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Der Prozessor ist das Gehirn eines jeden Computers und wird ständig weiterentwickelt, um die Effizienz zu verbessern. Das Design eines Prozessors bestimmt, wie viele Anweisungen er ausführen kann und wie schnell und effizient er sie ausführen kann. RISC, RISC-V und ARM sind Begriffe, die im Prozessordesign verwendet werden, um einen Prozessortyp zu bezeichnen, der einen bestimmten Typ von Befehlssatzarchitektur (ISA) verwendet.
Obwohl diese Prozessoren in Mainstream-Computern nicht häufig verwendet werden, treiben sie Smartphones, Mikrocontroller, Einplatinencomputer und alle Arten von IoT-Geräten an. Lesen Sie weiter, um mehr über sie und ihre Unterschiede zu erfahren.
Erläuterung der Befehlssatzarchitektur und von RISC
Es kann schwierig sein, den Unterschied zwischen RISC, RISC-V und ARM zu verstehen, wenn Sie es nicht wissen wie CPUs funktionieren und Code ausführen
. Bevor wir also mit dem Vergleich der Begriffe beginnen, lassen Sie uns zunächst über die Befehlssatzarchitektur sprechen und wie sie sich von dem unterscheidet, was Ihr normaler Computerprozessor verwendet.Ob es sich um einen Mikroprozessor, einen Mikrocomputer oder einen normalen Desktop-Computer handelt, ihre Prozessoren verwenden alle eine Befehlssatzarchitektur (ISA). Eine ISA ist der Teil des Prozessors, der alle grundlegenden Anweisungen enthält, die ein Prozessor ausführen kann. Diese Anweisungen sind die Bausteine eines Computerprogramms. Sie sind normalerweise nicht komplexer als Ihre einfache Addition und Subtraktion.
Im Allgemeinen zirkulieren zwei Arten von ISA auf dem Markt. Sie sind die RISC- und CISC-Architekturen. RISC steht für Computer mit reduziertem Befehlssatz, während CISC für Computer mit komplexem Befehlssatz steht. Beide Architekturen sind heute weit verbreitet, wobei x86 (Intel- und AMD-Prozessoren) der Top-Prozessor ist, der CISC und ARM (Qualcomm- und MediaTek-Prozessoren) als die beliebteste RISC-Architektur verwendet.
Grundsätzlich ist RISC eine Computerarchitektur, die so konzipiert und optimiert ist, dass sie weniger Befehle als ihre CISC-Pendants verwendet. Diese weniger Anweisungen und andere Optimierungstechnologien, die in der RISC-Architektur verwendet werden, ermöglichen diese Art von Prozessoren, die weniger Strom verbrauchen, was sie ideal für Smartphones, Kameras, Smartwatches und alle Arten von IoT macht Geräte.
Was ist ARM?
Wir haben festgestellt, dass ARM-Prozessoren zu den besten RISC-Architekturen auf dem Markt gehören. Also, was genau ist ARM und warum sind sie die beliebtesten RISC-Prozessoren?
Vor RISC-V (worüber wir gleich sprechen werden) waren ARM-basierte Prozessoren die einzige Option für alle, die ein elektronisches Produkt mit ihren eigenen benutzerdefinierten Prozessoren bauen wollten.
Arm (mit dem Kleinbuchstaben „rm“) Ltd. ist ein Unternehmen, das Chips für verschiedene Hardwarehersteller wie Apple, MediaTek, Qualcomm und kleinere Unternehmen wie PINE64 entwickelt und lizenziert. Sie verwenden ihre eigene Closed-Source-ARM-ISA, um hocheffiziente Mikroprozessoren und System-on-a-Chip (SoC) zu entwickeln. Alle von Arm hergestellten Designs sind als Advanced RISC Machine-Prozessoren oder einfach als ARM-Prozessoren (alles in Großbuchstaben) bekannt.
Abgesehen davon, dass Arm eines der ersten Unternehmen war, das Chipdesigns verkaufte und kundenspezifisch anfertigte, hat es Arm geschafft, der zu sein dominierender RISC-Chipdesigner aufgrund seiner kontinuierlichen Innovationen mit dem ARM ISA- und ARM-Prozessor Entwürfe.
Ähnlich wie die APU von AMD, die CPU und GPU in einem Die kombiniert, sind ARM-Prozessoren dafür bekannt, CPU, GPU, Speicher, DSP und verschiedene Modems in einem Die oder Chip zu kombinieren – das nennt man System auf einem Chip (SoC). Diese enge Integration mehrerer Module hat es den ARM-Prozessoren ermöglicht, schnell und effizient zu sein.
Was ist RISC-V?
RISC-V ist ein Open-Standard-ISA, der an der University of California, Berkeley, entwickelt wurde. Diese ISA bringt keine neue Technologie auf den Markt, aber viele spekulieren, dass sie die Zukunft von RISC-basierten Prozessoren ist. Warum ist es also so?
