四大架构的基本介绍与特点
1、X86主要使用在PC端的CPU,1978年发明,目前是英特尔公司运营,主要应用在Inter、AMD的CPU,它的特点是性能高、速度快、兼容性好。
2、ARM架构是32位指令集,由英国Acorn公司1983年发明,它的特点是成本低、功耗低,被苹果、三星、华为、高通等客户广泛应用在移动通讯和嵌入式系统中。
3、RISC-V架构是开源的指令集,起步比较晚,由RISC-V基金会在2014年发明。它的特点是模块化、简化、可扩展,可以根据场景设计合适的指令集,使用者有三星、英伟达、西部数据等,用在工控,电器,服务器,传感器等产品的CPU。
4、MIPS架构是精简指令集,1971年MIPS公司发明,特点是简洁、优化方便、高扩展性,主要代表的产品是龙芯。
ARM架构在芯片市场占95%的份额,已经形成了完整的生态链
ARM公司在移动芯片市场有95%的份额,通过授权赚取专利费,去年的营收达到16亿美元。采用ARM架构必须授权才可以,目前全球设计的芯片都是按ARM公司的方案,开发的软件也是按照这个方案来设计,所以各种各样的手机都不会有兼容性的问题,经过好多年的积累,已经形成了一套完整的架构体系。
除了ARM架构,还在开发的RISC-V架构有望可以发起挑战,但有很大的难度
除了ARM架构,目前还在开发的RISC-V架构有望展开竞争。因为ARM授权费不断上涨,印度政府大力协助开发RISC-V,我国也在上海将其列入研究的对象,中科院在内的160多家企业加入到科研中。这个开源的指令集受到大家的关注,令ARM公司感到了很大压力。ARM是封闭的指令集,不能随意进行更改,架构不够灵活,而开源的RISC-V设计者可以根据不同的需求自由定制,更改指令集。RISC-V架构是后起之秀,目前还在开发阶段没有正式投入使用,无法建立完善的生态圈,缺乏大型公司的支持,要想与ARM竞争,还有很长的路要走。
目前,常用的处理器架构有ARM、x86、MIPS、RISC-V等,按照指令集分为CISC和RISC两种。不同的架构应用场合不同,下文具体说一说。
1、x86架构
我们使用的电脑以及公司的服务器,大部分采用了x86架构的处理器,以intel和AMD的处理器为主。
x86架构的处理器采用了CISC指令集 (复杂指令集计算机),x86架构的CPU分为x86和x86-64两类,目前主流的是x86-64,即64位的处理器。
2、ARM架构
我们的手机几乎全部使用了ARM架构,采用了RISC指令集(精简指令集) ,ARM的优势在于低功耗,因此非常适合手机等终端使用,x86架构的处理器无法解决低功耗的问题,所以移动终端很少使用x86架构的处理器。
华为麒麟处理器、苹果的A系列处理器、高通骁龙处理器无一例外的采用了ARM架构,此外大部分的工控系统、智能家居的控制系统、家庭的机顶盒等也采用了ARM架构。
随着美国“禁售令”的影响,ARM中断了与华为的业务往来,ARM这家公司走进了人们的视野,ARM公司成立于1991年,是一家英国的公司,后来被日本软银收购。ARM公司只出售IP(技术知识产权),不设计和制造自己的芯片,位于ARM架构的最顶端。 如果ARM不再给华为授权,那么华为的麒麟处理器、凌霄处理器等均会受到一定的影响,无法使用最新的架构。
3、MIPS架构
MIPS架构同样是一种RISC(精简指令集)的处理器架构,1981年由MIPS 科技 公司开发并授权,广泛用于电子产品、网络设备、个人 娱乐 设备等。比如家庭使用的无线路由器如果是MTK芯片,那么大部分是MIPS架构的处理器。
这里说一下我国自主的“龙芯”处理器,中科院计算所购买了MIPS的永久性结构授权,兼容MIPS架构的处理器,也就是可以贴上“兼容MIPS指令集”的商标,所有核心的架构都是自己研发的。
4、RISC-V架构
RISC-V架构是基于精简指令集(RISC)的开源架构,可以自由地用于任何目的,允许任何容人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件,并不需要ARM、MIPS那样需要经过授权,受到各种使用的限制。
相比x86、arm架构,RISC-V比较“年轻”,RISC-V诞生于2010年,由加州大学伯克莱分校发布。
