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x86和x64 arm架构

为啥arm架构比x86 x64省电?麒麟芯片架构是买的ARM的,生产是台积电代工,那什么是自己的

admin admin 发表于2022-07-24 20:19:00 浏览85 评论0

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华为麒麟处理器的CPU与GPU都是采用的ARM架构,一些人认为麒麟处理器的架构用的是ARM的,麒麟芯片架构是买的ARM的,就算ARM不授权给华为新的架构了,华为 为什么不自己生产芯片呢生产芯片是一个非常复杂的过程,ARM架构处理器被英特尔的X86架构处理器吊着打,那什么是自己的说起华为的麒麟处理器,要开发出比ARM架构更好的处理器。

为啥arm架构比x86 x64省电

这个问题可以扩展为:为什么arm架构的芯片都那么省电!

引言

最初的ARM架构被设计成即使是一个相对简单的指令译码器,也能以架构允许的最大速度运行

后来的ARM版本有稍微复杂一点的指令解码逻辑,但是每条指令都是一个或两个单词长

在x86架构上,指令可以是1字节长,也可以是14字节长。

在设计最初的x86架构时,指令是按顺序执行的,而且每个指令都需要多个周期才能执行

如果执行一条指令需要三个周期,那么找到下一条指令的起始点也需要三个周期。

另一方面,现在人们很难忍受x86代码运行得那么慢了。

设计能够快速运行x86指令的硬件是有可能的

20年前,你可能会认为复杂的指令解码会限制x86的速度,但事实并非如此。

x86架构要求英特尔和其他芯片制造商,包括一些相当复杂的转换和缓存逻辑,以便一段代码第一次运行时,就转换成易于解码的形式。

如果代码再次运行,则可以跳过转换。可纵然是非常快的芯片,这些逻辑也消耗能量。

相对而言,许多低功耗ARM芯片的前端逻辑要少得多。

x86有这么缓存转换性能,arm比不上;可是,没有了额外技能加身的x86,比arm要逊色的多。

说说功耗

在低功耗的应用中,ARM处理器一直是首选,现在仍然是首选。

比较功耗并不是一件简单的事情。操作系统RAM大小类型闪存使用的接口等方面需要与处理器的影响分开。

然而,一般的规则是,ARM在关闭处理器和等待唤醒的模式和可能性方面非常强大。这种空闲模式是指操作系统正在运行,但只等待输入(例如来自鼠标、键盘或应用程序的输入)。

X86处理器的预期功耗大约为1瓦特。在i.MX6处理器的功耗将是这个数字的一半。

此外,ARM高端部分得益于少数状态/模式,这些 状态/模式 (states/modes)的功耗低至100mW,而不牺牲合理快速唤醒的可能性。

低功耗有许多优点。

手持式和电池供电的产品,将受益于增加电池寿命。做产品设计则可以使用更小的电池。由于需要更小的冷却装置,材料清单、BOM成本和产品尺寸可能会进一步减少。

写在最后

天下武功,唯快不破!小而快而全的arm架构普及也得益于其自身设计上的权衡。

Happy coding :)

我是@程序员小助手,持续分享编程故事,欢迎关注。

麒麟芯片架构是买的ARM的,生产是台积电代工,那什么是自己的

说起华为的麒麟处理器,几乎没有不知道,麒麟处理器这几年发展的特别快,从之前不知名的K3V2,一直到如今“拿下六个世界第一”的麒麟990 5G处理器,目前麒麟处理器已经达到了顶级处理器的水平,很多人也因麒麟处理器而骄傲。-arm架构

但是关于麒麟处理器,很多人都不同的看法,一些人认为麒麟处理器的架构用的是ARM的,并且也不是自己生产的,基本都是由台积电制造的,算什么国产芯片呢?

今天咱们就说一说,麒麟处理器到底是不是国产的。

先说一下麒麟处理器的生产过程

处理器虽然个头比较小,但是想生产一个处理器是非常困难,需要经过很多的阶段。

1、ARM架构授权给华为

2、授权给华为之后,华为就在这个基础上进行设计

3、设计完成后交给台积电,台积电经过一个复杂的过程生产出处理器

4、进行等级测试,测试每一颗芯片地稳定频率、功耗、发热等等,测试成功以后才可以流向市场

麒麟处理器的组成

麒麟处理器基本都是一整套SOC,SOC称为系统级芯片,SOC包括CPU、GPU、NPU、基带、ISP等等,华为麒麟处理器的CPU与GPU都是采用的ARM架构,NPU采用自研的达芬奇架构,基带也是自己的巴龙、ISP也是华为自研的。-x86和x64

虽然看起来,华为只是起到一个组装的作用,其实并不是这样的,世界上没有一家公司可以做到全部自研,像高通、联发科、苹果、三星也都采用ARM架构。

ARM是干什么的呢?