RISC-V hat die Aufmerksamkeit von Unternehmen wie Amazon, Google, Qualcomm, Intel, Rockchip, SiFive, Sony, ZTE und Western Digital auf sich gezogen. Dies liegt daran, dass RISC-V ein offener ISA-Standard ist. RISC-V International (eine gemeinnützige Vereinigung für RISC-V) ermöglicht es jedem, die RISC-V ISA auf seinen Prozessoren zu verwenden, ohne eine Gebühr zu zahlen.
Das Tolle an RISC-V ist seine Fähigkeit, den Befehlssatz basierend auf den Prozessen zu erweitern, die Ihr Chip für ein bestimmtes Produkt benötigt. RISC-V startet nur mit einem Basisbefehlssatz von 47 Befehlen. Diese Anweisungen umfassen alle grundlegenden Funktionalitäten, die ein Chip benötigt, um zu funktionieren und grundlegende Aufgaben zu erledigen.
Designer können dann frei wählen, welche Anweisungen sie dem Basis-Anweisungssatz hinzufügen, um dem Chip alle Funktionen zu geben, die er benötigt, ohne zusätzliche Aufblähungsfunktionen, die er nicht verwenden würde.
Obwohl RISC-V noch ein relativ neuer ISA ist, macht ihn sein Potenzial, kostengünstige und hocheffiziente spezialisierte Chips für verschiedene Anwendungen bereitzustellen, zu einem besonderen ISA.
ARM oder RISC V? Welches ist besser?
ARM und RISC-V sind ISAs, die der RISC-Designphilosophie folgen. Welche ist also besser?
Zum Vergleich hier der Leistungsvergleich zwischen dem P670-Prozessor von SiFive vs. Cortex-A78-Prozessor von Arm:
Wie Sie in der Abbildung sehen können, liegt der Cortex-A78 in Bezug auf die Single-Thread-Spitzenleistung leicht vor dem P670. Obwohl der Cortex-A78 bei der Rohleistung gewinnt, verdoppelt der P670 die Rechendichte des Cortex-A78. Das bedeutet, dass der P670-Prozessor von SiFive eine vergleichbare Single-Thread-Spitzenleistung gegenüber dem Cortex-A78 bietet, der doppelt so groß ist wie der P670.
In diesem Vergleich gewinnt der P670-Prozessor von SiFive den Cortex-A78 von Arm, da er eine vergleichbare Single-Thread-Leistung bei halber Größe liefert. Beachten Sie jedoch auch, dass der Cortex-A78 im Dezember 2020 über Vivo X60 und X60 Pro veröffentlicht wurde, während der P670 erst am 1. November 2022 angekündigt wurde.
Das ist etwa ein zweijähriger Unterschied in Bezug auf Forschung und Entwicklung. Die neuesten Prozessoren von Arm laufen jetzt auf dem ARMv9 ISA und verbessern den ARMv8, den der Cortex-A78 verwendet, erheblich. Zum Vergleich: Die neuesten ARMv9-Prozessoren bieten rund 30 % mehr Leistung und sind 50 % energieeffizienter.
In Bezug auf die Rohleistung sind ARM-Prozessoren also immer noch führend. Da der P670 von SiFive jedoch die doppelte Rechendichte gegenüber dem Cortex-A78 bietet, scheinen RISC-V-Prozessoren eine zu haben Vorteil gegenüber ARM-Prozessoren in Bezug auf tragbare Technologien, die stark von der Verwendung kleinerer Größen profitieren Prozessoren.
RISC, RISC-V und ARM sind unterschiedliche Befehlssatzarchitekturen
Zusammenfassend ist RISC eine Designphilosophie, die weniger Anweisungen verwendet, als Sie auf einem normalen Desktop-Prozessor wie dem x86 finden würden. Durch kürzere und weniger Befehle können RISC-Prozessoren sehr energieeffizient sein.
ARM ist eine auf RISC basierende Closed-Source-ISA, die an Unternehmen für ihre Prozessoren und SoCs lizenziert wird. Die ARM ISA ermöglicht es Arm, Hochleistungs-RISC-Prozessoren wie die M1-Chips von Apple zu entwickeln. Auf der anderen Seite ist RISC-V ein offener ISA-Standard, der auf RISC basiert und mit dem jeder seine eigenen Chips entwerfen kann, ohne Lizenzgebühren zu zahlen. Aufgrund seiner Open-Source-Natur kann der RISC-V-ISA weiter modifiziert und erweitert werden, um spezialisierte Chips für bestimmte Aufgaben herzustellen.
Auch wenn es nicht so wichtig zu sein scheint, wird dieser anhaltende Wettbewerb zwischen ARM und RISC-V sicherlich allen Verbrauchern zugute kommen. insbesondere wenn es um IoT-Geräte, Mikrocontroller, Einplatinencomputer und Handheld-Geräte wie Smartphones und Tablets geht. Und wer weiß, mit Apples M1-Chips als Beweis könnten RISC-basierte Prozessoren tatsächlich früher als erwartet mit x86-Prozessoren konkurrieren.
