为啥arm架构比x86 x64省电？

你问的这个问题，其实挺有意思的，也是很多人关注的。为啥 ARM 架构的芯片相比于 x86（特别是你说的 x86_64，也就是我们常说的 64 位 x86 架构，比如 Intel 的酷睿系列或者 AMD 的锐龙系列）能更省电？这事儿说起来，得从好几个层面聊聊，不是一个简单的“一点”就能概括的。

我尽量把里头的门道给你讲透了，让你有个更直观的理解。

一、设计哲学和目标用户不同：根本上的差异

这是最核心的一点。ARM 和 x86 的诞生之初，目标就不一样。

ARM：移动优先，低功耗是生命线。最早的 ARM 芯片是为了掌上电脑、手机这些电池供电的设备设计的。在这些设备上，续航能力就是王道，谁能撑的时间长，谁就更有竞争力。所以，ARM 从一开始就把“如何用最少的电做出足够的功能”这件事情刻在了基因里。它的指令集（Instruction Set Architecture，ISA）设计得就偏向于精简和高效。
x86：桌面/服务器为王，性能是第一追求。比如 Intel 和 AMD，它们一开始的主要战场是台式机、笔记本和服务器。这些设备要么插着电源，要么电池容量大，所以它们更倾向于“用更强的性能去完成任务”，哪怕为此消耗的电力多一些。当然，随着笔记本的普及，x86 也在努力优化功耗，但它的架构底子是为高性能服务的。

二、指令集架构 (ISA) 的不同：RISC vs. CISC

这是技术上的关键区别。

ARM：精简指令集计算机 (RISC)。它的指令集设计得非常简单、数量少，而且每条指令都完成一个非常具体、简单的操作。这就像我们平时说话，用最少的字把意思表达清楚。
优点：
指令译码简单：每条指令都很简单，芯片在执行前翻译（译码）指令时，硬件电路更简单，需要的晶体管更少，自然就更省电。
流水线效率高：指令执行过程可以更好地拆分成一个个独立的阶段，同时处理多条指令的不同阶段，效率高。
硬件设计更简单：减少了复杂电路的需求，整体功耗就能降低。
x86：复杂指令集计算机 (CISC)。它的指令集非常庞大，一条指令可以完成很多复杂的操作，比如直接从内存读取数据，进行计算，然后再写回内存，这在一个指令里就完成了。
优点：
代码密度高：完成相同任务，可能只需要更少的指令条数，从理论上看可以减少内存访问。
缺点（对于功耗来说）：
指令译码复杂：需要更复杂的硬件来解析这些指令，消耗更多能量。
乱序执行压力大：为了提高效率，x86 处理器会采用很多“乱序执行”技术，让处理器在执行指令时“跳来跳去”，找到可以并行的指令。但这需要大量的侦测和管理逻辑，功耗也随之增加。

打个比方：

想象你要搬一箱东西：

ARM (RISC)：我会让你先拿起箱子，再走到门口，再放下箱子。每一步都简单明了。
x86 (CISC)：我可能说，“把这个箱子搬到隔壁房间去。” 你听完这句话，需要先理解“搬”、“箱子”、“隔壁房间”，然后自己规划怎么做：先提起，再关门，再开门，再放下。这个过程更复杂，中间需要更多思考和协调。

虽然 x86 现代的处理器在内部会将复杂的 CISC 指令拆解成一系列更简单的 RISC 指令来执行，以获得 RISC 的好处。但这个“拆解”的过程本身就需要额外的电路和功耗，而且整个架构仍然是围绕着 CISC 的基础设计的。

三、核心数量和设计策略：

ARM：以多核心、低频率、高效能核（如 CortexA 系列中的 A5x、A7x 等）为主。很多 ARM 芯片会采用大小核（Big.LITTLE）技术，有高性能的大核心处理繁重任务，也有许多低功耗的小核心处理日常轻量级任务。这样，在不需要高性能时，只开启小核心，就能大幅节省电力。而且，单个核心的频率通常不像高性能 x86 CPU 那么高。
x86：通常更侧重于少数几个性能强大的核心，并且频率往往更高。为了追求极致性能，x86 处理器通常会把更多的晶体管用在增强单个核心的性能上，比如更深的流水线、更复杂的预测单元、更大的缓存等。这使得单个核心的峰值性能非常高，但相应的功耗也更高。

