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  • 芯片架构

    2020-08-30 16:41:20
    什么是芯片架构? 我作为一个电脑小白,对这些东西十分的感兴趣,于是关注了很多这方面的东西。我发现当谈到电脑的cpu,显卡,还有手机的soc的时候,总是会出现一个词——架构,但是每个答主只会说这个芯片架构...

    什么是芯片的架构?
    我作为一个电脑小白,对这些东西十分的感兴趣,于是关注了很多这方面的东西。我发现当谈到电脑的cpu,显卡,还有手机的soc的时候,总是会出现一个词——架构,但是每个答主只会说这个芯片的架构名称,并不会深入讨论。所以我一直对这个架构不是很理解。请问各位什么是架构呢?
    架构大致上是指你芯片功能的某一种实现套路,比如:每个核有几个ALU?几个FPU?几发射?各个指令要跑多少个周期?最多允许多少个核?有多少个SIMD处理器?它们之间怎样连接?有没有乱序?大致是怎样的实现?架构和指令集的关系不大。按摩店的推土机、打桩机用的指令集和Intel的同时代CPU是一样的,然而架构完全不同。

    架构=指令集,最直接的回答

    作者:Xi Yang
    链接:https://www.zhihu.com/question/57934094/answer/198336030

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  • 最近偶然看到一篇这段时间小米销量下降的文章,想要和大家聊一聊为什么我国一定要自研5G手机芯片?首先大家要明白没有核心技术的手机厂商终究走不远的,我国手机厂商们一定要大力投入到自研5G手机芯片中。   通过...

    最近偶然看到一篇这段时间小米销量下降的文章,想要和大家聊一聊为什么我国一定要自研5G手机芯片?首先大家要明白没有核心技术的手机厂商终究是走不远的,我国手机厂商们一定要大力投入到自研5G手机芯片中。
      在这里插入图片描述

    通过此次小米销量下跌的数据中,很明显的映射出了没有核心技术的手机厂商走不远的现实。由于小米没有自己的核心技术,所以在5G网络方面会表现的很薄弱。在2020年我国的5G架构将十分完善,一到两年之内5G网络必将全面兴起,但是小米没有掌握核心技术,就算使用了高通提供的芯片产品,在后期的调教和优化上也会产生难题。此次的销量下跌便就是很好的例子,数据中拥有核心技术的华为和荣耀的销售数据遥遥领先于小米。如今的消费者也变得越来越理性,更加认同有核心技术的手机厂商!
    在这里插入图片描述
      目前我国自研集成5G芯片的代表就是荣耀V30系列所搭载的麒麟990 5G SOC,此款5G手机芯片无论从功耗上还是5G性能上都大幅度领先于外挂基带处理器。这一点很多媒体将搭载麒麟990 5G 芯片的荣耀V30系列与搭载高通865芯片的小米10系列进行对比,在多次对比中,我们可以很明显的看出搭载麒麟990 5G芯片的荣耀V30系列无疑遥遥领先,拥有着更快的网速以及更稳定的5G网络。
     在这里插入图片描述
      5G时代已经来临,不同于4G时代,5G时代更加考验手机厂商的技术底蕴以及核心技术。希望我国类似于小米这样没有核心技术的手机厂商们可以纷纷效仿华为公司,苦心钻研5G手机芯片,提升自身的核心技术。争取每一家手机厂商都可以早日研发出属于自己的5G手机芯片。这样我们才能提升品牌实力,让我国科技在国际上更有话语权!

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  • RICS-V和ARM与X86三种芯片架构分析

    千次阅读 2019-09-23 14:12:49
    早在10多年前,我们对芯片的理解停留在IT时代,当... 那么什么是X86,英特尔创造的,性能非常好,特别适用于电脑和笔记本,能够高效运行各种软件和执行各种指令Arm当时被英特尔压制,当移动互联网快速到来...

    早在10多年前,我们对芯片的理解是停留在IT时代,当时候主要是计算机的发展带来的芯片的发展,到了最近10年的发展,越来越多的设备开始有芯片,有操作系统,有数据存储。特别智能手机的出现,带动了移动设备的快速发展,而芯片就是在这个时候迅猛发展的。
    在这里插入图片描述
      那么什么是X86,是英特尔创造的,性能非常好,特别适用于电脑和笔记本,能够高效运行各种软件和执行各种指令Arm当时是被英特尔压制,当移动互联网快速到来的时候,ARM架构机会来了,移动设备体积小,电池是自带的,不能够外界电源,要求设备续航能力很强,刚好ARM架构就满足了这一个条件。

    手机,平板,POS机,,还包括穿戴的手表手环芯片,都是用ARM架构做的,主要原因就是续航能力很强。

    ARM在随着移动互联网大放异彩。那么Risc-V又是怎么回事呢?

    RISC-V基金会于2015年由硅谷相关公司发起并成立,至今已有150多个企业或单位加入,包括谷歌、华为、英伟达、高通、麻省理工学院、普林顿大学、印度理工大学、中科院计算所等。目前RISC-V由基金会统一维护。

    美国国防高级研究计划局(DAPRA)已连续多年通过专项方式支持RISC-V指令集的研究和实用化。2017年,印度政府大力资助基于RISC-V的处理器项目,RISC-V成为印度的事实国家指令集。

    为啥中国特别重视Rise-V的研发呢?

