Tecnobits - 硬件 - ARM 计算机的特点和优势：你需要知道的一切
ARM 架构以其节能和灵活性而著称，具有简单而强大的 RISC 理念。
ARM 计算机具有电池寿命长、功耗低以及与操作系统和软件兼容性强等特点。
市场趋势表明 ARM 的扩张范围将超越移动设备，征服笔记本电脑、台式机和服务器。
本文邀请您沉浸在迷人的宇宙中 ARM计算机。我们将仔细研究它们的历史、工作原理、实际用途、与其他架构（如英特尔和 AMD 的 x86）的区别以及它们的优势和劣势。
就在几十年前，如果有人提到“处理器”这个词，首先想到的就是像 英特尔 o AMD，以其著名的PC芯片而闻名。然而，近年来，一个新的参与者在该领域崭露头角，彻底改变了我们理解计算机、手机和各种数字设备的方式： ARM处理器。但这种架构背后到底是什么？ 与其他传统处理器相比，它的真正优势是什么？
ARM 处理器如何工作？与 x86 的主要原理和区别
ARM 架构的关键在于 指令集的简单性和效率。基于 RISC 理念，ARM CPU 在单个时钟周期内执行非常基本的操作（加法、减法、数据移动、跳转等），而不是像 CISC（英特尔和 AMD 的 x86 的典型特征）那样执行复杂而长的指令。这意味着 ARM 芯片可以 更少的晶体管，这又意味着：
降低能耗。
减少产生的热量。
降低制造成本。
在较新的设计（例如 ARMv8 和 ARMv9）中， ARM 处理器可以在 32 位和 64 位模式下工作。，在日常任务中匹敌甚至有时超越其 x86 竞争对手的处理能力。这 核心定制 允许每个制造商添加特定的单元、扩展缓存、添加图形协处理器或人工智能等。
还有两种操作模式：
ARM模式：32 位指令，最大功率和性能
拇指模式：16位压缩指令，功耗更低，代码密度更高，非常适合内存受限的设备
简单并不意味着缺乏力量： ARM 的当前版本具有先进的管道、流水线、分支预测和多核。，非常接近最好的 x86 芯片的性能，特别是在能源效率至关重要的任务中。
ARM计算机的主要特点
要充分了解配备 ARM 处理器的计算机的特殊之处，我们必须了解其所有功能。 技术特点在硬件和逻辑架构层面：
RISC架构：指令简单，执行速度快，晶体管更少
核心定制：制造商可以修改设计，集成图形、人工智能、安全性等。
超低能耗：非常适合没有主动冷却系统的便携式设备和设备
32 位和 64 位兼容性：最新一代支持这两种技术，从而提高了速度和内存容量。
缓存和内存效率：集成优化的L1/L2缓存和数据总线
扩展指令支持：Thumb 模式、SIMD 支持（NEON）、浮点单元以及最新型号中的人工智能扩展
开放许可证：任何人都可以通过支付设计许可来开发自己的基于 ARM 的芯片。这导致了产品的种类繁多，并引发了制造商之间的竞争。
广泛的操作系统兼容性：Android、iOS、Windows、Linux、macOS（在最新的 Mac 上）等等
独家内容 - 点击这里 如何制作磨刀器在使用层面上， ARM芯片的普及并不局限于手机和平板电脑。；越来越多的 ARM 电脑、笔记本电脑、迷你电脑、服务器甚至超级计算机都依赖于其效率和可扩展性。
ARM 计算机相对于英特尔和 AMD 的优势
ARM架构相对于传统x86处理器（Intel和AMD）的优势是相当明显的。其优点包括：
无与伦比的能源效率: 用电量 更小，这意味着 延长笔记本电脑的电池寿命并降低服务器的电费。一些最新一代 ARM 芯片的功耗仅为 1W，而传统 x15 芯片的功耗则为 45-86W。
冷却变得简单：通过产生更少的热量， 它们不需要强大的风扇或复杂的散热系统。这使得无风扇设计、更薄、更安静的外壳成为可能。
最低制造价格：更少的晶体管和硅，更容易大规模生产， 降低成本并实现价格实惠的计算机的制造.