打个比方：

想象一下交通：

ARM (小核+大核)：像是有很多小型电动车在城市里跑短途，油耗低。偶尔需要跑长途或拉重货时，再换上大功率的燃油车。这样整体的油耗就控制得很好。
x86 (高性能核心)：像是一辆辆跑车，起步快，加速猛，但平时开起来油耗就比较高。

四、缓存设计和内存管理：

虽然这不是最主要的因素，但也有影响。

ARM：通常在缓存设计上会更倾向于减少功耗，例如采用更小的缓存或者在低负载时关闭部分缓存。
x86：为了支持其复杂的指令集和高性能需求，往往需要更大、更复杂的缓存结构，这也会带来额外的功耗开销。

五、制程工艺和封装技术：

这个就比较普遍了，不仅仅是 ARM 和 x86 独有。但可以理解为，越先进的制程工艺（比如台积电的 7nm、5nm、4nm 等）能让芯片在同等性能下功耗更低，或者在同等功耗下性能更强。ARM 生态在这方面也非常积极，很多 ARM 芯片制造商与领先的晶圆厂合作紧密，能更早地应用最新的制程技术。而 x86 的 Intel 曾经在制程工艺上有所落后，这在一定程度上也影响了其能效比的提升。

总结一下，ARM 能在很多场景下比 x86 更省电，主要归功于：

1. 基因里的移动优先设计：从诞生之初就以低功耗为核心目标。
2. 精简指令集 (RISC)：硬件设计更简单，译码和执行效率更高，功耗更低。
3. 灵活的大小核设计：能根据负载动态调整核心使用，优化功耗。
4. 更侧重于能效比而非纯粹的峰值性能：在设计上找到了一个更平衡的点。

当然，随着技术发展，x86 也在不断进步，比如 Intel 的 Ecores (Efficientcores) 引入，就是一种借鉴 ARM 大小核思路的尝试。未来两者之间的界限可能会越来越模糊，但目前来看，尤其是在对功耗和续航要求极高的移动设备和一些嵌入式领域，ARM 的优势还是非常明显的。

所以，并不是说 x86 不行，而是它们各自有擅长的领域和侧重点。ARM 在便携性、长续航方面有天然的优势，而 x86 在传统的桌面和高性能计算领域仍然是主流。

网友意见

原答案没有在原理上解释 ARM 为什么比 X86 更省电，所以我在做完本科毕业设计后准备重写一下该部分内容

我的本科毕业设计为在 FPGA 上使用 VerilogHDL 制作一个 CPU 软核，虽然做的是最简单的 RISC-V，但是其实在做的过程中多多少少也有了解 Intel X86 这边的 ISA 设计

下面我具体从原理上来分析一下 X86(IA-32) 存在的一些设计问(shi屎)题(shan山)

为了描述准确性并且与 x86_64 做区分，下文统一使用 IA-32 替代容易引起歧义的 X86，IA-32 通常指的是兼容 Intel 386 系列 CPU 的指令集，目前绝大部分 X86 CPU 都支持 IA-32 （即使这个 CPU 是 64-bit 的）

不定长指令

目前主流的 ARM，MIPS，RISC-V 几乎都是定长指令集

然而 IA-32 是著名的不定长指令集，意味着单发射架构下其取指令效率将会很低

来看看 IA-32 这边，opcode 存在 1-bit 或者 2-bit 的情况，mod-r/m 存在有和没有的情况，s-i-b byte 也存在有和没有的情况，后面的 address displacement 和 immdiate 不仅仅存在有和没有的情况，还存在 4，2，1，0 bytes 这 4 种情况。