    其实主要是RISC-V是开放开源的,还有几个优点

    1、RISC-V是后发技术,能总结前人经验,所以代码更简洁。

    2、RISC-V是开源,授权费用低很多,没有专利困扰,也不用担心被美国卡脖子。

    3、RISC-V是没有后面

    4、RISC-V不需要向后兼容,因为是新出来的,不需要向X86一样兼容第一代第二代之类的问题。

    5、RICS-V功耗更低,体积更小

    从技术角度来说,RICS-V具备:成本、性能、简洁性、架构和具体实现分离、增长空间、程序大小,以及易于编程/编译/链接。相对于传统的x86和Arm架构,RISC-V具有三个优势, 即精简、模块化和可扩展性。

    架构图对比

    严格来说RISC-V也是ARM架构的一种,整个架构类似,反而和X86架构有很大区别,引用一下别人的总结

    ARM架构图

    下图所示的是ARM构架图。它由32位ALU、若干个32位通用寄存器以及状态寄存器、32&TImes;8位乘法器、32&TImes;32位桶形移位寄存器、指令译码以及控制逻辑、指令流水线和数据/地址寄存器组成。

    1、ALU:它有两个操作数锁存器、加法器、逻辑功能、结果以及零检测逻辑构成。

    2、桶形移位寄存器:ARM采用了32&TImes;32位的桶形移位寄存器,这样可以使在左移/右移n位、环移n位和算术右移n位等都可以一次完成。

    3、高速乘法器:乘法器一般采用“加一移位”的方法来实现乘法。ARM为了提高运算速度,则采用两位乘法的方法,根据乘数的2位来实现“加一移位”运算;ARM高速乘法器采用32&TImes;8位的结构,这样,可以降低集成度(其相应芯片面积不到并行乘法器的1/3)。

    4、浮点部件:浮点部件是作为选件供ARM构架使用。FPA10浮点加速器是作为协处理方式与ARM相连,并通过协处理指令的解释来执行。

    5、控制器:ARM的控制器采用的是硬接线的可编程逻辑阵列PLA。

    6、寄存器
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      当然,这个架构图并不是所有的都是如此,根据不同的主板,平台,架构是略有差别的比如说,目前很多主板已经将北桥集成到CPU当中,将南桥集成为PCH,但大致的框架还是如此的。下面对这个架构图上的各个内容分别进行一些简介:

    1:CPU,大家都不陌生的名词,中央处理器,计算机的核心大脑。

    2:北桥(North Bridge Chipset):北桥是电脑主板上的一块芯片,位于CPU插座边,起连接作用。

    3:南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组的重要组成部分,一般位于主板上离CPU插槽较远的下方,PCI插槽的附近,这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多,离处理器远一点有利于布线。

    4:内存是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的,因此内存的性能对计算机的影响非常大。

    5:显卡(Video card,Graphics card)全称显示接口卡,又称显示适配器,是计算机最基本配置、最重要的配件之一。

    6:显示j接口

    7:网卡是工作在链路层的网络组件,是局域网中连接计算机和传输介质的接口,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

    8:声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换,输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备,或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。

    9:SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高级技术附件)是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口,是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。

    10:硬盘是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。

    11:总线

    生态体系比较

    ARM在中国影响力巨大。在芯片处理器内核方面,由于中国长期缺乏自主的通用处理器内核,几乎都是购买国外的ARM处理器内核,形成了习惯。RISC-V在中国的传播相比别的国家显得非常缓慢。

    ARM和X86都有丰富而成熟的生态体系。这个是RICS-V最弱的地方,但物联网互联万物时代的到来,会给它带来充沛的生命力。

    总而言之,X86是PC时代,带电源的设备用的架构,ARM是有钱单位用的移动设备芯片架构,RICS-V是新一代移动硬件设备的芯片架构,但RICS-V是刚刚开始,是个婴儿,要长成巨人还要一大段时间。

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  • 不过也有人只知道手机芯片中有CPU、GPU、有NPU,但这三种东西究竟是什么,它们是怎么工作的还是不太懂,所以今天来聊一聊这个问题。我们知道手机芯片和电脑的CPU是不一样的,手机芯片叫做Soc,是集成了很多的东西的...

    众所周知,随着智能手机的流行,越来越多的人都知道了手机芯片的相关知识,更是知道了CPUGPU、NPU等等“深奥”的知识点。

    不过也有人只知道手机芯片中有CPU、GPU、有NPU,但这三种东西究竟是什么,它们是怎么工作的还是不太懂,所以今天来聊一聊这个问题。我们知道手机芯片和电脑的CPU是不一样的,手机芯片叫做Soc,是集成了很多的东西的,CPU、GPU、NPU就是代表。

    拿麒麟990 5G版来举例说明,在CPU方面共有8核心,分别是两颗2.86GHz的A76架构大核,两颗2.36GHz的A76架构中核以及四颗1.95GHz的A55架构小核。

    在GPU方面,则是采用了16核的Mali-G76 GPU,而在NPU方面,集成2颗大核和一颗小核,采用的是自研达芬奇架构的NPU。那么这三块是怎么工作的?其中CPU是负责计算和整体协调的,而GPU是负责和图像有关的部分,NPU负责和AI有关的部分。

    其工作流程则是,任何工作都要先通过CPU,CPU再根据这一块的工作的性质来决定分配给谁。如果是图形方面的计算,就会分配给GPU,如果是AI方面的计算需求,就分配给NPU。

    所以CPU是至关重要的部分,这也是为何大家在很多的评测跑分上,都优先看CPU的性能,而苹果的A系列芯片,CPU部分最强,所以也被认为是性能最牛的芯片。当然,手机芯片中除了NPU、CPU、GPU之外,还有DSP、ISP、基带等等,这些和上述NPU、GPU的工作性质其实也是一样的,分别处理不同的任务,都是通过CPU来进行指挥的。

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