當(dāng)您聽(tīng)到“ARM主板”一詞時(shí)，您可能會(huì)想知道它與大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)中使用的典型x86主板有何不同。事實(shí)是，ARM主板在從智能手機(jī)和平板電腦到服務(wù)器和嵌入式系統(tǒng)等各種應(yīng)用中越來(lái)越受歡迎。但是什么讓它們脫穎而出？為什么越來(lái)越多的行業(yè)轉(zhuǎn)向基于ARM的解決方案？

本文我們將深入探討ARM主板的世界，解釋它們的架構(gòu)、優(yōu)勢(shì)以及為什么它們是許多現(xiàn)代計(jì)算設(shè)備的首選解決方案。無(wú)論您是開(kāi)發(fā)人員、技術(shù)愛(ài)好者還是想要了解基于ARM的系統(tǒng)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)的人，這篇文章都將為您提供所需的所有信息。

什么是ARM主板？

ARM主板是使用ARM架構(gòu)處理器(CPU)作為中央處理單元的主板。ARM代表高級(jí)RISC機(jī)器，是一系列以低功耗和高效率而聞名的CPU，非常適合嵌入式設(shè)備、移動(dòng)電話、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用甚至高性能計(jì)算。

與占據(jù)臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦市場(chǎng)主導(dǎo)地位的英特爾和AMD的x86處理器不同，ARM處理器采用RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算）架構(gòu)。這使得它們?cè)谔幚怼⒛苄Ш陀美矫嬗兴煌?/p>

ARM主板如何工作？

ARM主板的核心是基于ARM的CPU，它執(zhí)行指令以在系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行各種任務(wù)。這些主板通常設(shè)計(jì)為支持多個(gè)外圍設(shè)備、內(nèi)存和存儲(chǔ)選項(xiàng)，就像傳統(tǒng)的x86主板一樣。然而，關(guān)鍵的區(qū)別在于ARM處理器的效率和它設(shè)計(jì)運(yùn)行的應(yīng)用程序。

基于ARM的系統(tǒng)采用片上系統(tǒng)(SoC)配置，其中不僅CPU，而且GPU（圖形處理單元）、RAM和其他組件都集成到單個(gè)芯片中。這種設(shè)計(jì)具有緊湊性和成本效益，使ARM主板成為許多移動(dòng)和嵌入式設(shè)備的熱門(mén)選擇。

ARM主板的主要優(yōu)勢(shì)

1.能源效率

ARM主板的突出特點(diǎn)之一是其低功耗。ARM處理器的設(shè)計(jì)非常高效，與x86處理器相比，可顯著節(jié)省功耗。這對(duì)于電池壽命至關(guān)重要的應(yīng)用（例如智能手機(jī)、筆記本電腦和嵌入式系統(tǒng)）尤為重要。

基于ARM的設(shè)備通常功耗較低，同時(shí)提供足夠的處理能力來(lái)執(zhí)行媒體播放、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和運(yùn)行復(fù)雜算法等任務(wù)。因此，使用ARM主板的設(shè)備可以運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間而無(wú)需頻繁充電。

2.成本效益

ARM主板通常比x86主板更便宜，因此對(duì)于注重預(yù)算的開(kāi)發(fā)人員和企業(yè)來(lái)說(shuō)，ARM主板是一個(gè)有吸引力的選擇。片上系統(tǒng)(SoC)設(shè)計(jì)減少了對(duì)額外組件的需求，有助于降低制造成本。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，這意味著更低的生產(chǎn)成本，進(jìn)而意味著更實(shí)惠的最終產(chǎn)品。

對(duì)于那些希望構(gòu)建經(jīng)濟(jì)高效的設(shè)備的人來(lái)說(shuō)（無(wú)論是用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目還是原型），ARM主板都提供了具有競(jìng)爭(zhēng)力的性?xún)r(jià)比。

3.緊湊輕巧的設(shè)計(jì)

由于將多個(gè)組件集成到單個(gè)芯片中，ARM主板往往比傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)主板緊湊得多。這種緊湊的設(shè)計(jì)對(duì)于智能手機(jī)、平板電腦甚至智能手表等移動(dòng)設(shè)備至關(guān)重要，這些設(shè)備需要節(jié)省空間，同時(shí)又不犧牲功能。

在嵌入式系統(tǒng)中，通常要考慮尺寸限制，而ARM主板則提供了滿(mǎn)足空間和性能要求的解決方案。

4.可擴(kuò)展性

ARM主板的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其可擴(kuò)展性。無(wú)論您是需要用于簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低功耗解決方案，還是需要用于服務(wù)器或高性能計(jì)算設(shè)置的強(qiáng)大解決方案，都有各種各樣的ARM處理器可滿(mǎn)足您的需求。制造商可以從一系列ARM芯片中進(jìn)行選擇，例如用于通用計(jì)算的Cortex-A系列或用于微控制器和嵌入式系統(tǒng)的Cortex-M系列。