然而你以为这就完了？

再来看看有 prefix 的情况

IA-32 是支持以上四种 prefix 同时附加在一条指令前面，甚至不要求顺序，意味着会有 4! 种情况

所以 Intel 的指令长度是不等长

有人说不等长好办，我解码出上一条指令，然后再根据上一条指令的长度计算下一条指令该从哪个内存地址取指令就好了呗。那你再想想，隔壁 ARM 如果用的双通道 2 * 64-bit = 128-bit 内存位宽，一个周期可以同时取出 4 条定长指令，你 IA-32 一个周期才取出一条，或者干脆连一条指令都取不完，例如四个 prefix 全上，immediate 是 full-size 的 32-bit，那你还得等下一个周期

其实这还不算最糟糕的，最糟糕的是不定长指令会经常导致内存不对齐，内存不对齐意味着上一条指令读取了 128-bit 里面的 112-bit，而下一条指令可能是 144-bit，意味着你得先取剩下的 16-bit，再取一个完整的 128-bit，再取一个 16-bit，如果内存是单通道 32-bit，那你算算需要跨多少个 DRAM 周期？

而定长指令集或者半定长指令集（例如只存在 32-bit 和 16-bit 两种长度的就叫半定长指令集）做内存对齐则方便很多，遇到 32-bit 和 16-bit 交错取指令的情况下，只需要编译器或者 CPU 自动插入一个 16-bit 的冒泡或者 NOP 指令，就能让下一条指令对齐

然而你会说，那我要速度，我做多发射总可以吧。当然可以。

那么问题就来了，同样是多发射，ARM 用 128-bit 的内存位宽可以一个 cycle 发射 4 条 32-bit 的指令，并且这里的 4 发射 decoder 利用率是百分之百，即每个发射窗口的指令都确保是有效指令，即有效做功/总做功=100%。

IA-32 这边由于指令不定长，运气好如果全是 1-byte opcode 的单字节指令，128-bit 的内存位宽可以发射 128/8=16 条指令，速度比 ARM 快多了，这也是通常所说的 CISC 指令密度高的原因。

然而也有运气不好的时候，遇到一条 128-bit 的指令，只有 offset=0 的这个 decoder 能解码出一条有效指令并且发射到后端 EU（Execute Unit），剩下 15 个 decoder 全部都在做无用功，此时能耗效率为 1/16=0.0625，即 6% 的能耗效率，这耗电量，大家心里应该有个数吧。

8086 兼容模式（real mode，实地址模式）

成也萧何败也萧何。

Intel X86 系列 CPU 的发家本领就是极强的兼容性，碰上 Windows 这个同样及其看重兼容性的操作系统，wintel 这个软硬件组合才在多轮技术革新中存活到现在。没有客户，尤其是没有商业客户能够接受某一天更换到性能更好的 CPU 之后，之前写的一切软件都无法运行。

龙芯总设计师在论文中提到过，现代软件的设计成本极大，而相对来说 CPU 量产后的单位成本其实并不高，一块 CPU 几千块钱，然而一套工业软件的研发费用可能是数百甚至数千万，编译这些软件所使用的 gcc 等编译器又是无数社区工程师对某一特定指令集架构进行日积月累迭代优化完成的，相对来说在 CPU 层面做兼容比把成千上万的高价值软件和编译器重写一遍要更加划算。

而对 x86 16-bit real mode 的兼容一做就是几十年，一直保持到现在。

虽然现在 UEFI 已经有人提议可以脱离real mode，直接以保护模式运行，但是不怕一万就怕万一，IA-32 的 CPU 服务于全球客户，这里面无法避免会有需要用到 real mode 的客户，也无法避免现在还有的设备在用 CSM BIOS，CSM BIOS 在 POST 以及引导 OS 阶段仍然处于 real mode 下

这一系列兼容 real mode 的数字电路，包括经典的 Code Segment << 4 + IP，A20 地址线取模等 feature 都得一直保持兼容性直到现在

这些电路的存在，也会微小地增大面积和耗电

过时指令

BCD 编码是一种现在看来很过时的编码方式（有更好的解决方式，例如 SRAM LUT 查找表，软件译码）

但是 IA-32 为了兼容性仍然不得不继续保留这些过时的指令。

你可能会问，现在这些指令还有程序在用吗？其实你每时每刻每分每秒都在用它，因为电脑的时钟其实就是用 BCD 编码存储在主板的 CMOS 芯片内。还有很多上古时代的软件，谁知道他们还在不在用这些指令。CPU 仍然要为这些过时的指令做译码逻辑单元。

