主流的 CPU 架构有哪些？X86、ARM、Power 等架构各有什么优劣？

<section id="nice" style="font-size: 16px; padding-right: 10px; padding-left: 10px; word-break: break-word; overflow-wrap: break-word; line-height: 1.25; font-family: Optima-Regular, Optima, PingFangTC-Light, PingFangSC-light, PingFangTC-light; letter-spacing: 2px; background-image: linear-gradient(90deg, rgba(50, 0, 0, 0.05) 3%, rgba(0, 0, 0, 0) 3%), linear-gradient(360deg, rgba(50, 0, 0, 0.05) 3%, rgba(0, 0, 0, 0) 3%); background-size: 20px 20px; background-position: center center;"><h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);">主流的 CPU 架构有哪些？X86、ARM、Power 等架构各有什么优劣？</span></h2> <blockquote style="border-top: none; border-right: none; border-bottom: none; border-image: initial; font-size: 0.9em; overflow: auto; border-left-width: 3px; color: rgb(106, 115, 125); padding-top: 10px; padding-bottom: 10px; padding-left: 20px; margin-bottom: 20px; margin-top: 20px; border-left-color: rgb(216, 156, 246); background: rgb(244, 238, 255);"> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; font-size: 14px; word-spacing: 2px; margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; color: black; line-height: 26px;">最近 CPU 很火，特别是国产 CPU。而且不仅品牌繁多，连架构都有不少？ 那么成熟的架构都有哪些？各自又有什么优劣？</p> </blockquote> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">好多哦，但我觉得你的问题应该是主流 CPU<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E6%8C%87%E4%BB%A4%E9%9B%86&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">指令集</a>有哪些，而不是架构有哪些。同一 CPU 指令集，也有好多架构的。我就当你问的是 CPU 指令集。当红的：</p> <h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);">x86</span></h2> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">优势：大量，海量桌面、服务器软件兼容，软件生态钢钢地；劣势，CPU 设计的兼容包袱太重，成也萧何，败也萧何。在指令代码向前兼容的设计刚需下，Intel 走得举步维艰，越来越难，直到 AMD 另辟蹊径，不再刻意提升单核性能，而是转向多核互联能力、性能。但这两家都没敢向不兼容再迈一步。Intel 自己试探过不兼容，至少不那么兼容，搞安腾 IA64，结果 over 了，反过来被迫求 AMD 授权，这个跟头记到了 Intel 基因里面，估计 AMD 也赢得刻骨铭心，所以 Intel 后来做 atom 时，死抱兼容大腿，结果一败再败，让 ARM 趁机上位。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">劣势：刚才已经说了，兼容包袱太重，设计可运作空间太小，Intel 和 AMD 一起努力，一次次战术成功已经无法挽回战略失败的预期，尽管现在看起来还不能谈已经走向末路，但走下坡路是难免的。</p> <h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);">ARM</span></h2> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">优势：RISC 设计之初就是与生俱来的精简，实现低功耗更容易，同时没有什么历史包袱，自从成功绑定 google 搞起了 Linux，ARM，Google，Andriod 联盟，大有将老牌 Wintel 联盟掀翻在地的趋势（在移动领域，这已经是无可争议的事实，差别只是踏上多少只脚的问题），但在处理强度要求比较高的服务器领域，RISC 理念导致的问题也不少。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">劣势：低功耗设计，从根基因就是单核强度不高。不能说完全独立设计，摆脱<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">低功耗</a>基因，只挂名 ARM 指令集而走高强度道路不可以，而是这样一来，和设计两款完全不同的 CPU 有何区别？单纯指令集兼容在跨大域（移动领域、台式机/个人机领域、服务器领域，中间隔着一层）的竞争中，并无太多优势，因为两者的应用几乎 100%不同，没有兼容需求。因此 ARM 可以霸占移动领域，可以上攻台式机，个人机领域，但再上一层去打服务器领域，还要走好久，至少本人不看好 10 年之内 ARM 可以在服务器领域干掉 x86。更进一步说，10 年前 ARM 试图在服务器领域干掉 x86 没成功，10 年后的今天再次发起的冲锋依然看不出来新意，唯一的机会也许在中国强制去 Intel。但同样，类似场景，IT 领域尚未见行政路线强扭商业趋势而成功的先例。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">除了当红炸子鸡，紧跟着的就是小童星和过气老戏骨。</p> <h2 style="font-weight: bold; font-size: 22px; margin-top: 20px; margin-right: 10px; margin-bottom: 0px;"><span style="font-size: 18px; display: inline-block; padding-left: 10px; border-left: 5px solid rgb(145, 109, 213);">RISC-V 小童星的代表，将 RISC 的精简做到了极致。</span></h2> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">优势：和 ARM 类似，ARM 有的优势它全有，看起来唯一问题是还太年轻，没历史积累，可跑的东西太少，但在本身软硬件厂商集成度极高，碎片化不敏感的嵌入式领域，欠缺的大概只是时间，为啥同样的基因，ARM 打不过 RISC-V？因为 RISC-V 便宜，举个例子：买 ARM CPU 成本里包含设计 IP 的费用，如果 RISC-V 也能跑，尽管 ARM 总总好，成本低到一定程度就低不下去了，而 RISC-V 可以，因为不需要或者需要更少的设计费用，可以说 RISC-V 支持“合法盗版”。