上周，微软在发布了自有品牌平板电脑Surface。与其它品牌最大的不同在于两个版本配备的竟然是不同架构的处理器，其中ARM架构处理器采用Win8 RT系统，而英特尔X86架构处理器采用的是Win8 Pro系统。在此前的三十几年，两大厂商可以说是井水不犯河水，正是由于有了NVIDIA、微软背后的支持，ARM的腰杆越来越硬，逐渐成为移动设备的首选芯片，直接威胁到英特尔王者的地位。是坐以待毙，还是主动出击？英特尔显然选择后者。


x86与ARM架构差异有多大
无论PC，还是手机、平板电脑，它的核心都是CPU处理器，之所以能高速运算，是因为人们在里面制作了执行各种命令的硬件电路，然后再用一定的逻辑让它按照一定的顺序工作。所谓架构代表了各部件的排列组合方式。虽说从CPU发明到现在，有非常多种架构，从基本的逻辑角度，可以分为两大类——复杂指令集与精简指令集，也就是大家经常看到的CISC与RISC，它们最大的区别在于考虑问题方式的不同，你可以理解为，做同一件事情，使用CISC的指令数比RISC要少。前者追逐高性能，执行高密度的运算任务的时候更具备优势，x86是代表，而后者专注于小尺寸低功耗领域，执行简单重复劳动的时候能占到上风，ARM是代表。


英特尔统治整个产业链长达数十年，其CPU都是基于CISC架构开发的，以增加处理器本身复杂度作为代价，去换取更高的性能，但集成的指令集数量越来越多，给硬件带来的负荷也就越来越大，无形中增加了功耗和设计难度，很难满足平板电脑的设计需求，这才给了ARM崛起的机会。在提供相同的性能的情况下，基于RISC架构下的CPU在功耗上仅仅是基于CISC架构CPU的零头，这得益于RISC架构下精简指令的高效率，将复杂度交给了编译器，但牺牲了程序大小和指令带宽。


技术进化 ARM的野心
智能手机与平板电脑的爆发式增长出乎业界意料，ARM在其中可谓功不可没。和英特尔自产自销处理器不同，ARM采用出售知识产权核的方式对其他公司进行授权，并根据内核的先进程度、可集成程度等特性不同而收取不同的费用，所以它拥有一大批追随者，包括Nvidia、德州仪器、高通、飞斯卡尔、三星，甚至苹果。芯片厂商可以自由选择是否采用ARM提供的NEON多媒体处理引擎，可以改变处理器的制程，降低芯片的功耗提升主频，可以自由配置处理单元的二级甚至三级缓存，加快的处理器的数据交换速度，甚至为处理单元和协核心之间搭建高速通道提供了接口，而在多核方面，只要有实力，可以自由组建A9核心的多核架构，制造出性能强大的多核芯片，更有甚者改变A8本身的工作方式，增加新的指令执行方式创造出了新的A8双核处理器。


正是由于ARM架构出色的性能、低廉的成本和更低的耗电，配合iOS和Android这样的操作系统，才使得便携智能设备广受欢迎。上至数千元的New iPad，下到百元的山寨平板电脑，都把ARM架构处理器作为第一选择，根据统计，它已经占据了32位微处理器市场85%的份额。从默默无闻变得广为人知，ARM一跃成为在移动领域能和英特尔比肩的巨头。


ARM处理器发展历史
我们使用大多数手机和平板电脑采用的是ARM Cortex-A系列的解决方案，这套方案共有5个处理器，分别是A5、A7、A8、A9以及A15，其中A8、A9以及A15都是眼下最流行的。Cortex-A8是第一款基于ARMv7架构的应用处理器，使用了能够带来更高性能、功耗效率和代码密度的Thumb-2技术，首次采用了强大的NEONTM信号处理扩展集，对H.264和MP3等媒体编解码提供加速。Cortex-A9则是主流双核处理器架构，脱胎于上一代的Cortex-A8平台，拥有更高的计算能力和更低的功耗，数据处理能力是Cortex-A8的2.5倍，浮点运提升50%以上，而在可以直接影响CPU工作效率的L2二级缓存上，Cortex-A8能配置的最大值是1MB，而Cortex-A9是8MB。


