• September 29, 2023

【mips架構手機】MIPS架構為什麼不做手機CPU |被行動趨勢拋棄 |龍芯選擇MIPS架構的原因 |

眾所周知,目前國內芯片是採用國外架構,華麒麟採用是ARM架構,兆芯採用是X86,申威採用是Alpha、龍芯採用是MIPS,還有些採用是RISC-V架構。

而這些芯片之中,採用MIPS架構龍芯,因為像華麒麟芯片可以和高通媲美了,像使用申威CPU國產超算,全球第一。而兆芯KX6000系列,追上了7代i5水平。

於是很多人覺得奇怪,為何當初龍芯要選擇MIPS這個架構,而不是選擇像ARM,X86,alpha架構呢?説現在不是現在這個模樣了。

什麼不用ARM架構?龍芯成立於2001年,那時候ARM架構並流行,ARM架構主要於移動終端,而龍芯主要面向PC,所以ARM並不合適。

為X86架構?當時龍芯夢想是做“自主可控”CPU,而X86當時授權卡得,拿龍芯拿到授權,只能在intel框架下研發,談不上自主可控,所以放棄了。

而alpha架構主要於服務器,龍芯當時目標是希望能夠生產出intelAMD這樣個人計算機芯片,讓國產CPU世界一流化和產業化,並不是要做服務器芯片,所以alpha架構並不合適。

而MIPS架構當時大學、科研單位有基礎,而linux系列認為未來潛力,完全可以和windows抗衡,所以龍芯基於“自主可控”、個人消費級CPU想法,選擇MIPS架構+linux系統是,可以説是時唯一正確選擇。

【什麼我們要挑選這篇文章】2010 年代,市場有四大晶片架構,一是基於 CISC(複雜指令集) x86 架構,二是基於 RISC(精簡指令集) ARM、MIPS 與 RISC-V。 1980、1990 年代,MIPS 晶片界夯,當時 Windows 系統移植到 MIPS,英特爾花費數十億美元開發 Itanium 架構,應 MIPS 挑戰。

然而到了 2010 年代,MIPS 開始失寵,輾轉賣到公司,後宣佈放棄開發,投入 RISC-V 陣營。為何 MIPS 會失敗?(責任編輯:郭家宏)

全球三大晶片架構之一 MIPS,成為歷史。

(TO 編:產業界中,三大晶片架構指是 x86、ARM 與 MIPS,它們 1970、1980 年代誕生。而 RISC-V 是 2014 年推出新晶片架構,因此加入 RISC-V 後,有四大晶片説法。)

外媒報導,所屬公司宣佈放棄繼續設計 MIPS 架構,全身心投入 RISC-V 陣營。

作為當年站 RISC 改革前沿前浪,MIPS 圖靈獎得主、Google 母公司董事長 John Hennessy 創辦坐鎮,創辦 8 年即上市。

軟會自己 Windows 系統移植到 MIPS,英特爾花費數十億美元開發 Itanium 架構,來應當時市面上 RISC 挑戰那種。

MIPS 一度被業內認為可以 ARM、x86,是當時全球三大主流架構之一。

如今本應四十不惑 MIPS,卻突然耐不住,轉投大紅 RISC-V 陣營。

論起出身,MIPS 可以説是「師出名門」。

1981 年,時任史丹佛教授 John Hennessy 領導團隊,實現了第一個 MIPS 架構處理器。

MIPS,全稱 Microprocessor without Interlocked Pipeline Stage。它採用 5 級指令流水線,能夠接近每個週期一條指令速率執行。這當時。

1980 年代,精簡指令集(RISC)以 x86 為代表複雜指令集(CISC)發起第一波衝擊時,其發展勢頭,讓英特爾不惜投入數十億美元開發 Itanium。

而 MIPS, RISC 陣營中衝鋒者之一。

1984 年,John Hennessy 離開史丹佛,創立了 MIPS 科技公司。並且成立第二年推出了第一個晶片設計 R2000。

1988 年,MIPS 推出了 R3000。這款產品獲,銷售超百萬顆。

公司消費電子產品用到了 R3000,比如 Sony PS。美國首家電腦公司 DEC、愛普生、日本電器知名企業是其客户。

1991 年,MIPS 推出了 64bit R4000。其競爭手 ARM 則直到 2012 年才開始範圍推廣 64bit 處理器設計。

直到現在,你可以產品中找到它身影。

比如英特爾旗下自動駕駛公司 Mobileye 採用其技術。而家用路由器產品中,MIPS 並見。

中科院自主研發龍芯,其 LoongISA 指令集同樣基於 MIPS 發展而來。不過,去年龍芯宣佈,準備研發一套完全採用中國技術指令集 LoongArch,實現進一步自主可控。