灵活性和定制制造商可以根据各种需求创建定制芯片，从非常小的物联网设备到高性能计算机。
不断更新：厂商之间的竞争（苹果、高通、三星、联发科、NVIDIA等） 推动创新并持续提高绩效和效率.
多平台支持：ARM 计算机与 Android、Linux、Chrome OS、Windows 10/11 和 macOS 兼容的情况很常见，这提供了 为开发人员和用户提供极大的多功能性.
这些优势解释了 为什么 ARM 已经征服了移动世界，并在笔记本电脑、可转换电脑、迷你电脑和服务器领域展开激烈竞争。 Apple Silicon 芯片在 Mac 中的应用证明了功率和电池寿命之间可以实现良好的平衡，为其他制造商效仿铺平了道路。
目前的主要缺点和局限性
当然，这也不全是优点。 ARM 计算机也存在需要考虑的局限性。:
软件兼容性有限：许多应用程序（尤其是那些为 x86 设计的应用程序） 它们无法在 ARM 上原生运行。虽然有仿真系统（例如 Apple 的 Rosetta 2 或 Windows 上的 Prism）， 性能可能会受到影响.
在某些情况下降低原始功率：在非常苛刻的任务（专业视频编辑、极限游戏、CAD、高级虚拟化）中，ARM 芯片 它们通常落后于最好的 x86.
依赖于优化：为 充分利用它，开发人员必须为 ARM 创建其应用程序的特定版本。
硬件和零部件供应减少： 即使 正在迅速变化，目前有 市场上 100% 兼容 ARM 的组件和配件选择较少尤其是在欧美。
游戏和定制方面的限制：游戏 PC 通常需要专用 GPU、更多 RAM 和可升级性，而这些在 ARM 上的限制比在 x86 平台上更严格。
独家内容 - 点击这里 孵化器的制作方法然而，随着制造商和开发商越来越依赖 ARM，这些限制的趋势会随着时间的推移而减少。
ARM 处理器的类型和技术演变
ARM 生态系统有多个变体和系列，从最早的 16 位和 32 位芯片到针对服务器、台式机和高端笔记本电脑的最新 64 位芯片。让我们看看其中的主要内容：
ARM1、ARM2、ARM3：历史先驱，广泛应用于早期个人电脑和嵌入式系统
ARM6、ARM7、ARM9、ARM11：功率和效率的逐步发展，具有集成缓存、多媒体支持以及 SIMD 和 Thumb 指令的出现
StrongARM 和 XScale：由 DEC 和 Intel 授权的芯片，在 2000 世纪的 PDA、手机和工业设备中非常流行
Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M：当今最相关的家庭。 Cortex-A 适用于通用应用（智能手机、平板电脑、笔记本电脑），具有单核和多核版本、NEON、TrustZone 和多媒体功能。 Cortex-R 适用于实时系统（汽车、自动化），Cortex-M 适用于低功耗、经济高效的微控制器。
苹果硅：Apple 自己的基于 ARM 的芯片，从 M1 到 M3，具有 Pro、Max 和 Ultra 版本，在运行 macOS 的笔记本电脑和台式机上性能处于领先地位。
Snapdragon的：高通的旗舰系列，广泛应用于手机，现在还用于搭载 Snapdragon X Elite 和新款 Copilot+ PC 的超极本和笔记本电脑。
相关文章：一款新的 Surface Pro 设备出现在中国认证中，预示着将推出由 ARM 驱动的更新。
ARM 上的操作系统和软件兼容性
一个关键方面是 软件兼容性特别是在桌面操作系统和应用程序中：
Android和iOS：系统从一开始就针对 ARM 进行设计，确保在手机和平板电脑上的兼容性和良好的性能。
Linux：广泛支持 Ubuntu、Debian、Arch Linux、Kali、Gentoo、Oracle Linux 等发行版以及 BSD（FreeBSD、NetBSD、OpenBSD）。
