为啥arm架构比x86x64省电（为啥arm架构比x86x64省电）

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）最小的遗留物：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。