常见CPU架构与RISC-V
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面积最小和能耗极低的 ARM处理器
在M3基础上增加单精度 浮点DSP功能已满足数字 信号控制市场的ARM处理 器
在M0基础上进一步降低 功耗的ARM处理器
超标量设计，配备分支预 测单元，不仅支持单精度 浮点，还增加了硬件双精 度浮点能力，进一步提升 计算机性能和DSP处理能 力主要面向高端嵌入式市 场
常见CPU架构 与RISC-V
IBM 701 CDC 6600 IBM 360 DEC PDP-8 Intel 8008 Motorola 6800 DEC VAX Intel 8086 Intel 80386 ARM MIPS SPARC Power Alpha
CPU架构
诞生时间/年 1953 1963 1964 1965 ntel 1974 1977 1978 1985 1985 1985 1987 1992 1992
ARM架构占最大份额，其他RISC架构的嵌入式CPU 也有不错的表现 ARM架构占最大份额，其他RISC架构的嵌入式CPU 也有不错的表现
MIPS 系 x86 系 Power 系 Alpha 系 ARM 系
什么系
公司名称
龙芯和君正 北大众志，兆芯和海光 中晟宏芯 申威 飞腾，华为海思，展讯和华芯通
型号发布年份 位数源自架构Cortex-A8 2005
32
ARMv7-A
Cortex-A9 2007
32
ARMv7-A
Cortex-A5 2009
32
ARMv7-A
Cortex-A15 2010
32
ARMv7-A
Cortex-A7 2011
32
ARMv7-A
Cortex-A35 2015
64
ARMv8-A
一套指令集支持所有架构。基本指 令子集仅40余条指令，以此为共有 基础，加上其他常用模块子集指令 总指令数也仅10几条
特性 易实现性
RISC-V指令集架构特点总结
x86或ARM架构 硬件实现得复杂度高
RISC-V
硬件设计与编译器实现非常简单 仅支持小端格式 存储器访问指令一次只访问一个元 素 去除存储器访问指令的地址自增自 减模式 规整的指令编码格式 简化的分支跳转指令与静态预测机 制 不使用分支延迟槽（Delay Slot） 不适用指令条件码（Conditionalb Code） 运算指令的结果不产生异常 （Exception） 16位的压缩指令有其对应的普通 32位指令 不适用零开销硬件循环
x86 SPARC MIPS Power Alpha ARM ARC Andes C-SKY
名称
解释 x86是由Intel公司推出的一种复杂指令集（CISC） 是一种非常具有代表性的高性能RISC架构 是一种简洁，优化的RISC架构 在可靠性，可用性和可维护性等方面表现出色。 最早计划采用双核，甚至多核架构的处理器 低功效成本的第一款RISC微处理器 极高的能效比见长，出色的硬件微架构。 高性价比，丰富的多媒体功能和低功效的特点。 高性能，低功耗，高代码密度，易使用等特点。
型号 Cortex-M3 Cortex-M1 Cortex-M0 Cortex-M4 Cortex-M0+
Cortex-M7
发布时间 2004 2007 2009 2010 2012
2014
流水线深度 3级 3级 3级 3级 2级
6级
描述
面向标准嵌入式市场的高 性能低成本的ARM处理器
专门面向FPGA中设计实 现的ARM处理器
Cortex-A32
发布年份 2011 2010 2013 2014 2015 2015
2016
Cortex-A55 Cortex-A75 Cortex-A76 Cortex-A77
2017 2017 2018 2019
位数 64 64 32 32 64 64 32
64 64 64 64
架构 ARMv-8A ARMv-8A ARMv-7A ARMv-7A ARMv-8A ARMv-8A ARMv-8A
领域
服务器（Server）领域 桌面个人计算机（PC）领域 嵌入式移动手持设备（Mobile）领域 嵌入式实时设备（Real Time）领域 深嵌入式（Deep Embedded）领域
主流架构
Intel公司x86架构的高性能CPU占垄断地位
Intel或者AMD公司x86架构的CPU占垄断地位
ARM Cortex-A 架构占垄断地位
ARMv-8A ARMv-8A ARMv-8A ARMv-8A
特点 可以理解维A7的64位版 可以理解维A15的64位版 可以理解维A9的性能提升优化版本 可以理解维A12的进一步性能提升，优化版本 可以理解维A57的性能提升优化版本 可以理解维A72的性能进一步提升优化版本 Cortex-A32处理器是为32位嵌入式应用程序优 化的最低功耗ARMv8处理器
可以理解维A53的功耗进一步提升优化版本
可以理解维A73的功耗提升优化版本 可以理解维A75的性能优化版本 可以理解维A76的性能优化版本
特性 架构篇幅 模块化 可扩展性
指令数目
x86或ARM架构
RISC-V
数千页
少于300页
不支持
支持模块化可配置的指令子集
不支持
支持可扩展定制指令
指令数繁多，不同的架构分支彼此 不兼容
流水线深度 指令发射类型 乱序执行
核数
13级
双发射
乱序执行 1
8级
双发射
乱序执行 1~4
8级
单发射
顺序执行 1~4
15级
三发射
乱序执行 1~4
8级
部分双发射 顺序执行 1~8
8级
部分双发射 顺序执行 1~8
ARM Cortex-A 系列各处理器发布时间和特点