ARM是一家专门设计芯片的一家公司,它只负责芯片的设计,并不提供成品的芯片,只是提供一个芯片设计的基础。所以苹果、高通、联发科、华为、三星等等也都是采用了这种更为成熟的芯片设计架构方案,同时再结合自己的实际需求,增加基带、NPU芯片等。-arm架构

台积电又是干什么的呢?

台积电是世界上最大芯片代工厂商,它只替别人生产芯片,自己并不去设计,像华为、高通、苹果的大部分芯片都是由台积电进行生产的。

ARM、台积电、华为的关系

ARM就相当于为华为提供了一个毛坯房,华为就是房屋的设计师,ARM把房子交给华为以后,华为根据自己的需求进行房屋的装修设计。设计完成以后,将设计图纸交给台积电,台积电根据图纸进行装修

ARM如果不授权给华为,华为还可以继续做处理器吗

其实华为早就意识到,在未来的某一天ARM可能不让华为使用ARM的架构了,华为直接将ARMv8指令集买了下来,并且是永久性的,不受任何因素的影响,就算ARM不授权给华为新的架构了,华为也可以在ARMv8的基础上进行改造。-x86和x64

华为 为什么不自己生产芯片呢

生产芯片是一个非常复杂的过程,其中生产芯片最关键的仪器就是光刻机,像麒麟990、麒麟980、麒麟810处理器都是采用的目前顶级的制造工艺,同时也需要顶级的光刻机生产这些芯片。

但是世界上能生产这种光刻机的公司特别的少,唯一做的比较好的就是荷兰ASML公司,一台EUV光刻机售价超过了1亿欧元(折合人民币8亿元),虽然花8亿元去买一台设备已经不少了,但是这并不是钱可以解决的问题,因为各种因为顶级的光刻机禁止向大陆企业出售,花再多的钱也买不到。所以华为也就买不到光刻机了,只能交给台积电进行生产。-arm架构

华为正在研发新的GPU架构

华为目前也正在研发属于自己架构的GPU,有望今年就可以使用。麒麟810与麒麟990的NPU都是采用华为的自研架构,并且取得了不错的成绩,AI算力全球第一,相信华为自研架构的GPU也会有的进步。

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除了ARM架构,还有其他的吗有没有可能开发出比ARM架构还好的

ARM架构的成功,不是技术有多牛逼,而是商业策略出色。论绝对性能,ARM架构处理器被英特尔的X86架构处理器吊着打,论能源效率,ARM也不是全占优秀。曾有人做过对比评测,ARM的A8处理器是低性能高能耗,A9在能耗和性能间取得平衡,表现不错,i7则是高能耗高性能。-x86和x64

图片/知乎“老狼”


正因为ARM架构处理器不是个个表现优秀,业界才有其A系列处理器“单数的是学霸,偶数的大都是学渣”的说法。

ARM为了生存和发展,采取了很聪明的商业策略:你英特尔CPU不是能吃又能跑(高性能高能耗)吗?我就专攻低能耗的嵌入式市场,避开你桌面电脑的锋芒。同时,ARM为减少成本,采用IP授权的商业模式,这样节省了建设晶圆厂的庞大支出,进一步降低了经营的风险。-arm架构

靠着这种和英特尔完全不同的商业策略,ARM最终站上移动处理器的山巅。

同样道理,要开发出比ARM架构更好的处理器,仅仅靠性能牌是不行的,还是要从商业策略上做文章。

现在设计SOC芯片的门槛还是太高了。设计一款28nm制程工艺的SOC芯片,开支如下:

  • EDA设计工具版权费500万元+;

  • CPU内核、内存控制器等IP费用500——1000万元;

  • 流片费用1000万元;

  • 封装费用50万元;

  • 一年工资开销1000万元。

这样一款老旧的SOC芯片,设计门槛最高可达4000万元,不是巨头根本玩不转。如果能把设计门槛降到上百万元,玩家多了,开发出优于ARM架构的处理器是没有问题的。

重点来了。ARM的商业模式不是卖IP核吗?类似于Windows收取授权费。如果谁像安卓一样玩免费授权,妥妥的让ARM无计可施。RISC-V (全称是第五代精简指令集计算机)基金会干的就是这个事,用开源策略(收费授权策略相对)打造全新芯片设计生态。目前,参加这个基金会的公司不少,全是大佬级企业(具体见下图)。-x86和x64

因此,过几年,能抗衡ARM的处理器架构出现是大概率事件。之所以说能抗衡,是因为RISC-V指令集处理器已经出现,它就是MIPS处理器,只是还未强大到和ARM掰手腕的地步。


原创回答,搬运必究。