ARM是什么？與x86、MIPS區別在哪？應用領域介紹

1 ARM是什么

ARM是一方面是一家設計CPU并向各個CPU制造商授權許可的公司。同時ARM也是ARM公司主導設計的CPU系列的簡稱。ARM的全稱是Advanced RISC Machines。它是CPU的基本架構之一，全球市場上目前CPU分類有兩種，一種是Intel、AMD為首的復雜指令集CPU，另一種是是以ARM為首的精簡指令集CPU。ARM架構廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由于節能的特點，ARM處理器非常適用于移動通訊領域，符合其主要設計目標為低耗電的特性。

2 ARM架構與X86、MIPS的比較（cpu主流架構）

ARM優勢有(1)體積小、低功耗，低成本、高性能；(2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；(3)大量使用寄存器，指令執行速度更快；(4)大多數數據操作都在寄存器中完成；(5)尋址方式靈活簡單，執行效率高；(6)流水線處理方式；(7)指令長度固定，大多數都是簡單指令且都能在一個時鐘周期內完成，易于設計超標量與流水線；ARM的劣勢：通過專用的數據接口使CPU與數據存儲設備進行連接，存儲、內存等性能擴展難以進行

X86優勢是速度快：單條指令功能強大、指令數相對較少;帶寬要求低：還是因為指令數相對少，即使高頻率運行也不需要很大的帶寬向CPU傳輸指令;由于X86采用CISC，因此指令均是按照順序串執行的，而順序執行的優點就是控制簡單;產業豪華規模更大;X86劣勢是x86結構的電腦出現了近30年，其配套擴展的設備種類多、價格也比較便宜，所以x86結構的電腦能很容易進行性能擴展，如增加內存、硬盤等

MIPS的優勢：MIPS支持64bit指令和操作，ARM目前只到32bit； MIPS有專門的除法器，可以執行除法指令； MIPS的內核寄存器比ARM多一倍，所以同樣的性能下MIPS的功耗會比ARM更低，同樣功耗下性能比ARM更高;MIPS劣勢是MIPS內存地址起始導致MIPS在內存和cache的支持方面都有限制；MIPS今后的發展方向是并行線程，而arm的物理多核更占優；相比于arm的亂序雙發射，MIPS現在是順序單發射

3 ARM公司與Intel、AMD比較分析

(1)IDM：商業模式是Intel，Intel集芯片設計、芯片制造、芯片封裝和測試等多個產業鏈環節于一身。早期多數集成電路企業采用的模式;目前僅有極少數企業能夠維持。優勢是能在設計、制造等環節協同優化，有助于充分發掘技術潛力。有條件率先實驗并推行新的半導體技術。劣勢是公司規模龐大。管理成本較高;運營費用較高。資本回報率偏低。

(2)AMD：商業模式是Fabless，AMD只負責芯片的電路設計與銷售;將生產、測試、封裝等環節外包。優勢是Fabless模式資產較輕，初始投資規模小，創業難度相對較小。企業運行費用較低，轉型相對靈活。劣勢是與 IDM 相比無法與工藝協同優化，因此難以完成指標嚴苛的設計。與 Foundry 相比需要承擔各種市場風險

(3)ARM：商業模式是Royalty，ARM收入來自于芯片設計領域的IP授權，并不生產銷售CPU, 而是通過出售CPU設計方案等途徑盈利，優勢是“技術+生態”的優勢，打造生態環境，注重知識版權，開放的商業模式使得ARM芯片更貼近市場需求。ARM的芯片很容易被改造并適用于各類產品,可塑性和通用性很強。

4 ARM的應用領域

(1)手機：ARM公布了其高端移動芯片設計--Cortex-A78 CPU 搭 配 Mali-G78 GPU ，將用于2021年及以后的下一代旗艦智能手機。

(2)PC：自2010年ARM多核Cortex-A9推出以來，ARM便進入高端移動便攜PC市場。打破了在移動PC上x86一個平臺的格局，形成多家創新的平臺。

(3)服務器：隨著近年來云游戲、云手機的概念普及，和互聯網應用的增長，ARM集群服務器已經迎來了爆發期。這得益于人工智能的突破性進展，針對AI模型的算力也成為了剛需。

(4)汽車：ARM已經成為汽車電子化和信息化主要力量：基于ARM內核的處理器芯片應用覆蓋了汽車電子的各個方面，包括車載信息娛樂、車身控制、動力系統、安全系統、舒適系統等 。

(5)物聯網：隨著算力的進步，設備端、邊緣端、云端的應用顯著增長。Arm逐步形成更為完善的物聯網行業解決方案，如今已形成芯片IP、操作系統、云平臺服務這樣的產品體系。

來源：《【研報】ARM行業研究框架-20201111（59頁）.pdf》