型号 Cortex-A53 Cortex-A57 Cortex-A12 Cortex-A17 Cortex-A72 Cortex-A73
在M3基础上增加单精度 浮点DSP功能已满足数字 信号控制市场的ARM处理 器
在M0基础上进一步降低 功耗的ARM处理器
超标量设计，配备分支预 测单元，不仅支持单精度 浮点，还增加了硬件双精 度浮点能力，进一步提升 计算机性能和DSP处理能 力主要面向高端嵌入式市 场
常见CPU架构 与RISC-V
IBM 701 CDC 6600 IBM 360 DEC PDP-8 Intel 8008 Motorola 6800 DEC VAX Intel 8086 Intel 80386 ARM MIPS SPARC Power Alpha
CPU架构
诞生时间/年 1953 1963 1964 1965 ntel 1974 1977 1978 1985 1985 1985 1987 1992 1992
ARM架构占最大份额，其他RISC架构的嵌入式CPU 也有不错的表现 ARM架构占最大份额，其他RISC架构的嵌入式CPU 也有不错的表现
MIPS 系 x86 系 Power 系 Alpha 系 ARM 系
什么系
公司名称
龙芯和君正 北大众志，兆芯和海光 中晟宏芯 申威 飞腾，华为海思，展讯和华芯通
型号发布年份 位数源自架构Cortex-A8 2005
32
ARMv7-A
Cortex-A9 2007
32
ARMv7-A
Cortex-A5 2009
32
ARMv7-A
Cortex-A15 2010
32
ARMv7-A
Cortex-A7 2011
32
ARMv7-A
Cortex-A35 2015
64
ARMv8-A
一套指令集支持所有架构。基本指 令子集仅40余条指令，以此为共有 基础，加上其他常用模块子集指令 总指令数也仅10几条
特性 易实现性
RISC-V指令集架构特点总结
x86或ARM架构 硬件实现得复杂度高
RISC-V
硬件设计与编译器实现非常简单 仅支持小端格式 存储器访问指令一次只访问一个元 素 去除存储器访问指令的地址自增自 减模式 规整的指令编码格式 简化的分支跳转指令与静态预测机 制 不使用分支延迟槽（Delay Slot） 不适用指令条件码（Conditionalb Code） 运算指令的结果不产生异常 （Exception） 16位的压缩指令有其对应的普通 32位指令 不适用零开销硬件循环
x86 SPARC MIPS Power Alpha ARM ARC Andes C-SKY
名称
解释 x86是由Intel公司推出的一种复杂指令集（CISC） 是一种非常具有代表性的高性能RISC架构 是一种简洁，优化的RISC架构 在可靠性，可用性和可维护性等方面表现出色。 最早计划采用双核，甚至多核架构的处理器 低功效成本的第一款RISC微处理器 极高的能效比见长，出色的硬件微架构。 高性价比，丰富的多媒体功能和低功效的特点。 高性能，低功耗，高代码密度，易使用等特点。
型号 Cortex-M3 Cortex-M1 Cortex-M0 Cortex-M4 Cortex-M0+
Cortex-M7
发布时间 2004 2007 2009 2010 2012
2014
流水线深度 3级 3级 3级 3级 2级
6级
描述
面向标准嵌入式市场的高 性能低成本的ARM处理器
专门面向FPGA中设计实 现的ARM处理器
Cortex-A32
发布年份 2011 2010 2013 2014 2015 2015
2016
Cortex-A55 Cortex-A75 Cortex-A76 Cortex-A77
2017 2017 2018 2019
位数 64 64 32 32 64 64 32
64 64 64 64
架构 ARMv-8A ARMv-8A ARMv-7A ARMv-7A ARMv-8A ARMv-8A ARMv-8A
领域
服务器（Server）领域 桌面个人计算机（PC）领域 嵌入式移动手持设备（Mobile）领域 嵌入式实时设备（Real Time）领域 深嵌入式（Deep Embedded）领域
主流架构
Intel公司x86架构的高性能CPU占垄断地位
Intel或者AMD公司x86架构的CPU占垄断地位
ARM Cortex-A 架构占垄断地位
ARMv-8A ARMv-8A ARMv-8A ARMv-8A
特点 可以理解维A7的64位版 可以理解维A15的64位版 可以理解维A9的性能提升优化版本 可以理解维A12的进一步性能提升，优化版本 可以理解维A57的性能提升优化版本 可以理解维A72的性能进一步提升优化版本 Cortex-A32处理器是为32位嵌入式应用程序优 化的最低功耗ARMv8处理器
可以理解维A53的功耗进一步提升优化版本
可以理解维A73的功耗提升优化版本 可以理解维A75的性能优化版本 可以理解维A76的性能优化版本
特性 架构篇幅 模块化 可扩展性
指令数目
x86或ARM架构
RISC-V
数千页
少于300页
不支持
支持模块化可配置的指令子集
不支持
支持可扩展定制指令
指令数繁多，不同的架构分支彼此 不兼容
流水线深度 指令发射类型 乱序执行
核数
13级
双发射
乱序执行 1
8级
双发射
乱序执行 1~4
8级
单发射
顺序执行 1~4
15级
三发射
乱序执行 1~4
8级
部分双发射 顺序执行 1~8
8级
部分双发射 顺序执行 1~8
ARM Cortex-A 系列各处理器发布时间和特点
型号 Cortex-A53 Cortex-A57 Cortex-A12 Cortex-A17 Cortex-A72 Cortex-A73