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高通骁龙芯大战华为海思芯 奈何“本是同根生”

发布时间:2019-06-27 00:33 来源:未知 编辑:admin

  早已成为手机厂商的一大卖点,从单核到双核,再到四核,真八核。处理器核心数量越来越多,伴随而来的是处理速度的增快。但是提到处理器,你是否发现在看处理器介绍的时候总会看到基于相似的架构设计?这架构是怎么一回事,让小编带你一起了解,到时候你就知道为什么高通骁龙和华为海思是同根生了。

  ,即手机的CPU。除了厂商以处理器最为卖点之外,消费者往往也很关心,因为的性能在很大程度上决定了手机的性能。只有更加强劲的硬件才能有更加流畅的使用体验。虽然主流的CPU设计厂商有很多,但是在查找翻看的介绍的时候,往往能看到基于ARM架构,所以我们就来细究一下的架构。

  首先要强调的是,这里说的手机 CPU 并不局限于狭义的 CPU,可以理解为一颗集成度很高的

  。一颗CPU的诞生需要很多厂商一起合作,需要的技术含量非常高,没有一定的技术沉淀是没法完成一个CPU的设计制作量产。手机的 CPU 总体上来说跟电脑 CPU 差不多,首先是要有相应的指令集、核心架构,接着就是设计,然后是制造,测试和封装。

  指令集是一颗 CPU 诞生最原始的必要条件, 简单的说,就是吩咐 CPU 去做什么事情,给它下的命令。目前来看,具有手机 CPU 指令集研发能力的就两个公司:ARM 和 Intel。

  ARM公司是一家知识产权(IP)供应商,它与一般的半导体公司最大的不同就是不制造芯片且不向终端用户出售芯片,而是通过转让设计方案,由合作伙伴生产出各具特色的芯片。ARM公司利用这种双赢的伙伴关系迅速成为了全球性RISC微处理器标准的缔造者。这种模式也给用户带来巨大的好处,因为用户只掌握一种ARM内核结构及其开发手段,就能够使用多家公司相同ARM内核的芯片。

  ARM公司第一个微处理器ARM6核心是版本3的,它作为IP核、独立的处理器、具有片上高速缓存、MMU和写缓冲的集成CPU。

  指令集。使得常见的芯片设计厂商都是基于 ARM 指令集,占据了市场上百分之九十的市场份额。

  英特尔公司是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商,它成立于1968年,具有46年产品创新和市场领导的历史。1971年,英特尔推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界。

  不过大家对 Intel 的印象可能还停留在电脑 CPU 呼风唤雨的层面,如今,这个电脑 CPU 制造的大咖面对日益繁荣的智能手机芯片市场,也忍不住要发力了,两年前开始涉足便携终端的 CPU 市场。

  英特尔有着非常雄厚的资金和技术实力,不仅有自主知识产权的指令集和架构,还具有 CPU 的独立设计和制造能力,像 ARM 纯粹是设计核心架构来授权获利,其他芯片厂则是获得 ARM 的授权去设计或者制造,而英特尔这种得天独厚的优势别的厂商无法比拟,不过就算如此,现阶段它在手机 CPU 的市场的表现有点力不从心,虽然有着不错的多线程技术,最新的产品还是一年多以前那颗凌动 Z2580。

  x86是一个指令集架构家族,最早由英特尔在“Intel 8086”CPU上开发出来。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示80x86。由于以“86”作为结尾,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标,因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称,如Pentium。现时英特尔把x86-32称为IA-32,全名为“Intel Architecture, 32-bit”;不过,由于x86包括16位处理器,这样的命名也出现麻烦。

  x86指令集于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现,它是从Intel 8008处理器中发展而来的,而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用,之后x86便成为了个人电脑的标准平台,成为了历来最成功的CPU架构。

  x86架构是重要地可变指令长度的CISC(复杂指令集电脑,Complex Instruction Set Computer)。字组(word, 4位组)长度的存储器访问允许不对齐存储器地址,字组是以低位字节在前的顺序存储在存储器中。向后兼容性及Intel量产制程经常领先业界一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量(设计的需要决定了这项因素而常常导致批评,尤其是来自对手处理器的拥护者和理论界,他们对于一个被广泛认为是落后设计的架构的持续成功感到不解)。但在较新的微架构中,x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行,从而获得可与RISC比拟的超标量性能,而仍然保持向前兼容。x86架构的处理器一共有四种执行模式,分别是真实模式,保护模式,系统管理模式以及虚拟V86模式。

