平板電腦系統(tǒng)X86架構(gòu)和ARM構(gòu)架性能分析對(duì)比

在平板電腦系統(tǒng)構(gòu)架中，X86架構(gòu)用的是復(fù)雜指令集（CISC），強(qiáng)調(diào)高性能，更適合臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器；ARM架構(gòu)用的是精簡(jiǎn)指令集（RISC），X86 CISC是一種為了便于編程和提高記憶體訪問(wèn)效率的芯片設(shè)計(jì)體系，強(qiáng)調(diào)低功耗，更適合智能手機(jī)、平板電腦、物聯(lián)網(wǎng)等移動(dòng)端設(shè)備。X86做不到ARM的功耗，ARM做不到X86的性能，今天重點(diǎn)討論下兩大構(gòu)架可以覆蓋的終端應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行對(duì)比、分析。這類型的應(yīng)用一定是終端應(yīng)用，通常有下面幾個(gè)特征： 

1、系統(tǒng)的工作性質(zhì)比較固定（如：POS、ATM、車載電腦系統(tǒng)、多媒體廣告播放系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及眾多的信息接收、控制系統(tǒng)和專業(yè)的工控系統(tǒng)等等）； 

2、應(yīng)用環(huán)境比較惡劣，如：溫度變化很大，高溫超過(guò)40度，低溫達(dá)零下20度；多塵、潮濕等； 

3、有一定的應(yīng)用數(shù)量，但數(shù)量不是很大。 

這部分的應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)上是由X86結(jié)構(gòu)的低功耗工控機(jī)（系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)的，但近幾年ARM系統(tǒng)的飛速發(fā)展，特別是Android操作系統(tǒng)出現(xiàn)后，ARM + Android大有取代x86系統(tǒng)占領(lǐng)（低功耗）終端應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢(shì)。我們?cè)诳紤]這種應(yīng)用對(duì)比時(shí)根據(jù)ARM和X86的特性，主要還考慮以下因素： 

1、性能：如果ARM系統(tǒng)的性能能滿足應(yīng)用需求時(shí)，建議盡可能采用ARM結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，否則考慮X86的產(chǎn)品。注意在這里我們要強(qiáng)調(diào)的是：不要將兩個(gè)系統(tǒng)的絕對(duì)性能進(jìn)行比較，而是以能否您的應(yīng)用特點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。 

2、應(yīng)用數(shù)量：如果您的應(yīng)用數(shù)量太少，您可能根本不值得獨(dú)立開(kāi)發(fā)一套應(yīng)用系統(tǒng)，但如果您的應(yīng)用數(shù)量達(dá)到幾百甚至過(guò)千時(shí)，您是值得考慮自己開(kāi)發(fā)一套新的系統(tǒng)的。因?yàn)椋篈RM的開(kāi)發(fā)成本和制造成本相對(duì)比較低，如果有幾百個(gè)以上終端應(yīng)用，應(yīng)該可以分?jǐn)偟糸_(kāi)發(fā)成本。 
如果選用X86結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，根本不應(yīng)該考慮單獨(dú)開(kāi)發(fā)一套專用系統(tǒng)（因?yàn)殚_(kāi)發(fā)成本太高，可能是ARM的10倍），而是在市場(chǎng)上篩選出最接近您需求的產(chǎn)品，以避免高昂的硬件開(kāi)發(fā)成本，和今后的制造成本。

3、操作系統(tǒng)：ARM的操作系統(tǒng)通常是單獨(dú)建立一個(gè)自己的Linux系統(tǒng)，且系統(tǒng)與系統(tǒng)間不能兼容，這嚴(yán)重制約了ARM的應(yīng)用擴(kuò)展，但Android出現(xiàn)后，系統(tǒng)兼容的屏障正逐步消失，促進(jìn)了系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件的兼容，大大擴(kuò)大了ARM應(yīng)用軟件的的數(shù)量同時(shí)擴(kuò)大了其應(yīng)用空間。 