值得一提的是,MIPS 和現在當紅炸子雞 RISC-V 稱得上是師出,許多方面都基於思想。

2017 年,兩人「開創了一種系統、定量方法來設計和評價電腦體系結構,並微處理器行業產生了影響」,獲得圖靈獎。

行動時代來臨,MIPS 功耗而失寵

然而沒想到是,當年如此 MIPS,從 21 世紀開始走下神壇。

,智慧手機時代爆發,讓競爭手 ARM 走上舞台中央。

之前提到,MIPS 設計初主打高性能產品,比如遊戲機、路由器、影印機,標英特爾 x86。

而 ARM 誕生開始瞄準嵌入式低功耗領域,以至於智慧手機時期,ARM 可聯合高通、蘋果、聯發科打造行動處理器晶片。

當時 MIPS 產品並沒有低功耗優勢,反應過來時。

加上兩者之間授權方式。MIPS 指令集架構授權,CPU 核賣得,迫使很多公司選擇自行設計 MIPS 核心,添加指令,並發佈開發工具

ARM 相反,讓眾多 CPU 廠商可以共享一套指令集和編譯工具,討好工程師,設計了好用且 USB 調試工具。

因為一個,讓 MIPS 失去了關鍵機會,還落得 ARM 蠶食下場。

2012 年,江湖上傳出 MIPS 正在尋求買家自己賣掉。

當時潛在買家有高通、博通、AMD、Google ,但得手是競爭手 Arm、半導體及軟體設計公司 Imagination。

Arm 聯合自己所屬組織 Bridge Crossing(專門收購技術專利), 3.5 億美元收購 MIPS 500 項專利,當中 Arm 出資 1.675 億美元。

剩下專利(82 項核心架構相關關鍵專利)和公司運營主體賣給了 Imagination,收購價 6000 萬美元。

兩個收購方這些專利達成了交叉授權協議:Imagination 獲得 498 項剝離專利終身免費授權,Bridge Crossing 則得到 82 項保留專利限制性授權。

本以為 MIPS 遭遇如此賣,應該是結局了。

但想,這是多舛命途開始。

Imagination 本想藉此番收購加強自身 CPU 業務,它第一股東英特爾想牽制 Arm 發展。

但客户蘋果選擇研 GPU 後,Imagination 業務一度告急,選擇 MIPS 拋售,自己臨著收購命運。

1985年以來,各種基於MIPS架構中央處理器、SoCs設計出來且使用。

1985年,第一個MIPS理器R2000發布。它某種獨立片上單元中增加了多週期乘法和除法指令。指令添加進去結果該單元檢索回寄存器文件;這些檢索結果指令是互鎖。

R2000可以端序或小端序引導進入系統。它具有31個32位通用寄存器,但沒有條件代碼寄存器(條件代碼寄存器是AMD 29000和Alpha處理器所共有功能,設計人員認為這是潛在瓶頸)。與其他寄存器,程序計數器是不能直接訪問。

R2000支持多達四個協處理器,其中一個內置於主CPU中,並處理,陷阱和內存管理,而其他三個留作其他用途。其他三個協處理器其中之一可選R2010 FPU,該模塊具有32個32位寄存器,可以用作16個64位寄存器實現雙精度計算。