例如某个嵌入式产品厂商，开始可能用通用 ARM CPU 去攒设备，当自身产品达到一定规模，利润增长乏力之时，自然而然会想到从山寨 CPU 里面<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E8%9A%8A%E5%AD%90&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">蚊子</a>腿刮油，可山寨的 CPU，最能降低成本的非 RISC-V 莫属，更何况对特定嵌入式应用，全功能的 ARM 自身可能太重，太强大，好多应用甚至只需要实模式跑一跑精简 OS 内核的代码就可以，其它东西对应用无用，但 ARM 减不下去而 RISC-V 没问题，任意裁剪。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">劣势：碎片化应用的东西，注定了无法做大，黑蚂蚁群落永远是蚂蚁群落，但无论如何也不会组成军团蚁横扫天涯。嵌入式领域既然无统一的应用兼容需求，那大家碎片彻底互不兼容就好了，为什么要统一为一个标准呢？又有什么动力能让大家完全统一？如果不是有编译器，mini OS 的统一需求，是不是 RISV-V 都不一定呢。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">由此推断，RISC-V 是永恒的童星，即长不大，也不能长大。</p> <ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; font-size: 15px; list-style-type: circle;"> <li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">与 RISC-V 相比，IBM 的 Power 就是过气老戏骨了，戏里肯定不是主角，甚至你都不知道他的存在，但其实在每一出戏里，你都能找到他人群背后低头吃盒饭的身影</section></li></ul> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">优势：尚余成熟的服务器应用软件生态，某种意义上说在服务器领域，能跑在 x86 上的应用，基本上都能找到可以在 IBM Power 上跑的版本，无论是开源的，还是闭源的。CPU 自身性能，目前十有八九是追不上 Intel 了，但多核、多 CPU 构成的服务器总体性能，不能说超过 x86 最高端，但至少互有胜负，RISC 架构在某些数据吞吐、交易场景，超过 Intel 也不是没可能。在很多传统商用环境，CPU、服务器、操作系统在设计上，还是有很多可圈可点之处，例如高可靠 RAS 等等。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">劣势：由于没有海量的出货量支撑，以及在 IBM 宁要利润不要市场的老派商人价值观指导下，无论 CPU 还是服务器，比 Intel 性能差不多对标产品的价格都是翻翻再翻翻的。价格高，基本上是一切劣势中最卑劣的，拥有一票否决权。如果能拿到廉价的 Power 以及 Power 服务器，其实廉颇虽老，也能再干几碗干饭的。可惜，IBM 在 Power 服务器前挖出大坑，架上高墙，便宜的 OpenPower 服务器跑不了传统 AIX 闭源应用，只有 IBM 自己出的原装 Power 太君或者合资公司贴牌的 Power 伪军才可以，利润护城河是有了，市场没了，真不知道这么做最后的得失是否值得。</p> <ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; font-size: 15px; list-style-type: circle;"> <li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">MIPS 龙芯。如果 IBM Power 算老戏骨，还有观众看演技，MIPS 一系的龙芯大概就是为了<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E7%BA%A8%E7%BB%94%E5%84%BF%E5%AD%90&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">纨绔儿子</a>，60 岁的老爷子出来客串小鲜肉赚钱养家。不但自身独木难支，观众看到的也都是情怀。</section></li></ul> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">优势：除了自主（怀疑这个就没意思了），还有什么呢？团队是伟大的，有技术的，全面的，从编译器到 CPU，甚至服务器，台式机，可以搞全套的，但怎么能让用户去使用？本人技术有限，我不知道，也想不出来。可以做军工专用，定制专用，这都是没问题的，仅仅<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E6%B4%9B%E5%85%8B%E5%B8%8C%E5%BE%B7%E9%A9%AC%E4%B8%81&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">洛克希德马丁</a>一家不也是能养出世界最大的工业软件设计集团么？但商用领域，特别是通用计算机产品，找不到 MIPS 在此有所作为的<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E4%BB%B7%E5%80%BC%E7%82%B9&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">价值点</a>。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">劣势：除了优势，都是劣势。</p> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">剩下的，大概都是遗骸吧，只有刨坟掘墓的时候，能看到。</p> <ul style="margin-top: 8px; margin-bottom: 8px; padding-left: 25px; font-size: 15px; list-style-type: circle;"> <li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">SPARC，现在只有<a href="https://www.zhihu.com/search?q=%E5%AF%8C%E5%A3%AB%E9%80%9A&amp;search_source=Entity&amp;hybrid_search_source=Entity&amp;hybrid_search_extra=%7B%22sourceType%22:%22answer%22,%22sourceId%22:2226787865%7D" style="overflow-wrap: break-word; color: rgb(145, 109, 213); font-weight: bolder; border-bottom: 1px solid rgb(145, 109, 213);">富士通</a>在搞，曾经的飞腾也有 SPARC 版本，现在飞腾已经转 ARM</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; color: rgb(1, 1, 1); font-size: 14px;">Alpha，当你看到 AMD yes 的时候，DEC 的 alpha 团队就在对你微笑，但是 Alpha 没了，只剩灵魂永生。</section></li></ul> <p style="padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; line-height: 26px; font-size: 14px; word-spacing: 2px;">以上是我了解的 CPU，及个人看法。</p></section>