4、功耗以及功耗延伸的系列問(wèn)題ARM的優(yōu)勢(shì)是功耗低，其實(shí)低功耗還意味著： 

1）穩(wěn)定性高：因?yàn)楣脑礁唠娮釉骷姆€(wěn)定性和可靠性越差，對(duì)低功耗的產(chǎn)品只要選擇好外圍元件的品質(zhì)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不會(huì)有太大問(wèn)題； 

2）散熱成本低和可以考慮更小的產(chǎn)品體積：對(duì)高功耗的產(chǎn)品不可避免要考慮散熱問(wèn)題，而散熱設(shè)備（或器件）的存在，有制約了產(chǎn)品的體積，對(duì)某些場(chǎng)合的應(yīng)用構(gòu)成致命的制約。但ARM的功耗 < 1W，完全不用考慮散熱問(wèn)題。

3）功耗低對(duì)供電電源的要求低：幾乎所有電子產(chǎn)品，（在同等條件下）功耗越高對(duì)電源的要求越高，電源的成本就越高 。

4）功耗低電池的續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)。

5）功耗低對(duì)抗環(huán)境傷害的能力強(qiáng)：低功耗產(chǎn)品因?yàn)椴挥每紤]散熱，可以將產(chǎn)品密封保護(hù)起來(lái)，但高功耗產(chǎn)品必須散熱，甚至需要風(fēng)扇幫助散熱，這樣必然使很多的元件和線路裸露在空氣中，被空氣中的塵埃、濕氣、酸堿物質(zhì)等腐蝕。

5、軟件開(kāi)發(fā)成本問(wèn)題：ARM的操作系統(tǒng)很小（精簡(jiǎn)）不可能帶很多工具，通常基于ARM的軟件大多用C或JAVA開(kāi)發(fā)，其成本會(huì)比基于X86系統(tǒng)的高。而且對(duì)大多數(shù)ARM而言，因其操作系統(tǒng)不一樣，軟件業(yè)不能在兩個(gè)系統(tǒng)中自由互換使用，但一般來(lái)說(shuō)：用C或JAVA編寫的軟件只需在ARM平臺(tái)的操作系統(tǒng)中編譯一下就可以移植過(guò)去。但對(duì)Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的軟件，只要能在某臺(tái)ARM設(shè)備中運(yùn)行，就可以在另一臺(tái)基于同樣系統(tǒng)的設(shè)備中運(yùn)行。

6、硬件的開(kāi)發(fā)成本：ARM實(shí)際上在CPU芯片中已經(jīng)整合了幾乎所有功能，幾乎所有線路按原理圖直接拉出就可以了，需要擴(kuò)展的部分一般不多，所以其開(kāi)發(fā)成本會(huì)比較低，通常三五萬(wàn)就可以了。
但X86的外圍線路很多，需要相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的工程師，而且還有BIOS等設(shè)計(jì)，所以X86主板的設(shè)計(jì)費(fèi)用會(huì)比較高，通常要二三十萬(wàn)。

7、硬件的制造及應(yīng)用成本：無(wú)論ARM或X86主板其制造成本都是由元件和加工費(fèi)構(gòu)成，通常一片ARM的主板價(jià)格與一片X86主板的價(jià)格差不多，但ARM是一片可以獨(dú)立使用的產(chǎn)品，x86主板通常還要加上：CPU、內(nèi)存、硬盤甚至還有顯卡。 另外X86還要配上一個(gè)電源，這個(gè)電源比ARM的電源要貴很多。

所以：明顯X86在硬件方面的成本比ARM高得多。總結(jié)上面對(duì)比，X86系統(tǒng)和ARM系統(tǒng)應(yīng)該是兩個(gè)完全不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如果功能單一又受到環(huán)境制約的應(yīng)用，如：POS、ATM、多媒體廣告機(jī)（現(xiàn)已經(jīng)有ARM+DSP的產(chǎn)品）、車載電腦終端等應(yīng)用，應(yīng)該首先考慮ARM方案，ARM方案與X86相比，其功耗和成本占有很大優(yōu)勢(shì)。