿開發的產品，而是來自于日本一家名為Busicom的廠商的訂貨需求。也就是這個訂貨需求，為日后的 x86的發展打下了基礎。 
兼容PC的發展，帶來了全球的信息化革命大潮。 很快英特爾生產了8086處理器，并依靠PC的快速發展一炮走紅。這個時間段恰好是RISC開始嶄露頭角，CISC被眾人鄙視的年代。在RISC提出后，業內對RISC的未來發展進行了幾乎一邊倒的贊揚。從教學開始，美國大學計算機原理和系統結構的教材和教學模式全部來自于RISC的發明人 Hennessy的理論，介紹的內容則是Hennessy研發的以RISC為基礎的MIPS架構。而當時的研發論文IEEE和ACM發表的內容也基本上都對RISC提出了各種褒揚，x86以及CISC被認為是沒有什么前途的東西。 英特爾在當時的確是一個小公司，旗下只有幾款產品，CPU業務也才剛起步。面對整個業界一邊倒向RISC的現狀，英特爾要么一條道走到黑繼續兼容自己的 8086下定決心做x86，要么放棄看起來沒有什么希望的CISC投入RISC的懷抱。實際上當時PC剛剛起步，市場空間和前景極為龐大，如果放棄PC市場，可能對英特爾未來的發展帶來巨大的不確定性。況且當時的PC用戶已經有不少了，加上市場慣性，英特爾至少可以堅持開發兩三代產品滿足這部分PC用戶的需求。在這樣的情況下，英特爾毅然決定繼續開發x86，于是80286和80386等產品依次出爐。后來的事情大家都知道了，英特爾依靠PC市場賺得盆滿缽盈，堅定了其在x86市場繼續發力的決心。 高性能的RISC沒有進入通用PC市場 PC市場拱手讓人、甚至連專利都沒有注冊，堪稱IBM百年來最大的失誤。看著自己當年隨意選擇的英特爾漸漸成長為可與自己匹敵的業界巨頭，就連“備胎”AMD（AMD當時是IBM根據反壟斷條例而選擇的x86處理器第二供貨商）都逐漸發展壯大，IBM后悔不迭。不過沒關系，RISC還在，IBM還可以在高性能市場上呼風喚雨。 事實上，在上世紀80年代中末期，大量基于RISC的新指令集和產品的問世，讓人們看到了精簡指令集的威力。SGI的工作站基于MIPS，速度超群；IBM的Power系列就不用說了，堪稱巨型計算機的首選產品；還有DEC Alpha架構的處理器，都是RISC的代表之作。RISC在高性能計算機上展現出的強大魅力，讓用戶和業界為之神往。 在這種情況下，英特爾也坐不住了。俗話說，吃著碗里的，看著鍋里的。英特爾碗里面吃著x86這塊大肥肉，鍋里的RISC雖然是小肥牛，但也的確不錯。于是，英特爾秘密開發了基于RISC的處理器80860，希望打入通用計算機市場。但問題是，誰用呢？PC已經是x86架構了，RISC連兼容的操作系統和軟件都沒有，從頭去建立生態系統和軟件圈子，當時的英特爾很難成功。但英特爾決定多做一代試試看，于是不久之后又推出了新的80960處理器，依舊是 RISC架構，向下兼容80860，繼續延續完全賣不動的“宿命”。于是英特爾想想干脆算了，直接做x86，一條道走到黑！ 被拒絕的Acorn 亂世出英雄，在上世紀70年代末80年代初，RISC剛被提出、CISC被眾人鄙視、PC剛剛起步的亂世年代，一家小公司的出現，改變了RISC和CISC在業界的態勢。
就是在這間倉庫中，ARM公司的幾大股東在一起開會，對全球移動計算市場產生巨大震撼的ARM架構就此誕生。 這家公司始創于1978年12月5日，創始人是物理學家赫爾曼·豪澤（Hermann Hauser）和工程師Chris Curry。公司的名字也很有意思，叫做Cambridge Processing Unit，意為劍橋處理器公司，簡寫為CPU。 1979年，CPU公司改名了，叫做Acorn，主營業務從為市場提供電子設備，轉向提供比較廉價的計算機設備。有多廉價呢？定價在500英鎊以內。但是公司很快發現，摩托羅拉的CPU太慢價格又貴（摩托羅拉很快在CPU市場上被英特爾打得找不到北，慘淡收場）。于是Acorn公司去找英特爾索要 80286的設計資料，打算自行搭建PC兼容機，但被英特爾無情拒絕了。 不知道英特爾會不會為這個決定而痛苦終身？被拒絕后的Acorn雖然火冒三丈，但志氣滔天：不就是CPU嗎！買不到還不能自己做嗎？1985年，一款使用RISC指令集，名字叫做Acorn RISC Machion的CPU誕生了，它的簡稱就是ARM。 ARM的特點是性能功耗比非常優秀，比如蘋果的首款掌上觸屏個人電子設備Newton Message Pad就使用了ARM處理器，隨后還生產了多個型號�？上в捎谲浖陀布夹g局限等問題，它沒有獲得太大成功。但這為ARM的發展奠定了基礎。1990 年，Acorn公司干脆改名為ARM。蘋果出資150萬英鎊入股，Acorn公司以價值150萬英鎊的知識產權和12個工程師入股。還有一個大股東是 VLSI，是一家芯片制造商。接下來由于市場不景氣等原因，ARM決定開放授權，成為一家設計公司，將自己的設計和知識產權授權給其他廠商生產芯片。這成為ARM輝煌的起點。 英特爾的逆襲和ARM的擴大英特爾最終發達起來了，占據了全球PC市場的絕大部分份額，IBM再也無法撼動英特爾的地位。但CISC的性能始終是硬傷，英特爾肯定看到了這一點，如果 x86的性能一直無法趕上在頂端的RISC處理器，英特爾就沒有辦法把觸手伸到最肥沃的服務器和超級計算機市場。從原理來說，x86架構基于CISC，本身問題不少，效率和發展方向都成問題。不過英特爾并不擔心，在潛心研究了RISC后，英特爾開始大膽在基于CISC的x86中引入RISC的設計思想，增加了額外的一些“翻譯層”。CPU外部依舊是x86，但是內部運行更為類似精簡的RISC，于是CPU效能得到極大的提升。
Atom本來是英特爾進入超便攜移動計算市場的利器，但是ARM成功阻擊了它。 在Pentium品牌推出后，英特爾開始逐漸在x86中引入RISC的設計思想。借助PC市場上攫取的巨額利潤，英特爾開始瘋狂提升x86處理器的性能。于是，在服務器和超級計算機市場上，英特爾的Xeon品牌開始逐漸發力，性能和當時的RISC處理器相比已不落下風甚至略有勝出。最終英特爾完成了逆襲的過程，x86在服務器市場上大放光彩，甚至開始占據絕大部分市場份額，成就了CISC戰勝RISC的神話。 不過在移動計算市場上，英特爾卻無法復制這樣的神話。高性能市場對功耗敏感度不高，性能是最重要的指標，英特爾可以憑借強大的研發能力來威脅對手，獲取勝利。但移動計算市場對功耗極為敏感， 英特爾幾次試圖進入都無法獲得成功。ARM在這個領域遍地開花，從手機到平板電腦，ARM憑借自己超高的性能功耗比屢獲成功。 目前，x86處理器占據了超過90%的個人電腦市場，以ARM為代表的RISC產品則同樣占據了超過90%的移動計算市場。兩強都想、都有希望進入對方的領地。究竟誰能勝利，我們拭目以待。（微型計算機） |