macos自 2020 年以来，搭载 Apple Silicon 的 Mac 仅在 ARM 上运行，大多数应用程序都是使用 Rosetta 2 移植或模拟的。
适用于 ARM 的 Windows 10 和 11：改进的版本支持本机应用程序和 x86 仿真，特别是得益于 Windows 11 Copilot+ 及其 Prism 引擎。
独家内容 - 点击这里 如何将笔记本电脑连接到屏幕ARM 计算机目前面临的最大挑战仍然是 桌面应用程序兼容性。虽然许多流行的应用程序已经有原生 ARM 版本，但仍有一些专门的软件需要模拟或未经优化。
市场和最相关的 ARM 计算机制造商
如今，有几家公司和设备在 ARM 计算机市场中脱颖而出，成为潮流引领者：
Apple：其 MacBook、iMac、Mac Mini 和 Mac Studio 基于 Apple Silicon。此外，iPhone、iPad、Apple Watch 和 Apple TV 也使用 ARM。
Microsoft：Surface Pro X 和 Surface Copilot+ 系列中的 ARM 计算机代表了雷德蒙德的承诺，对 Windows 提供原生支持并进行了优化。
高通公司：移动电话领域的领导者 Snapdragon的目前已应用于搭载 Snapdragon X Elite 和 Copilot+ PC 的超极本和笔记本电脑中。
Google：Chromebook 上的 Chrome 操作系统，具有超长的电池寿命和 Android 应用兼容性。
三星、惠普、宏碁、联想：他们提供配备 ARM 芯片和预装 Windows 11 ARM 的笔记本电脑、平板电脑和可转换电脑，优先考虑自主性和轻量级设计。
Raspberry Pi的：这个创客平台将 ARM 带给了数百万用户，促进了编程、机器人技术和物联网的发展。
ARM 和 x86（Intel/AMD）之间的主要区别
对于许多人来说，主要问题是：ARM 处理器与 Intel 或 AMD x86 处理器有何不同？
指令类型：ARM采用RISC，指令简洁、简短； x86 是CISC，具有复杂而长的指令。
每瓦性能：ARM 在能源效率方面表现出色，非常适合电池和无源系统； x86 原始功率可满足高要求任务的要求。
建筑：ARM是模块化、可定制的，x86是比较封闭、同质化的。
软件兼容性：x86 拥有数十年的原生软件，但 ARM 在应用程序和跨平台方面发展迅速。
目标市场：ARM 在移动、物联网领域占据主导地位，并在笔记本电脑和服务器领域不断发展；个人电脑、游戏和传统设备上的 x86。
ARM 计算机的未来：我们能期待什么？
El ARM 的未来 它正在成为笔记本电脑、可转换电脑、迷你电脑以及越来越多的台式机和服务器的一个非常均衡的选择。关键在于激励开发人员优化应用程序并改进仿真，同时保持功率和效率的创新。
苹果继续凭借其硅片和封闭的生态系统引领潮流，而微软、谷歌和其他制造商则押注于扩大 ARM 的兼容性和性能。 趋势是设备越来越轻，具有强大的自主性，并且性能足以满足 90% 的日常使用需求。，而将 x86 的原始功能留在后台。
ARM 正在彻底改变计算领域，它 已经从手机领域的主角转变为计算机和服务器上越来越重要的选择。 选择具有 ARM 核心的设备可以保证高效、多功能以及充满创新的未来。
丹尼尔·特拉萨（Daniel Terrasa）专门研究技术和互联网问题的编辑，在不同数字媒体领域拥有十多年的经验。我曾在电子商务、通讯、在线营销和广告公司担任编辑和内容创作者。我还在经济、金融和其他领域的网站上撰写过文章。我的工作也是我的热情所在。现在，通过我的文章 Tecnobits，我尝试探索技术世界每天为我们提供的所有新闻和新机会，以改善我们的生活。