博文背景：
最近想學習一些樹莓派的知識，便看了一本書《樹莓派開始，玩轉Linux》，在閱讀此書的時候，順便把其中不懂的知識重新梳理一些，算是作爲自己的讀書筆記了。 有感興趣的同學，可以一起研究學習。畢竟軟件搞久了，真是有點無聊了，接觸一些硬件的知識，反而感覺新穎，真是別有一番滋味了。畢竟一切軟件的載體都是這是硬件，瞭解一些底層說不定可以收穫到意想不到的見解。
你知道iOS、Windows Phone、Android這3大平臺的手機共通點是什麼嗎？除了都可以打電話、傳簡訊、安裝App之外，在硬件架構上最大的共同點，就是這些手機CPU全都是採用ARM架構。現在連Microsoft都相中這塊逐漸成長中的市場大餅，下一代的微軟視窗作業系統Windows 8也將會推出ARM版本，稱爲Windows RT。究竟ARM與行動裝置的關係是什麼？又如何在這競爭激烈的市場中存活下去，逐漸壯大在嵌入式產品的影響力？
在計算機技術的許多變革中，複雜指令集計算機（CISC）過渡到精簡指令集計算機（RISC）體系結構的轉變是很重要的一個方面。正是RISC的出現發展大大推動了 嵌入式系統性能 的提高和功能的完善。
世界上首顆RISC處理器
隨着時間過去，漸漸地發現原本的硬件設計已不符需求，Acorn想要升級機器內的CPU。當時處理器的發展潮流是由8位元轉向16位元，一開始有考慮使用美國國家半導體以及Motorola新的16位元芯片，但是經過評估後，發現2個缺點。
執行上有點慢，中斷的迴應時間太長，而且太貴。
一臺500英鎊的計算機，CPU售價高達100英鎊。
於是只好轉向Intel，要求提供一些80286設計資料以及樣品，但是卻遭到Intel拒絕。這件事情後來直接導致Acorn決定設計自己需要的CPU，由於採用RISC架構的關係，名稱就稱爲Acorn RISC Machine（ARM）。
Acorn於1985年設計出了第一代處理器芯片，稱爲ARM1，由Sophie Wilson設計出類似於6502的指令集，因爲當時Acorn爲英國國家廣播公司BBC所製造的BBC Micro計算機採用MOS 6502處理器，使用類似的指令集有助於縮短開發時間以及技術轉移。Steve Furber則是負責設計硬件實作。ARM1以第二顆處理器的身分，安裝在BBC Micro內部。
ARM1在晶圓設計部分，規格爲3微米制程、2層金屬層、總計2萬5千個晶體管、6MHz運作時脈、消耗功率120mW、芯片面積50mm2。當時Intel的80286使用1.5微米制程、13萬4千個晶體管、6～12Mhz運作時脈，同時這2款處理器都不包含快取。
同年10月，Intel發表80386處理器，與之相比，ARM1顯得功能簡單、能源消耗較少，在效能上不是80386的對手。這一差異導致ARM系列處理器往後的設計路線明顯與Intel不同，Intel持續邁向x86高效能設計，ARM專注於低成本、低功耗的研發方向。
複雜指令集計算機(CISC)
CISC的英文全稱爲“Complex InstrucTIon Set Computer”，即“複雜指令系統計算機”，從計算機誕生以來，人們一直沿用CISC指令集方式。早期的桌面軟件是按CISC設計的，並一直沿續到現在。目前，桌面計算機流行的x86體系結構即使用CISC。微處理器（CPU）廠商一直在走CISC的發展道路，包括Intel、AMD，還有其他一些現在已經更名的廠商，如TI（德州儀器）、IBM以及VIA（威盛）等。在CISC微處理器中，程序的各條指令是按順序串行執行的，每條指令中的各個操作也是按順序串行執行的。順序執行的優點是控制簡單，但計算機各部分的利用率不高，執行速度慢。CISC架構的服務器主要以IA-32架構（Intel Architecture，英特爾架構）爲主，而且多數爲中低檔服務器所採用。
以上，有的甚至超過500條．
精簡指令集計算機(RISC)
RISC的英文全稱爲“Reduced InstrucTIon Set Computer”，即“精簡指令集計算機”，是一種執行較少類型計算機指令的微處理器，起源於80年代的MIPS主機（即RISC機），RISC機中採用的微處理器統稱RISC處理器。這樣一來，它能夠以更快的速度執行操作（每秒執行更多百萬條指令，即MIPS）。因爲計算機執行每個指令類型都需要額外的晶體管和電路元件，計算機指令集越大就會使微處理器更復雜，執行操作也會更慢。
RISC的優點列舉如下：
指令長度固定，方便CPU譯碼，簡化譯碼器設計。
儘量在CPU的暫存器（最快的存儲器元件）裏操作，避免額外的讀取與載入時間。
由於指令長度固定，更能受益於執行線路管線化（pipeline）後所帶來的效能提升。