  除了 Intel 有这个实力去自主研发指令集,当然 ARM 自己也提供架构给厂商,也是授权的方式,但是有些厂商不甘于平庸,或者有特殊要求,实力也允许,就拿 ARM 提供的指令集,去研发自己的 CPU 架构。

  ARM 是业界领先的微处理器技术提供商,提供最广泛的微处理器内核,ARM 厉害的地方就在于它不仅有指令集,还有 Cortex-A 架构,像三星、MTK、英伟达、海思都是用的 ARM 的指令集和架构,高通最新的骁龙 810 就是八核 Cortex-A57+Cortex-A53。

  而Cortex-A的架构是基于ARMv7指令集的,一起了解一下ARMv7的特点

  我们可以看到,Cortex系列属于ARMv7架构,这是ARM公司最新的指令集架构,而我们比较熟悉的三星的S3C2410芯片是ARMv4架构,ATMEL公司的AT91SAM9261芯片则是ARMv5架构。

  ARMv7架构是在ARMv6架构的基础上诞生的。该架构采用了Thumb-2技术,Thumb-2技术是在ARM的Thumb代码压缩技术的基础上发展起来的,并且保持了对现存ARM解决方案的完整的代码兼容性。Thumb-2技术比纯32位代码少使用 31%的内存,减小了系统开销。同时能够提供比已有的基于Thumb技术的解决方案高出38%的性能。ARMv7架构还采用了NEON技术,将DSP和媒体处理能力提高了近4倍,并支持改良的浮点运算,满足下一代3D图形、游戏物理应用以及传统嵌入式控制应用的需求。此外,ARMv7还支持改良的运行环境,以迎合不断增加的JIT(Just In Time)和DAC(DynamicAdaptive Compilation)技术的使用。 另外,ARMv7架构对于早期的ARM处理器软件也提供很好的兼容性。

  ARMv7架构定义了三大分工明确的系列:“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用;“R”系列针对实时系统;“M”系列对微控制器和低成本应用提供优化。下图为v5至v7架构比较:

  由于应用领域不同,基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同,基于v7A的称为Cortex-A系列,基于v7R的称为Cortex-R系列,基于v7M的称为Cortex-M系列。具体的每个Cortex-A系列的处理器我们在这里就不详细介绍了。

  高通(Qualcomm)是一家美国的无线电通信技术研发公司,他最擅长的还是它在基带通讯方面,它的优势在于在中把 CPU、GPU 和基带等打包在一起,骁龙之前也用 ARM 的 Cortex 架构,自从骁龙 400、600、800、801、805 后就一直用 Krait 架构,不过现在的 810 貌似又要回到 ARM 的 Cortex-A 架构怀里了。

  高通现在的市场占有率是最高的,这不出奇,手里握着一堆通讯专利,在CPU 的性能和稳定性方面应该是做的最好的,自主设计的 Adreno 系列 GPU 处理器性能出色,集成度非常高,研发省时省力,就是贵了点。

  Krait是高通在ARMv7指令集的基础上自行研发的兼容架构,自从去年诞生以来一直牢牢统治着智能手机SoC市场。

  严格来说,是初代Krait架构的升级版,它依然使用台积电28nm LP工艺制造,经过一些底层优化,架构的处理器核心频率能从1.5GHz提升至1.9GHz,足够媲美Tegra 4。

  在同频下相比现有架构能有15%左右的性能提升,再加上频率提升的线%。这还不足以追赶Cortex-A15,但功耗和能效要优秀得多。对比Intel Atom,即便不能超越至少也能达到同一档次。

  Karit 300/400架构产品会命名为骁龙Snapdragon,但型号体系抛弃S4、S3、S2、S1,而是改成了800、600、400、200,性能逐一降低,分别面向智能电视/平板机/数字媒体适配器/智能手机、高端平板机/智能手机、主流平板机和智能手机、入门级智能手机。今天宣布的是前两个。

  通过上边的介绍,读者不难发现,虽然我们看到了许多厂家自行设计的独具特色的处理器,但是都是基于ARM公司设计的架构的,而ARM公司也是授权的方式进行盈利。即便是在移动处理器市场风生水起的高通也同样采用了ARMv7指令集。

  所以当我们在对比高通骁龙和华为海思这两家不同公司设计生产的处理器的时候,我们需要明白这些公司使用的指令集和架构可能是相同的,但是在相同的指令集和架构之下可以差异化的设计出各具特色的处理器。那么,都有哪些公司具备设计处理器的能力呢?敬请期待小编下一次为大家带来的盘点。

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