冗余的标志位

其实标志位仍然是为了增加指令密度而设计，例如 Zero Flag 配合 CX 专用寄存器可以使得某些指令的 opcode 变短并且无需携带立即数

像 RISC-V 就移除了标志位设计，因为 RISC-V 对程序员可见的通用寄存器高达 31 个，也不存在 CX 这种专用寄存器，完全可以在通用寄存器里面用条件判断和大小比较指令判断是否溢出或者结果是否为 0

由于 IA-32 没有类似于 ARM Cortex 的 bit-band 概念，所以同样不得不为这些 Flags 的 SET 和 RESET 操作单独设计多个 opcode，同样占用了宝贵的指令空间和芯片面积与功耗

非统一寻址

无论是 RISC-V 还是 ARM ，他们对外设都是统一寻址，即将外设挂载到某个特定的内存地址上，若需要对这些外设进行操作，直接像读写普通内存一样读写这些地址即可。

然而同样是历史原因，Intel 选择了 I/O 和 Memory 非统一寻址。虽然 I/O 和 Memory 共用 address 和 data 总线，但是会通过 IO/M 引脚的高低电平进行寻址方式切换。

为了区分这两种寻址方式，IA-32 又不得不为这些内存地址设计一系列的指令，包括 byte，word 等不同宽度的指令，并且软件设计也将变得复杂

最令人头疼的是有一些设备是内存寻址，又有一些设备是 I/O 寻址，设计与管理非常割裂。

X87 FPU

早期集成电路资源紧张，很多客户又用不到浮点运算，所以 Intel 干脆把 FPU 单独做成一个 co-processor 协处理器。然而与这个协处理器通信又和普通外设还不太一样，IA-32 专门为它设计了一系列机制，包括 CPUID，中断错误，I/O 地址，功能引脚（PEREQ, BUSY, ERROR）等，毕竟自家的产品，搞特殊化嘛还是可以理解，只是没想到这个特殊化又成为了一个兼容性包袱，让本就复杂的 IA-32 指令集在复杂度上雪上加霜。

TSS 任务硬切换

其实 Linux 等主流 OS 似乎早就不再用 IA-32 的任务硬切换机制，改用软件实现了。然而这一系列复杂的指令仍然将一直存于 IA-32 之中。

其实 IA-32 的很多设计都有当时的历史原因，例如存储芯片价格昂贵导致很多指令是尽可能做更多事情或者隐式包含更多信息（例如DS，CX，AX等专用寄存器），并且由于兼容性，很多 feature 加上之后就不可能再移除了，导致无形之中为这些现在看起来很差劲的设计付出一些功耗和复杂度的取舍。

因为有些 feature 你不做，客户一定不会用到，但是你一旦做了，那么总有客户会用到，你就不能在后续的版本移除了。

像 AMD 仅仅移除了极少一部分指令，就导致 Win98 无法安装与运行，进而使得一些软硬件开发行业的客户不敢购买 AMD 的 CPU，因为指不定哪天又来个指令集上的缺斤短两导致程序运行出错或者不稳定，那就麻烦了，宁愿贵一点钱买 Intel ，就当买个保险。

ARM 相对来说有后发制人优势，抛弃了很多现在看来没有意义的烂设计。而且在服务器等对多核与能效比优先于单核性能领域的场景来说确实有更大优势。

当然现在无论是 ARM 还是 Intel CPU 后端实际上都是解码成 uop 进行运行，在后端上差别已经很小了。

IA-32 这些功耗上的问题，更多是针对超低功耗领域而言的，例如一个 100W 功耗的 CPU，多出 0.5W 功耗浪费在这些历史设计上其实无伤大雅，但是对于手机等嵌入式设备，总共满载才 1W，而这些过时的历史设计就浪费了 0.5W，相比来说一半的能源浪费还是非常值得重视的，这也是为什么你不会在智能手表等领域上看到有搭载 Intel X86 CPU 的情况发生。