R30001988年繼承了 R2000 ,它增加了32 KB一級指令和數據高速緩存(後來增加到64 KB),並以高速緩存一致性協議形式支持共享內存多處理。儘管 R3000 多處理器支持存在缺陷,但於多台多處理器計算機案例中。 R3000 內置MMU,這是該時代CPU見功能。與 R2000 一樣, R3000 可以與 R3010 FPU配對。 R3000 是市場上第一個MIPS理器案例,生產了超過一百萬顆處理器。 R3000A 是速度 R3000 版本,運行速度高達40 MHz,可提供32個 VUP(VAX性能單位)性能。兼容MIPS R3000AR305133.8688 MHz運行,儘管它有FPU或MMU,但是 Sony PlayStation 中使用處理器。第三方設計中 Performance Semiconductor 設計 R3400 和 IDT 設計 R3500,它們是集成 R3010 FPU R3000A。東芝R3900實際上是於運行Windows CE 早期手持式PC第一個SoC。於太空應用抗輻照芯片 Mongoose-V 是集成R3010 FPU R3000 。

1991年發布R4000系列MIPS擴展到64位體系結構,FPU集成到主芯片上以創建單芯片理器,並且集成時實現了100 MHz高時鐘頻率。但是,達到該時鐘頻率,指令和數據高速緩存各減少到8 KB,並且需要三個時鐘週期來進行訪問。工作頻率是通過流水線技術(當時稱為超級流水線)實現。改進R4400於1993年問世。它具有16 KB主緩存,基本上無錯誤64位操作支持以及L2緩存支持。

MIPS科技公司,是 SGI 一個部門MTI,設計了低成本 R4200 ,這是 R4300i 基礎。 Nintendo 64遊戲機使用了該理器衍生產品NEC VR4300。[1]

R8000(1994年發布)是第一個擁有超標量設計MIPS處理器,能夠每個週期執行兩個整數或浮點數和兩個存儲指令。該設計分佈六個模塊上:一個整數單元(具有16KB指令和16KB數據高速緩存),一個浮點單元,三個定製二級緩存標籤RAM(兩個於二級緩存訪問,一個於總線偵聽)和一個高速緩存控制器ASIC。該設計有兩個全流水線雙精度乘法加法單元,可以4MB片外二級緩存中流式傳輸數據。 R8000 1990年代中期於 SGI POWER Challenge 服務器,後來 POWER Indigo2 工作站中有使用。儘管它 FPU 性能適合科學用户,但其整數性能和高昂成本削弱了大多數用户吸引力, R8000 市場上銷售了一年,到現在保留下來此工作站。

R10000 (1995年發布)是單芯片設計,運行時鐘頻率 R8000 ,並具有32KB指令緩存和數據緩存。它是超標量處理器,但其主要創新是亂序執行。即使使用單個內存流水線和 FPU , R10000 改進使其擁有價格和晶體管密度,使 R10000 於大多數客户而言是首選物。

MIPS科技公司後來一些設計基於 R10000 內核。 R12000 使用0.25微米工藝來縮小芯片並獲得時鐘頻率。修改後 R14000允許時鐘頻率,並片外緩存中額外支持 DDR SRAM。後迭代稱為 R16000 和 R16000A ,前代相比,它們具有時鐘頻率和晶體製程精度。

MIPS系列微處理器其他成員包括 R6000 ,這是一種 Bipolar Integrated Technology 設計並實現了 ECL 處理器。R6000 實現了MIPS II 架構。它轉換後備緩衝區(TLB)和緩存體系結構MIPS系列其他成員。 R6000 沒有實現承諾性能優勢,儘管它 Control Data 機器中得到了一些應用,但主流市場中消失了。

1981年,約翰·軒尼詩斯坦福大學設立了 MIPS (英語:Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)項目研究精簡指令集計算技術。項目成果他展示了這項技術潛在經濟價值,並讓他1984年休假期間成立了 MIPS Computer Systems 。該公司設計了一種體系結構,稱為 MIPS ,並於1985年推出了第一個實現 MIPS架構 微處理器,即 R2000 。 R2000 設計改進後,設計1988年生產並命名為 R3000 。這些32位理器構成了其公司1980年代市場上競爭基礎,它們主要於 SGI 系列工作站和版本 Digital Equipment Corporation DECstation 工作站和服務器。 SGI 商業設計斯坦福 MIPS 有所不同,它硬件中實現了大多數指令上互鎖,並提供了乘法和除法指令(以及其他指令)。這些設計由軟件架構師 Earl Killian 指導,他設計了MIPS III 64位指令集擴展部分,並領導了 R4000 微體系結構工作。[2][3]