RISC-V架构可以说是解决国产民用处理器困局的终极方案。从长远利益来看,基于各种x86、arm等架构的处理器属于“假自主”,仍然受到intel、arm等授权的限制,比如最近由于“禁售令”影响,arm中断与华为的业务往来,停止相关授权服务,长远来看,对华为的麒麟处理器可能会造成比较大的影响。
目前,国内很多厂商参与了RISC-V生态系统,建立了RISC-V产业联盟,包括了原微电子、紫光展锐、安徽华米等,去年小米发布了基于RISC-V指令集的可穿戴芯片黄山1号。RISC-V是ARM架构最大的威胁,前景虽好,但是毕竟还在起步阶段,随着技术的迭代,相信一定会推动RISC-V建立强大的生态系统。
以上就是目前常见的CPU架构,x86是PC和服务器的主流,ARM是移动设备的主流,RISC-V可能是未来的主流。
每一种构架都有在自己的行业里有很大的优势,ARM主要就是在移动终端,最大的就是手机行业。
现在世界上芯片构架技术比较好的有四种,也是主流的构架技术,分别是X86、ARM、RiSC-V和MIPS,而手机行业主要的就是ARM公司。
ARM
ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。它主要从事低费用、低功耗、高性能芯片研发,所以ARM处理器非常适用于移动通讯领域,所以全世界99%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例,使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM主要是面向移动、低功耗领域,因此在设计上更偏重节能、能效方面。
在智能手机、智能电视、可穿戴设备、移动基站、企业服务器、医疗器械、智能驾驶以及物联网等其他 科技 领域基本上都适用ARM架构。从操作系统到上层应用软件都是基于arm架构开发的,所以它在移动设备上基本上形成了一个完整的产业链。现在很多的CPU都是基于ARM Cortex A5、A8、A9,A15微架构的。
在手机芯片设计领域,就拿华为来说。华为设计芯片通常先从ARM取得芯片设计构架然后再进行设计,设计完成之后再最终交给台积电进行代工,这才是一个完整芯品的设计流程。就像建造一栋房子,先有基本的构架,然后才有设计师的设计,制造。而且不止华为,例如苹果,三星,英特尔都是基于ARM构架的。
X85
X86主要面对的是计算机行业的。它是微处理器执行的计算机语言指令集,指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写,也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日,x86架构诞生。它的CPU基本上是1G以上、双核、四核大行其道,通常使用45nm甚至更高级制程的工艺进行生产。X86结构的电脑采用“桥”的方式与扩展设备进行连接,所以可以使电脑更容易进行性能拓展。
它在近三十年基本上垄断了个人电脑的操作系统行业,同时也拥有着大量的用户。它有着成熟用户应用、软件配套、软件开发工具的配套及兼容等工作,还有许多第三方软件和软件编程工具来帮助用户去使用。
RISC-V
RiSC-V架构是基于精简指令集计算原理建立的开放指令集架构,它在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。这种指令集不会垄断或者盈利,它架构简单,完全开源,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。它可以根据需要,来设计基于它的一些处理器,例如服务器CPU,家用电器cpu,工控cpu和总在传感器中的CPU。
MIPS
MIPS架构是一种采取精简指令集的处理器架构,1981年被开发出来。可以说它是RISC的一个小的分支,但是又不同于RISC。毕竟RISC是开源的,MIPS是在它的基础上发展的比较好,比较成功的。
基于MIPS的MCU的应用涉及了很多的行业之中,在工业、办公自动化、 汽车 、消费电子系统和先进技术中都有很大的应用。
在2007年8月16日,MIPS 科技 宣布,中科院计算机研究所的龙芯中央处理器获得其处理器IP的全部专利和总线、指令集授权。
