ARM、RISC-V、x86 的差異:比較指令集架構
ARM、RISC-V、x86 是三種指令集架構(ISA),是軟體與處理器之間的約定。ARM 與 RISC-V 是 RISC 式的設計,x86 則是歷經數十年成長而來的 CISC 式設計。最大的差異在於誰能製造,以及軟體生態的規模。x86 在個人電腦與伺服器上占優勢,ARM 在智慧型手機上占優勢,並正擴展到筆記型電腦與伺服器。RISC-V 是開放標準,在嵌入式領域快速擴展。
| 項目 | ARM | RISC-V | x86 |
|---|---|---|---|
| 設計理念 | RISC。載入/儲存架構 | RISC。載入/儲存架構,且模組化 | CISC。有許多複雜指令,也能使用記憶體運算元 |
| 指令長度 | 64 位元模式(AArch64)下固定為 32 位元 | 32 位元,另有選用的 16 位元壓縮指令 | 可變,1〜15 位元組 |
| 通用暫存器 | 31 個(AArch64) | 32 個(x0 恆讀為 0) | 16 個(x86-64) |
| 授權 | 專有。企業須向 Arm 公司取得授權,並支付費用與權利金 | 開放標準。任何人都能免授權費製造晶片 | 專有。實際上只有 Intel 與 AMD 製造 x86 處理器 |
| 模組性 | 有應用(A)、即時(R)、微控制器(M)等設定檔 | 小型的基本部分,再加上選用的擴充(乘法、浮點數、向量等) | 歷經數十年持續加入擴充(SSE、AVX 等)。舊軟體也能繼續執行 |
| 軟體生態 | 成熟。行動裝置、Linux、Apple 晶片的 Mac、Windows on Arm | 快速成長中。在嵌入式與 Linux 上特別強 | 最大。尤其是 Windows 與傳統的桌上型電腦、伺服器軟體 |
| 主要優勢 | 電源效率,以及從微控制器到伺服器的廣泛涵蓋 | 容易客製化,且沒有授權費 | 高單執行緒效能與軟體相容性 |
| 主要用途 | 智慧型手機、平板電腦、Apple 的 Mac、雲端伺服器、嵌入式 | 嵌入式與 IoT、加速器、教育、新型伺服器 | 個人電腦、伺服器、工作站 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。