指令集是指令集，架构是架构。

英特尔以前有ARM的产品线，而且是性能最好的。

后来砍了，然后第二年苹果开始做iPhone，这都是命。

X86处理器可以把功耗做很低，不要性能呗。

顺序的ATOM用落后的工艺，也上了手机，联想K900

但是生态系统不行，软件原生支持ARM，X86下性能打折，X86做手机就不行了。

实际上，在英特尔退出平板的时候，core m平板一度是市面上最快的安卓平板。

当时，英特尔的移动处理器和苹果最新的A系列差不多，高于ARM公版的处理器，只是安卓系统不支持，性能打折。

在支持X86支持得好的安卓APP下，英特尔比当时的高通快很多。功耗也不高。

后来ARM架构飞速进步。

苹果到了A9处理器，大核心的规格已经是桌面级别了。

如果苹果拉高频，用8个大核。那么从A9到A13的功耗都能上桌面。

ARM公版进步也很快A15和A57功耗爆炸，但是A72，A75，A76，A77都不错。

A76的规格放到前几年，也是桌面级别了。

另外，工艺上，台积电虽然玩数字游戏，但是到现在真实密度也超过英特尔了。

同水平的架构，主流ARM处理器的工艺更好，功耗更低。

目前上市的处理器，英特尔和AMD优先考虑性能，苹果和ARM要更顾及功耗，即使设计水平差不多，最后出来的产品也会有差异。

但是，这不代表苹果的ARM不能做高性能，也不代表英特尔和AMD不能做低功耗。

不做，是因为生态系统被对方占据，出力不讨好。

其实，当年我很希望英特尔能通过补贴，把X86安卓的生态发展起来。

如果发展起来，桌面和移动端生态系统就可能统一，手机可以直接跑x86 Windows。用Windows积累多年的生态系统。

可惜英特尔财报顶不住，没坚持下去。

反对 @昌维的高赞答。x86的兼容性负担是很重没错，但这并非ARM省电的原因。

如果生产工艺相同，频率相同的两个CPU，功耗的由参与计算的晶体管数量决定。今天的CPU，以Intel的Skylake架构为例，单个核心（不含LLC）晶体管数量大概在150M左右，而x86的几个里程碑产品，晶体管数量分别是：

8086：29K^[1]
80386：275K^[2]
P5：3.1M-4.5M(P55C)^[3]

所谓的兼容性负担，也就是早期使用现在几乎不用的指令，基本是P5之前已经出现，而且386之前占大部分，整个CPU才这么点晶体管，这几个指令才用了几个？另外80386以及之前的CPU都是不带FPU的，实现FPU消耗的晶体管更多。今天的CPU，整数指令的执行单元消耗的晶体管，大概占不到2%，具体到这些因为兼容性而保留下来的指令的实现部分，真没有几个。

此外今天CPU的功耗控制粒度非常细，每个指令的实现电路的晶体管，在没有对应指令执行时消耗的功耗完全可以忽略。从这个角度来说，这些老旧指令的实现并不会影响CPU功耗，即便在执行对应指令时，因为都是早期的16位指令和极个别32位指令，功耗比流行的64位整数/浮点指令、128-512位的SIMD指令更低。

正面回答一下题目：

ARM架构不一定比x86省电。

严格来说，ARM和x86都是指令集架构，说白了就是硬件和软件之间的接口定义，本身并没有功耗一说。而即便是具体实现这些指令集的CPU微架构，不同的微架构CPU的功耗，或者相同微架构但使用不同生产工艺生产的CPU，甚至同一个CPU设定了不同的工作频率，功耗都是不同的。一定要说ARM和x86两种指令集对于功耗的影响，也就是x86是变长指令，解码单元的实现需要消耗更多的晶体管而已。但反过来，因为x86是变长指令，指令更紧凑，大量指令吞吐时，FETCH单元的负载要比ARM低一些。

x86和ARM相对比较接近的两个微架构，是Cortex-A77和AMD的Zen2，虽然细节上有很多差异，但都是取指、译码、调度、执行、回写几个大模块，最核心的执行单元部分都是整数、浮点、LS分离，整数部分都是4ALU，浮点都是2个SIMD单元。