處理器簡化，晶體管數量少，易於提升運作時脈。比起同時脈的CISC處理器，耗電量較低。
RISC的缺點列舉如下：
複雜指令需要由許多的小指令去完成，程序變得比較大，存儲器也佔用比較多，這在硬盤昂貴，常常使用磁帶儲存的時代來說，是個大缺點。
程序變長，代表着讀取工作變得繁重，需要更多的時間將指令從存儲器載入至處理器內。
這裏也提供一個小小的概念，CISC是在RISC出現之後纔出現的相對名詞，並不是從一開始就有CISC、RISC這2種處理器架構。
RISC和CISC的區別：
處理器的指令集可簡單分爲2種，CISC（complex instruction set computer）以及RISC（reduced instruction set computer）。一開始的處理器都是CISC架構，隨着時間演進，有越來越多的指令集加入。由於當時編譯器的技術並不純熟，程序都會直接以機器碼或是彙編語言寫成，爲了減少程序設計師的設計時間，逐漸開發出單一指令，複雜操作的程序碼，設計師只需寫下簡單的指令，再交由CPU去執行。但是後來有人發現，整個指令集中，只有約20％的指令常常會被使用到，約佔整個程序的80％；剩餘80％的指令，只佔整個程序的20％。於是1979年美國加州大學柏克萊分校的David Patterson教授提出了RISC的想法，主張硬件應該專心加速常用的指令，較爲複雜的指令則利用常用的指令去組合。
（1） 指令系統：RISC 設計者把主要精力放在那些經常使用的指令上，儘量使它們具有簡單高效的特色。對不常用的功能，常通過組合指令來完成。因此，在RISC 機器上實現特殊功能時，效率可能較低。但可以利用流水技術和超標量技術加以改進和彌補。而CISC 計算機的指令系統比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。因此，處理特殊任務效率較高。
（2） 存儲器操作：RISC 對存儲器操作有限制，使控制簡單化；而CISC 機器的存儲器操作指令多，操作直接。
（3） 程序：RISC 彙編語言程序一般需要較大的內存空間，實現特殊功能時程序複雜，不易設計；而CISC 彙編語言程序編程相對簡單，科學計算及複雜操作的程序設計相對容易，效率較高。
（4） 中斷：RISC 機器在一條指令執行的適當地方可以響應中斷；而CISC 機器是在一條指令執行結束後響應中斷。
（5） CPU芯片電路：RISC CPU 包含有較少的單元電路，因而面積小、功耗低；而CISC CPU 包含有豐富的電路單元，因而功能強、面積大、功耗大。
（6） 設計週期：RISC 微處理器結構簡單，佈局緊湊，設計週期短，且易於採用最新技術；CISC 微處理器結構複雜，設計週期長。
（7） 用戶使用：RISC 微處理器結構簡單，指令規整，性能容易把握，易學易用；CISC微處理器結構複雜，功能強大，實現特殊功能容易。
（8） 應用範圍：由於RISC 指令系統的確定與特定的應用領域有關，故RISC 機器更適合於專用機；而CISC 機器則更適合於通用機。
我們經常談論有關“PC”與“Macintosh”的話題，但是又有多少人知道以Intel公司X86爲核心的PC系列正是基於CISC體系結構，而 Apple公司的Macintosh則是基於RISC體系結構 (Macintosh（蘋果電腦的統稱))
CISC與RISC到底有何區別？
從硬件角度來看CISC處理的是不等長指令集，它必須對不等長指令進行分割，因此在執行單一指令的時候需要進行較多的處理工作。而RISC執行的是等長精簡指令集，CPU在執行指令的時候速度較快且性能穩定。因此在並行處理方面RISC明顯優於CISC，RISC可同時執行多條指令，它可將一條指令分割成若干個進程或線程，交由多個處理器同時執行。由於RISC執行的是精簡指令集，所以它的製造工藝簡單且成本低廉。
從軟件角度來看，CISC運行的則是我們所熟識的DOS、Windows操作系統。而且它擁有大量的應用程序。因爲全世界有65%以上的軟件廠商都理爲基於CISC體系結構的PC及其兼容機服務的，象赫赫有名的Microsoft就是其中的一家。而RISC在此方面卻顯得有些勢單力薄。雖然在RISC上也可運行DOS、Windows，但是需要一個翻譯過程，所以運行速度要慢許多。
目前CISC與RISC正在逐步走向融合，PenTIum Pro、Nx586、K5就是一個最明顯的例子，它們的內核都是基於RISC體系結構的。他們接受CISC指令後將其分解分類成RISC指令以便在遇一時間內能夠執行多條指令。由此可見，下一代的CPU將融合CISC與RISC兩種技術，從軟件與硬件方面看二者會取長補短。