有不少人认为X86构架不节能但是性能高，ARM构架的芯片节能但是性能低，它们之间为互补的关系，其实这是错误的，因为没有意识到ARM构架的芯片的巨大潜能，长久以来人们对其没有更高的要求，直到移动设备的大爆发，人们开始幻想平板电脑能够替代PC、游戏机、播放器。不久前，ARM推出了Cortex A15，一个内核集群可以有1~4个内核，彼此通过AMBA 4技术互联，单个内核运行频率高达2.5GHz，最多可以拥有8个内核。Cortex A15内核支持一些全新或者改进的特性，比如 Thumb2，它可以为传统的ARM指令提供优化的管理，使所需内存减少30%；改进的NEON技术可以对视频和多媒体处理加速；浮点引擎提供了更加强劲的浮点处理能力；支持1TB的大内存；提高了传统虚拟机的处理速度等等。通过这些改进，Cortex A15内核的性能将在Cortex A9的基础上提高50%。


ARM认为，Cortex A15内核可以与x86架构处理器一争高下，如果在内核数目、运行频率和搭载的功能模块上进一步优化，那么就能在服务器领域和超便携笔记本电脑领域取得新的突破。此前就有消息称，苹果在开发一款配置自行设计的ARM架构笔记本。


Windows8 x86最后的机会
对于英特尔而言，狼外婆终于来了。在短时间内，英特尔的X86架构处理器依然无法在性能功耗比上压倒ARM架构的处理器，这是一个不得不接受的事实。


英特尔Atom Medfield芯片不仅把一切都集成到了一个更小的芯片中，而且生产工艺也从45纳米缩小到了32纳米的晶体管


虽然英特尔祭出了第二代Atom Medfield平台， Atom Z2460集成了绝大多数的功能模块，包括内存控制器、32纳米的CPU核心、PowerVR SGX 540图形核心、512KB二级缓存、来自ImgTec的视频编码/解码引擎、视频输出模块、双通道LPDDR2内存控制器等，但体系结构上强调向前兼容的Atom处理器早已被捆住手脚，相对ARM的Cortex-A9性能优势微弱。虽然从首款x86架构手机联想K800来看，功耗表现还算满意，但眼下能够适配Atom处理器的周边元器件供应商选择太少，整个供应链体系还不成熟，短时间内想要和ARM抢食，尤其在Android系，难度很大。


为此，英特尔转而选择登陆微软Surface平板，也算是最后的机会，因为在微软Windows8平台下，X86架构的处理器具有先天优势，很多人都希望能用上自己顺手的软件，即使是在平板电脑上。为了在性能上体现优势，拉开差距，英特尔甚至将在超级本上使用的22纳米级Ivy Bridge芯片引入到Windows8平板上，对游戏厂商来说，现有的电脑游戏可以在不必大改动下直接放到平板电脑上使用，而各式各样的电脑软件也可以直接安装，还可以有USB 3.0，即便办公室用，加入键盘可以随时变成另类Ultrabook。

编后：ARM如今手头已不仅仅有低功耗这一张王牌，它的持续扩张已经超出英特尔的意料，在各个领域形成竞争局面，就连微软这样的巨头也侧目。虽然英特尔拥有这个星球上最先进的半导体工艺，但追逐极致性能的时代已经过去，PC行业逐渐萎缩，以手机、平板电脑为代表的移动互联网将会成为下一个十年，只有适应市场需求，放下身段更多求变，才能利用自身强大的生态系统，逐步切入，否则即便是微软帮忙，也无法改变英特尔的命运。