CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器三部分組成，擔(dān)負(fù)處理指令、執(zhí)行操作、控制時(shí)間、處理數(shù)據(jù)四大作用，如果沒(méi)有CPU，工業(yè)主板將無(wú)法工作。

X86和ARM的區(qū)別

1、目前CPU主要由X86和ARM兩大架構(gòu)。不同架構(gòu)間的差距非常大，而從最基本的邏輯角度來(lái)分類(lèi)的話，可以被分為兩大類(lèi)，即 “復(fù)雜指令集”與“精簡(jiǎn)指令集”系統(tǒng)，也就是“CISC”與“RISC”。 X86工業(yè)主板與ARM工業(yè)主板最主要區(qū)別是前者使用復(fù)雜指令集（CISC)，而后者使用精簡(jiǎn)指令集（RISC），這也是為何X86工業(yè)主板比ARM工業(yè)主板在性能方面要快得多、強(qiáng)得多。

2、X86工業(yè)主板的功耗要比ARM工業(yè)主板的高。功耗和CPU制造工藝相關(guān)。ARM的CPU主要是由專(zhuān)業(yè)制造商生產(chǎn)，而Intel是由自己的工廠制造。一般來(lái)說(shuō)后者比前者的工藝領(lǐng)先一代。如果同樣的設(shè)計(jì)，造出來(lái)的處理器應(yīng)該是Intel的更緊湊，如一個(gè)是22納米，一個(gè)是28納米，同樣功能肯定是22納米的耗電更少。那為何反而ARM工業(yè)主板的功耗比X86工業(yè)主板的低呢？ 這跟CPU設(shè)計(jì)有關(guān)。

CPU設(shè)計(jì)又分為前端和后端設(shè)計(jì)，前端設(shè)計(jì)體現(xiàn)了CPU的構(gòu)架，復(fù)雜指令集和精簡(jiǎn)指令集的區(qū)別是通過(guò)前端設(shè)計(jì)體現(xiàn)的。后端設(shè)計(jì)處理電壓，時(shí)鐘等問(wèn)題，是耗電的直接因素。那后端是怎么影響耗電的？晶體管耗電主要兩個(gè)原因：一個(gè)是動(dòng)態(tài)功耗，一個(gè)是漏電功耗。動(dòng)態(tài)功耗是指晶體管在輸入電壓切換的時(shí)候產(chǎn)生的耗電，而所有的邏輯功能的0/1切換，歸根結(jié)底都是時(shí)鐘信號(hào)的切換。如果時(shí)鐘信號(hào)保持不變，那么這部分的功耗就為0。即所謂的門(mén)控時(shí)鐘(Clock Gating)。而漏電功耗可以通過(guò)關(guān)掉某個(gè)模塊的電源來(lái)控制(Power Gating)。當(dāng)然，其中任何一項(xiàng)都會(huì)使得時(shí)鐘和電源所控制的模塊無(wú)法工作。區(qū)別在于，門(mén)控時(shí)鐘的恢復(fù)時(shí)間較短，而電源控制的時(shí)間較長(zhǎng)。此外，如果單條指令使用多個(gè)模塊的功能，在恢復(fù)功能的時(shí)候，并不是最慢的那個(gè)模塊的時(shí)間，而可能是幾個(gè)模塊時(shí)間相加，因?yàn)檫@涉及到一個(gè)上電次序(Power Sequence)的問(wèn)題，也就是恢復(fù)工作時(shí)候模塊間是有先后次序的，不遵照這個(gè)次序，就無(wú)法恢復(fù)。而遵照這個(gè)次序，就會(huì)使得總恢復(fù)時(shí)間很長(zhǎng)。所以在后端這塊，可以得到一個(gè)結(jié)論，為了省電，可以關(guān)閉一些暫時(shí)不會(huì)用到的處理器模塊。但是也不能輕易的關(guān)閉，否則一旦需要恢復(fù)會(huì)讓完成某個(gè)指令的時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，總體性能顯然降低。同時(shí)，子模塊的門(mén)控時(shí)鐘和電源開(kāi)關(guān)通常是設(shè)計(jì)電路時(shí)就決定的，對(duì)于操作系統(tǒng)是透明的，無(wú)法通過(guò)軟件來(lái)優(yōu)化。

再來(lái)看前端。ARM的CPU有個(gè)特點(diǎn)，就是亂序執(zhí)行能力不如X86。換句話說(shuō)，就是用戶在使用工控機(jī)時(shí)，其操作是隨機(jī)的，無(wú)法預(yù)測(cè)的，造成了指令也無(wú)法預(yù)測(cè)。X86為了增強(qiáng)對(duì)這種情況下的處理能力，加強(qiáng)了亂序指令的執(zhí)行。此外，X86還增強(qiáng)了單核的多線程能力。這樣做的缺點(diǎn)就是，無(wú)法很有效的關(guān)閉和恢復(fù)處理器子模塊，因?yàn)橐坏╆P(guān)閉，恢復(fù)起來(lái)就很慢，從而造成低性能。為了保持高性能，就不得不讓大部分的模塊都保持開(kāi)啟，并且時(shí)鐘也保持切換。這樣做的直接后果就是耗電高。而ARM的指令強(qiáng)在確定次序的執(zhí)行，并且依靠多核而不是單核多線程來(lái)執(zhí)行。這樣容易保持子模塊和時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)閉，顯然就更省電。

3、在操作系統(tǒng)兼容方面，幾乎所有X86硬件平臺(tái)都可以直接使用微軟的視窗系統(tǒng)及現(xiàn)在流行的幾乎所有工具軟件，所以X86工業(yè)主板在系統(tǒng)兼容性方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

ARM幾乎都采用Linux的操作系統(tǒng)，而且?guī)缀跛械挠布到y(tǒng)都要單獨(dú)構(gòu)建自己的系統(tǒng)，與其他系統(tǒng)不能兼容，這也導(dǎo)致其應(yīng)用軟件不能方便移植，也制約了ARM的發(fā)展和應(yīng)用。Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)后，統(tǒng)一了ARM架構(gòu)工控機(jī)的操作系統(tǒng)，使新推出基于ARM架構(gòu)的工控機(jī)系統(tǒng)有了統(tǒng)一的、開(kāi)放式的、免費(fèi)的操作系統(tǒng)，為ARM的發(fā)展提供了強(qiáng)大的支持和動(dòng)力。

X86和ARM的發(fā)展

兩者不具備可比性，X86無(wú)法做到ARM的功耗，而ARM也無(wú)法做到X86的性能。在服務(wù)器、工作站以及其它高性能運(yùn)算等應(yīng)用方面，不考慮功耗和使用環(huán)境等條件，X86占了優(yōu)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；但受功耗、環(huán)境等條件制約且工作任務(wù)固定的情況下ARM就占有很大的優(yōu)勢(shì)。