1991年,MIPS Computer Systems發布了第一個64位 理器,即 R4000 。 但是,MIPS Computer Systems其投放市場時遇到了財務困難。當時 SGI 是MIPS Computer Systems幾個主要客户之一, SGI 認為 R4000 SGI ,因此 SGI 1992年直接收購了該公司,確保這個理器設計會丟失。後,該公司稱為MIPS科技公司,成為了 SGI 一個子公司。

1990年代初期,MIPS科技公司開始自己微處理器設計許可給第三方供應商。事實證明,於MIPS處理器核的性,這種方式,這使 MIPS 架構微處理器可以於許多應用,這些應用集成 MIPS 架構理器以前同時期使用具有功能CISC架構理器設計上花費得多,而門數和價格差不多。CPU價格門數量和外部引腳數量密切相關。Sun Microsystems 試圖通過許可 SPARC 處理器核獲得類,但是沒有那麼。到1990年代後期,MIPS已成為嵌入式系統領域強者。MIPS科技公司統計,1997年以MIPS架構基礎CPU出貨量4800萬,佔 RISC CPU 總市場份額49%。[4] MIPS 架構如此,以至於 SGI 1998年MIPS科技公司拆分出來成為一個子公司。如今,MIPS科技公司全部收入中有一半來設計許可,而其餘大部分 MIPS 架構處理器則第三方設計工作,然後第三方進行生產。

1999年,MIPS科技公司兩種MIPS架構取代了先前版本MIPS架構,即32位 MIPS32 (基於MIPS II,具有MIPS III,MIPS IV和MIPS V一些其他功能)和於許可64位 MIPS64 (基於MIPS V)。NEC、Toshiba 和 SiByte(後來博通收購)MIPS科技公司宣佈分獲得了 MIPS64 可證。此後,飛利浦、 LSI Logic 和 IDT 加入了他們行列。如今, MIPS IP核 已成為嵌入式系統(手持計算機,機頂盒,機頂盒)市場上常用處理器核之一。

於MIPS架構是可授權,因此其多年來吸引了多家設計處理器創公司。 Quantum Effect Devices 是設計 MIPS 處理器首批初創公司之一(請參閲下一節)。設計 R4300i MIPS設計團隊成立了 SandCraft 公司,該公司為 NEC 設計了 R5432 ,後來生產了 SR71000 ,是嵌入式市場上首批實現了亂序執行處理器之一。最初 DEC StrongARM 團隊分裂兩個設計 MIPS 架構產品初創企業: SiByte ,後者生產了SB-1250,這是首批高性能MIPS 架構SoC;而 Alchemy Semiconductor (後來AMD收購)推出了用於低功耗應用 Au-1000 SoC。Lexra 使用 MIPS架構 設計並生產產品,並為音頻芯片市場提供了擁有 DSP 擴展微處理器和電信市場提供了擁有多線程支持處理器。於 Lexra 授權使用該架構,因此兩家公司之間開始了兩項訴訟。當 Lexra 承諾宣傳其處理器兼容 MIPS 時,第一個訴訟解決了。第二個訴訟(關於處理內存訪問MIPS專利4814976)持續了下去,損害了兩家公司業務,達到了MIPS科技公司目的,後者 Lexra 提供了免費許可和大量現金支付。

使用 MIPS 架構處理器來製造工作站製造商有 SGI ,MIPS Computer Systems,Whitechapel Workstations ,Olivetti ,Siemens Nixdorf Informationssysteme ,Acer ,DEC, NEC 和 DeskStation(英語:DeskStation) 。

目前市場上主流芯片架構有 X86、ARM、RISC-V和MIPS四種,每一種架構有自己優勢和主要應用場景。

使用電腦以及公司服務器,大部分採用了x86架構處理器,intel和AMD處理器主。 x86架構處理器採用了CISC指令集(複雜指令集計算機),x86架構CPU分為x86和x86-64兩類,目前主流是x86-64,即64位處理器。 X86是理器執行計算機語言指令集,指一個Intel通用計算機系列標準編號縮寫,標識一套通用計算機指令集合。1978年6月8日,Intel 發佈了新款16位理器 8086,開創了一個時代:X86架構誕生了。 X86指令集是美國Intel公司其第一塊16位CPU(i8086)專門開發,美國IBM公司1981年推出世界第一台PC機中CPU–i8088(i8086簡化版)使用是X86指令。 CPU技術發展,Intel研製出新型i80386、i80486直到今天 Pentium 4系列,但保證電腦能繼續運行以往開發各類應用程序保護和繼承軟件資源,所以Intel公司生產所有CPU繼續使用X86指令集。