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真心说CPU架构及微指令集不是十分的难,但是难的是要搞出对应的开发工具性软件否则没用,国内没有公司开发过这类工具性软件,说大家不爱听的话,如果国外全面封锁工具性软件,不要说集成电路产业,就算是机械加工,都没法过日子了,所有的图纸设计软件都是用的国外的,国内没有一家公司在搞,全是拿别人的。
提问的还忘了alpha(已经作古多年的DEC留下的顶尖处理器遗产,当年远远优于x86),中国申威处理器。
16核用于桌面和服务器,260众核((64+1)*4)用于超算,该架构不仅数值计算能力强大(太湖之光),还有着无与伦比的单位算力的低功耗。
IBM的PP和MIPS都具有嵌入式应用的强大优势,而手机AP就是典型的嵌入式应用。
1、神舟电脑
深圳市神舟电脑股份有限公司的前身是深圳市神舟电脑有限公司,成立于2001年,是一家以IT( Information Technology)、IA(Information Application)为主业,以电脑技术开发为核心,集研发、生产、销售为一体的高科技企业。
在近二十年的时间里,神舟电脑走过了一条从创立自有品牌的电脑整机,到实现自主研发生产高性能笔记本电脑、台式电脑、液晶一体电脑、LCD液晶显示器和智能电视及其周边设备的稳步发展之路。
2、联想电脑
联想是中国驰名品牌,是全球第三大个人电脑厂商仅次于苹果与宏碁,名列《财富》世界500强,为全球前五大电脑厂商中增长最快 。
联想电脑主要经营个人计算机、智能手机等。生产时是专业化、流水线作业,出厂关都经过严格的质量把关,由专业人员在电磁干扰、高低温、辐射等方面进行严格规范化测试。
3、清华同方电脑
同方股份有限公司是由清华控股有限公司控股的高科技公司,于1997年6月25日成立,27日在上海证券交易所上市。 同方计算机产业作为同方电子信息产业的核心组成部分,是中国两大PC厂商之一,销量稳居国内前三,全球十强。
4、小米笔记本pro
小米笔记本pro是小米公司2017年9月11日在北京召开秋季新品发布会发布的新品笔记本,采用金属机身极简设计,其定位为更专业的笔记本电脑。
小米笔记本Pro其屏幕15.6英寸屏,延续了前代的无Logo式极简金属材质外壳设计,内置镁合金骨架,重量为1.95Kg,支持指纹识别,1080p全高清屏幕,深空灰配色。
5、华为笔记本电脑
华为笔记本电脑采用PC、平板二合一的设计,Intel平台、支持Windows 10 Android双系统,日常状态下是运行Windows 10的笔电,而将键盘拆开后则会变为一台 Android平板,是一款主打轻薄便携式的生产力工具。
目前全球的主流电脑CPU只有两个,那就是intel和amd,其中intel的实力更强,电脑CPU的X86架构就是intel研发的,包括amd的CPU产品也是用了X86架构。我们国内也有采用X86架构的芯片,比如说兆芯,但是由于英特尔、AMD两家巨头压着,兆芯始终难有声音。另外比较值得关注的就是中科院自主研发的“龙芯”产品了,龙芯是完完全全的纯国产芯片,从架构到设计都用的是中科院自己的技术。
很多人都关系,我们国产电脑CPU“龙芯”到底性能怎么样,和intel的差距还有多大?我们根据龙芯官网提供的数据来看,目前龙芯最为高端的消费级芯片产品是3A4000,这是一款四核心28nm工艺制作的产品,主频为1.8-2.0GHz,1.5GHz、1.8GHz、2.0GHz的功耗分别是30W、40W、50W。如果懂硬件参数的朋友就会明白,龙芯3A4000的性能还是太差,不光是在工艺上落后,这个性能连英特尔十年前的第一代酷睿都不如,对比intel差距太大!
当然就有人说了,既然龙芯的性能这么差,为什么还要继续研发呢?我们用便宜好用的英特尔、AMD不就好了吗?这件事我们不能只从价格上面考虑,现在华为的手机芯片生产受阻,未来如果英特尔、AMD不给我们芯片用怎么办?况且在一些重要的地方,我们必须用上自己的芯片。龙芯到现在也取得了一些不错的成就,比如说我们的北斗导航卫星上就用了龙芯的芯片。
对于龙芯的未来发展,很多人还是比较期待的,2020中国芯应用创新高峰论坛上,龙芯方面表示,龙芯正在研发下一代的产品,消费级产品3A5000将是一款采用12nm工艺制作的产品,相比于上一代产品性能提升50%,而服务器芯片3C5000的最高频率将能够达到2.5GHz。