X86 vs ARM 孰優孰劣？快速帶你認識電腦的大腦 CPU｜趕快tech我 EP8.2.1

我們可以想像一台電腦是由許多硬體組合而成的，不過，你可能不知道，從鍵盤打字到螢幕顯示的過程中，有個不可或缺的角色——中央處理器，也就是 CPU，今天我們就來淺聊一下電腦的大腦，中央處理器（CPU, Central Processing Unit）。

為什麼 CPU 是電腦的大腦？

因為 CPU 主要的工作有算術、邏輯運算，解讀電腦內的每個指令來控制電腦其他硬體的運作。以前言所提及的例子來說，當我們在打字的時候，螢幕上之所以會顯示字，就是因為 CPU 幫我們將輸入的訊號進行運算後輸出。

因此，一台電腦如果沒有 CPU，就好像人空有其他器官（其他硬體）卻沒有大腦（CPU），無法思考和支配其他的器官處理任何的事情。

簡單介紹完 CPU 的概念後，接下來要和大家說明最常見的兩種 CPU，那就是 X86 和 ARM，為什麼 CPU 會有不同的種類呢？這就必須要提及指令集架構的概念。

什麼是指令集架構？我們可以用製造一台機器人來理解：首先，要製造一台機器人，我們會需要設計規範，而像這樣的設計規範放在 CPU 上來說就是指令集架構。也就是說， X86 和 ARM 就是 CPU 兩種不同的設計規範。

這個設計除了明確規範他的外型之外，更重要還要有要規範機器人可以做哪些事情，像是前後左右，也就是所謂的指令，很多的指令合在一起就是指令集。而由於 CPU 最主要的工作就是運算，因此這些指令就是加減乘除，或是辨認不同的訊號。

話說回來，CPU 最常見的兩個種類 X86 和 ARM，最主要的差異其實最就是來自於指令集的不同，X86 採用的是 CISC（complex instruction set computer）也就是複雜指令集，而 ARM 採用的則是 RISC（reduced instruction set computer）簡單指令集。

以製造機器人來說， X86 機器人的指令通常會比較複雜，當想要機器人跳舞的時候，機器人只要執行跳舞這個指令就行。

相較之下，ARM 機器人就只有相較基本的前後左右指令，因此想要讓他跳舞，就沒那麼輕鬆，而是必須執行多個基本指令來達到跳舞的效果。

看到這邊，或許我們會認為 X86 比較便捷，然而，事實上 ARM 卻是為了修正 X86 而出現的產物。早期電腦主要以 X86 為主，因為 X86 只需要用一個指令就能夠執行複雜程式，節省了程式設計師的設計時間。

不過，為了讓一顆 CPU 擁有這麼多複雜的指令，就會需要將更多複雜的電晶體設計在晶片上，隨之而來的就是耗電、高發熱量。此外，要執行複雜的指令前，還是必須要先透過解碼器將複雜的指令轉換成簡單的指令，這樣一來整體上執行工作效率會變得比較差，處理資料速度也會比較慢。

相反的，ARM 因為指令簡單，過往都是運用在手機等功能較不複雜的行動裝置上，所以也不需要複雜的晶片設計，就有了體積縮小、降低功耗、節省成本、提高效能的優點，但是缺點是程式設計師寫一個複雜的指令，就必須要由一長串簡單的指令組合而成。因此開發軟體時間必須拉長，而且軟體也會比較佔容量。

雖然說 ARM 是為了修正 X86 而開發，但實際上，兩者並沒有間並沒有哪個比較好，主要還是取決於廠商採用哪一種處理器開發商品，或許在未來兩者技術成熟後，之間的界線也將模糊。