手機cpu和電腦cpu為什麼能力相差這麼大?


既然談到了RISC和CISC的指令集,那麼小編先做一個科普再回答這個問題吧!

RISC(精簡指令集計算機,也就是ARM的指令集)和CISC(複雜指令集計算機,也就是X86的指令集)是當前CPU的兩種架構。它們的區別在於不同的CPU設計理念和方法。

早期的CPU全部是CISC架構,它的設計目的是要用最少的機器語言指令來完成所需的計算任務。比如對於乘法運算,在CISC架構的CPU上,您可能需要這樣一條指令:MUL ADDRA, ADDRB就可以將ADDRA和ADDRB中的數相乘並將結果儲存在ADDRA中。將ADDRA, ADDRB中的數據讀入寄存器,相乘和將結果寫回內存的操作全部依賴於CPU中設計的邏輯來實現。這種架構會增加CPU結構的複雜性和對CPU工藝的要求,但對於編譯器的開發十分有利。比如上面的例子,C程序中的a*=b就可以直接編譯為一條乘法指令。今天只有Intel、AMD及其兼容CPU還在使用CISC架構。

RISC架構要求軟體來指定各個操作步驟。上面的例子如果要在RISC架構上實現,將ADDRA, ADDRB中的數據讀入寄存器,相乘和將結果寫回內存的操作都必須由軟體來實現,比如:MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MUL A, B; STR ADDRA, A。這種架構可以降低CPU的複雜性以及允許在同樣的工藝水平下生產出功能更強大的CPU,但對於編譯器的設計有更高的要求。

所以綜上所述簡而言之,CISC架構下的一句代碼在RISC架構下體積至少翻了三倍以上。


既然如此,那麼為什麼又說RISC比CISC效率高呢?

早期的CPU是靠提升複雜性從而提升CPU的性能,主要原因是早期的電腦系統不像現在可以接管80%的電腦核心操作,當時的系統只能說是像計算器一樣的重複調動「介面」而已,這就導致如果想要實現更高級的功能,就必須內部包含更多的指令集(介面),供簡易操作系統進行調動,但是隨著科學的發展CPU的複雜性能已經登峰造極,或者說複雜過度,80%的指令集只存在於20%的場景使用中,而最常使用的不過是存、取、加和這樣的簡單指令,那麼複雜化使得CPU造價、工藝要求極高但是並用不到那麼多,這個時候RISC的優勢就顯現出來了,RISC使用的是那20%常用的指令集,剩下80%的功能依靠指令集疊加產生(也可以看作自己編寫了複雜功能),這也是為什麼基於ARM的安卓系統一定需要底包(linux內核)的存在,相當於是對指令集的擴充,以此實現安卓的複雜功能。

指令集精簡了,沒有用的多餘東西少了,CPU的協調能力就更好了,自然效率也就更高了,所以在傳統意義上來說,RISC的實際效率要高於CISC很多。

手機cpu和電腦cpu為什麼能力相差這麼大?

在了解了這些之後,就有一個很大的問題了,為什麼手機CPU和電腦CPU實際性能卻相差很大呢?明明RISC的實際效率高於CISC很多,現在的電腦為什麼不改用RISC呢?

這個問題就更簡單了,以目前的發展來看,使用RISC的ARM處理器主打低功耗,為了低功耗(移動性能更強)犧牲了性能,一般只有2-5W的功率,但採用CISC的x86卻有60W以上的功率,功率高自然性能表現會更好,但是根據商標,你還是可以輕鬆發現RISC的ARM性能超過X86多少,即使是低功耗情況下,這也是為什麼Intel Atom處理器在移動市場遇冷的原因。

如果ARM主打高性能,功耗修改為60W以上很可能超越現在的處理器,但是,並不會有市場前景。為什麼?究其原因,還是因為指令集太過簡單,這就使得4G的系統文件可能至少需要12G才可以完整描述,而Windows的複雜性使得RISC根本做不到像現在的這麼複雜的系統,如果系統文件有幾百個G,你能接受嗎?

這也是為什麼早期的蘋果電腦使用的是RISC然而後來換用了CISC的原因。


正如題主說的那樣,智能手機CPU在純計算性能方面還沒有達到與PC處理器相媲美的地步,而且差距還蠻大的,保守估計,智能手機處理器性能至少落後於PC處理器大約5年。

然而,這並不是說智能手機CPU是多麼菜,而PC上的CPU是多麼的牛,因為它們的目標是根本不同的。簡單的說,智能手機CPU是以能效比為主,講究的是在單位功耗下的性能,而這個性能足以滿足我們日常大多數的需求,比如看看視頻,瀏覽瀏覽資訊等,而PC上的CPU則主要是以性能為主,盡量達到最優的能力以完成很多複雜的工作,比如各類視頻創作、3D設計等。

一般來說,如果我們談論的是台式機和筆記本電腦CPU,就那是正在討論支持x86的CPU,通常是CISC(複雜指令集計算機)晶元,它包含對更多指令的支持。而智能手機的CPU通常更小,並且支持更少的指令,大多數情況下,在智能手機CPU中,它們屬於RISC(精簡指令集計算機)晶元。你可以想像一下,RISC相當於一個小型精簡的部門,每個單位協調更方便,中間流程少,效率自然就高了,而CISC就像一個部門繁多的大公司,各個部門協調動作起來肯定要困難,流程手續複雜,效率肯定高不了,但是,龐大的的機構能完成更加複雜更加繁重的工作。這麼打比方,應該能明白了吧。

智能手機與輕量級筆記本電腦相比,實際使用時消耗的電量要少得多,假如一個筆記本電腦使用手機上的電池,那麼肯定在一小時內耗盡,另一方面,目前比較優秀的輕量級筆記本電腦,它的功耗也有七八瓦,可是如果手機也是這麼樣的功耗,那一定會熱得你手足無定,勢必怨聲載道,其實現在智能手機的功耗大概在3W甚至更低,以保證你日常正常使用不會過於發燙。

所以說,這些CPU有不同的目標,我們要對它們進行不同的度量,不能片面孤立的評定好壞。因此智能手機不是要善於處理個人電腦擅長的所有事情,而個人電腦也不會試圖處理智能手機擅長的所有事情。


其實這個問題非常簡單,能量消耗和性能之間的均衡問題,Interl,Amd的工程師設計出耗能幾十甚至上百瓦的CPU,必須要比耗能幾瓦的手機CPU性能強悍至少十來倍才合理.。否則intel,amd的工程師都是吃干白飯的。


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