同样是台积电7nm工艺，AMD的3990X，64核心满载，频率3.46GHz。Core耗电197W，平均单个核心3.078W；整体耗电279W，平均单个核心4.36W^[4]。而2.845GHz的骁龙865，跑单线程的SPECfp2006，功耗是3.06W^[5]。按照功耗和频率的立方成正比关系，假设3990X和865一样以2.845GHz运行，3990X单个核心功耗1.711W，整体平均2.423W。这样算下来x86的3990比ARM的865更省电。性能方面，如果直接按照频率和SPEC2006得分计算的话，2.845GHz的865略强于单核睿频最高4.7GHz的同样是Zen2架构的3950X，大概是整数高10%，浮点高5%，但功耗比3990X高25%。

当然，这样计算相当不严谨，因为除了核心外的部分，3990X是四通道DDR4，64个核心共享；而865跑SPEC是单个核心独占LPDDR5。但反过来，3990X的设计还需要考虑核心睿频到4.35GHz时候运行，使用了19级流水线；而865不超过3GHz，只用了13级流水线。

事实上，ARM在移动端因为电池容量无法做到高频，服务器端不少场合更看重Throughput性能也可以用低主频换取更低的功耗来容纳更多的核心；而x86大量的桌面应用更看重响应时间而不得不牺牲功耗来换取高频，所以给大家的印象就是x86更耗电而已。这是生态问题，而不是指令集架构问题。

此外，ARM天才的大小核设计，在处理一些简单任务以及待机时功耗更低，对于使用电池的移动设备来说可以大幅延长续航时间，这才是微软Surface X使用ARM CPU最重要的原因——也因此Intel也在学习模仿，已经流出的消息中LakeField、Alder Lake都是大小核搭配的架构。

参考

^WiKi:Intel 8086 https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_8086
^WiKi:Intel 80386 https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_80386
^WiKi:P5 (microarchitecture) https://en.wikipedia.org/wiki/P5_(microarchitecture)
^AnandTech: The 64 Core Threadripper 3990X CPU Review https://www.anandtech.com/show/15483/amd-threadripper-3990x-review/2
^Anandtech：The Snapdragon 865 Performance Preview https://www.anandtech.com/show/15207/the-snapdragon-865-performance-preview-setting-the-stage-for-flagship-android-2020/2

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小企业不缴纳社保的原因确实很复杂，涉及到经济、法律、管理、观念等多个层面。以下是一些主要原因的详细阐述：一、经济压力与成本考量直接成本高昂：这是最直接也是最主要的原因。企业需要为员工缴纳的社保包括养老保险、医疗保险、失业保险、工伤保险和生育保险（部分地区已合并）。企业承担的缴费比例通常不低，.............
为啥大陆武侠剧如胡军版天龙八部，李亚鹏版笑傲江湖比TVB拍的好那么多，抖音上人就像喜欢无脑吹TVB?

你提出的这个问题非常有意思，也触及到了很多人心中的疑惑。关于大陆武侠剧和TVB武侠剧的优劣之争，确实是一个长期存在且备受关注的话题。抖音上“无脑吹”TVB的现象也普遍存在。我们来试着从几个维度，详细地分析一下为什么你会觉得胡军版《天龙八部》和李亚鹏版《笑傲江湖》等大陆武侠剧，在某些方面比TVB的剧要.............
为啥天坑是生化环材土木水利，别的专业不坑吗？

“天坑专业”这个说法，通常指的是那些在就业市场上相对不太景气，毕业生起薪较低，或者对口岗位较少，需要花费更多时间和精力去寻找合适工作的专业。生化环材（生物、化学、环境、材料）和土木水利，之所以经常被列入“天坑”之列，并非意味着这些专业本身没有价值，而是因为它们在当前的经济社会发展背景下，面临着一些普.............