這種可擴(kuò)展性使ARM主板成為從消費(fèi)電子到工業(yè)自動(dòng)化等各個(gè)行業(yè)的多功能解決方案。

ARM主板的應(yīng)用

ARM主板用途廣泛。讓我們來(lái)探討一些常見(jiàn)的主板：

1.智能手機(jī)和平板電腦

ARM處理器在移動(dòng)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位已不是什么秘密。大多數(shù)現(xiàn)代智能手機(jī)、平板電腦和可穿戴設(shè)備都使用基于ARM的處理器。這些設(shè)備受益于ARM的低功耗，這對(duì)于延長(zhǎng)電池壽命至關(guān)重要。Apple（擁有A系列芯片）、三星和高通等制造商在其設(shè)備中使用ARM處理器，以最小的能耗提供出色的性能。

2.嵌入式系統(tǒng)

ARM主板廣泛用于嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為執(zhí)行特定任務(wù)而設(shè)計(jì)的計(jì)算系統(tǒng)。這些設(shè)備包括家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、自動(dòng)化機(jī)器和醫(yī)療設(shè)備等。ARM的低功耗和緊湊尺寸使其成為這些應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樾阅堋⑿屎涂臻g都是重要因素。

3.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場(chǎng)取得了巨大增長(zhǎng)，ARM處理器是許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的核心。這些設(shè)備（從智能恒溫器到聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)）依靠ARM主板實(shí)現(xiàn)高效通信、實(shí)時(shí)處理和低功耗運(yùn)行。ARM能夠?qū)⒍鄠€(gè)組件集成到單個(gè)芯片中，這使其成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的首選解決方案。

4.服務(wù)器和高性能計(jì)算

雖然基于ARM的系統(tǒng)通常與低功耗應(yīng)用相關(guān)，但它們也在高性能計(jì)算(HPC)和云服務(wù)器領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。亞馬遜和蘋(píng)果等公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了定制的基于ARM的處理器，例如Graviton和M1/M2芯片，用于其服務(wù)器和云基礎(chǔ)設(shè)施。這些處理器每瓦性能出色，使其成為運(yùn)行大型數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)的有效選擇。

5.單板計(jì)算機(jī)（SBC）

ARM主板廣泛用于單板計(jì)算機(jī)(SBC)，這是一種緊湊、低成本的計(jì)算機(jī)，專(zhuān)為教育、原型設(shè)計(jì)和業(yè)余愛(ài)好者項(xiàng)目而設(shè)計(jì)。RaspberryPi和BeagleBoard等熱門(mén)SBC均采用ARM處理器，在創(chuàng)客社區(qū)中引起了極大關(guān)注。這些SBC用途廣泛，可用于各種應(yīng)用，從學(xué)習(xí)編程到構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)。

選擇合適的ARM主板

為您的項(xiàng)目選擇ARM主板時(shí)，需要考慮幾個(gè)因素：

1.性能要求

首先，評(píng)估您所需的計(jì)算能力。ARM提供一系列具有不同功能的處理器，從節(jié)能的Cortex-M系列到高性能的Cortex-A系列。確保選擇一款能夠處理您計(jì)劃執(zhí)行的任務(wù)而不會(huì)表現(xiàn)過(guò)度或不足的主板。

2.電源效率

如果您要構(gòu)建電池供電的設(shè)備，則電源效率應(yīng)該是首要考慮因素。ARM處理器在這方面表現(xiàn)出色，但不同型號(hào)的能耗有所不同。請(qǐng)務(wù)必研究主板中使用的特定ARM芯片的功耗。

3.與外圍設(shè)備的兼容性

確保您選擇的ARM主板與您需要的外圍設(shè)備和組件兼容。尋找USB端口、網(wǎng)絡(luò)功能以及對(duì)SD卡或固態(tài)硬盤(pán)(SSD)等存儲(chǔ)設(shè)備的支持。一些主板還為需要視覺(jué)輸出的應(yīng)用程序提供集成圖形處理。

4.支持和社區(qū)

最后，考慮ARM主板周?chē)闹С趾蜕鐓^(qū)。強(qiáng)大的社區(qū)可以成為故障排除、開(kāi)發(fā)技巧和想法的重要資源。如果您將主板用于開(kāi)源項(xiàng)目，請(qǐng)尋找具有大量文檔和堅(jiān)實(shí)開(kāi)發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)的主板。