平板电脑系统X86架构和ARM构架性能分析对比

2021-08-23 13:17:32 admin 7

平板电脑系统X86架构和ARM构架性能分析对比

平板电脑系统构架中,X86架构用的是复杂指令集(CISC),强调高性能,更适合台式机、服务器;ARM架构用的是精简指令集(RISC),X86 CISC是一种为了便于编程和提高记忆体访问效率的芯片设计体系,强调低功耗,更适合智能手机、平板电脑、物联网等移动端设备。X86做不到ARM的功耗,ARM做不到X86的性能,今天重点讨论下两大构架可以覆盖的终端应用领域进行对比、分析。这类型的应用一定是终端应用,通常有下面几个特征: 

X86工业平板电脑

1、系统的工作性质比较固定(如:POS、ATM、车载电脑系统、多媒体广告播放系统、视频监控系统,以及众多的信息接收、控制系统和专业的工控系统等等); 

2、应用环境比较恶劣,如:温度变化很大,高温超过40度,低温达零下20度;多尘、潮湿等; 

3、有一定的应用数量,但数量不是很大。 

这部分的应用领域传统上是由X86结构的低功耗工控机(系统)实现的,但近几年ARM系统的飞速发展,特别是Android操作系统出现后,ARM + Android大有取代x86系统占领(低功耗)终端应用领域的趋势。我们在考虑这种应用对比时根据ARM和X86的特性,主要还考虑以下因素: 

1、性能:如果ARM系统的性能能满足应用需求时,建议尽可能采用ARM结构的产品,否则考虑X86的产品。注意在这里我们要强调的是:不要将两个系统的绝对性能进行比较,而是以能否您的应用特点为标准进行分析。 

2、应用数量:如果您的应用数量太少,您可能根本不值得独立开发一套应用系统,但如果您的应用数量达到几百甚至过千时,您是值得考虑自己开发一套新的系统的。因为:ARM的开发成本和制造成本相对比较低,如果有几百个以上终端应用,应该可以分摊掉开发成本。 
如果选用X86结构的系统,根本不应该考虑单独开发一套专用系统(因为开发成本太高,可能是ARM的10倍),而是在市场上筛选出最接近您需求的产品,以避免高昂的硬件开发成本,和今后的制造成本。

3、操作系统:ARM的操作系统通常是单独建立一个自己的Linux系统,且系统与系统间不能兼容,这严重制约了ARM的应用扩展,但Android出现后,系统兼容的屏障正逐步消失,促进了系统以及应用软件的兼容,大大扩大了ARM应用软件的的数量同时扩大了其应用空间。 

4、功耗以及功耗延伸的系列问题ARM的优势是功耗低,其实低功耗还意味着: 

1)稳定性高:因为功耗越高电子元器件的稳定性和可靠性越差,对低功耗的产品只要选择好外围元件的品质,系统的稳定性不会有太大问题; 

2)散热成本低和可以考虑更小的产品体积:对高功耗的产品不可避免要考虑散热问题,而散热设备(或器件)的存在,有制约了产品的体积,对某些场合的应用构成致命的制约。但ARM的功耗 < 1W,完全不用考虑散热问题。

3)功耗低对供电电源的要求低:几乎所有电子产品,(在同等条件下)功耗越高对电源的要求越高,电源的成本就越高 。

4)功耗低电池的续航时间长。

5)功耗低对抗环境伤害的能力强:低功耗产品因为不用考虑散热,可以将产品密封保护起来,但高功耗产品必须散热,甚至需要风扇帮助散热,这样必然使很多的元件和线路裸露在空气中,被空气中的尘埃、湿气、酸碱物质等腐蚀。

5、软件开发成本问题:ARM的操作系统很小(精简)不可能带很多工具,通常基于ARM的软件大多用C或JAVA开发,其成本会比基于X86系统的高。而且对大多数ARM而言,因其操作系统不一样,软件业不能在两个系统中自由互换使用,但一般来说:用C或JAVA编写的软件只需在ARM平台的操作系统中编译一下就可以移植过去。但对Android系统开发的软件,只要能在某台ARM设备中运行,就可以在另一台基于同样系统的设备中运行。

6、硬件的开发成本:ARM实际上在CPU芯片中已经整合了几乎所有功能,几乎所有线路按原理图直接拉出就可以了,需要扩展的部分一般不多,所以其开发成本会比较低,通常三五万就可以了。
但X86的外围线路很多,需要相当经验的工程师,而且还有BIOS等设计,所以X86主板的设计费用会比较高,通常要二三十万。

7、硬件的制造及应用成本:无论ARM或X86主板其制造成本都是由元件和加工费构成,通常一片ARM的主板价格与一片X86主板的价格差不多,但ARM是一片可以独立使用的产品,x86主板通常还要加上:CPU、内存、硬盘甚至还有显卡。 另外X86还要配上一个电源,这个电源比ARM的电源要贵很多。

所以:明显X86在硬件方面的成本比ARM高得多。总结上面对比,X86系统和ARM系统应该是两个完全不同领域的应用,如果功能单一又受到环境制约的应用,如:POS、ATM、多媒体广告机(现已经有ARM+DSP的产品)、车载电脑终端等应用,应该首先考虑ARM方案,ARM方案与X86相比,其功耗和成本占有很大优势。