手機全部使用了ARM架構,採用了RISC指令集(精簡指令集),ARM優勢於低功耗,因此適合手機等終端使用,x86架構處理器解決低功耗問題,所以移動終端很少使用x86架構處理器。 華麒麟處理器、蘋果A系列處理器、高通驍龍處理器無一例外採用了ARM架構,此外大部分工控系統、智能家居控制系統、家庭機頂盒採用了ARM架構。美國“禁售令”影響,ARM中斷了華為業務,ARM這家公司走進了人們視野,ARM公司成立於1991年,是一家英國公司,後來日本銀收購。ARM公司出售IP(技術知識產權),設計和製造自己芯片,位於ARM架構頂端。如果ARM華授權,那麼華為麒麟處理器、凌霄處理器會受到影響,無法使用架構。

ARM架構是一個32位精指令集處理器架構,其泛地使用許多嵌入式系統設計。於節能特點,ARM處理器適用於移動通訊領域,符合其主要設計目標低耗電特性。 如今,ARM家族佔了所有32位嵌入式處理器75%比例,成為佔全世界多數32位架構之一。ARM處理器可以很多消費性電子產品上看到,可攜式裝置到電腦外設導彈彈載計算機軍用設施中有存在。 ARM和X86架構顯著是使用指令集。

RISC-V 架構是基於 精簡指令集計算(RISC)原理建立開放 指令集架構(ISA),RISC-V是指令集發展和基礎上建立指令。RISC-V 指令集完全開源,可以地用於任何目的,允許任何容人設計、製造和銷售RISC-V芯片和軟件,並需要ARM、MIPS那樣需要授權,受到各種使用限制。設計,易於移植Unix系統,模塊化設計,工具鏈,同時有大量開源實現和流片案例,得到很多芯片公司認可。 RISC-V 架構晚,但發展。可以場景選擇適合指令集指令集架構。基於RISC-V 指令集架構可以設計服務器CPU,家用電器CPU,工控CPU和用在指頭傳感器中CPU。

指令集架構(ISA, Instrucion Set Architecture)定義了基本數據類型(BYTE/HALFWORD/WORD/…)、寄存器(Register)、指令、尋址模式、或者中斷處理方式。一台計算機指令系統反映了該計算機全部功能,機器類型,其指令系統,因而功能。

處理器(CPU)會用相應彙編語言編寫底層操作程序,而寫這個彙編語言時候需要指令集架構這個規則,從而處理器進行操作。

CPU依靠指令來計算和控制計算機系統,每款CPU設計時就規定了一系列其硬件電路相配合指令系統。

芯片(指令集)架構是CPU用來控制和計算指令一種規範,指令集進與否直接關係到CPU性能發揮。

目前市場上四大主流指令集X86、MIPS、ARM、RISC-V,中國長城、全志科技、兆易創新公司有關佈局。

目前國內廠商中,華鯤鵬、天津飛騰是ARM架構,天津海光、上海兆芯、瀾起津逮是X86架構,申威是alpha架構,龍芯中科採用MIPS架構,其後發佈國內第一套完全自研指令集LoongArch,全志科技芯片、兆易創新MCU產品採用RISC-V架構。

X86架構1978年英特爾發佈,並成為了業界標準,目前主要應用PC、服務器、超級計算機,代表廠商有英特爾和AMD。

國產CPU中,天津海光、上海兆芯、瀾起津逮(瀾起科技)採用X86架構,此外浪潮信息、紫光股份是X86服務器領軍廠商。

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龍芯選擇MIPS架構的原因(MIPS架構為什麼不做手機CPU)

ARM架構英國ARM公司開發,目前全球95%智能手機、平板電腦芯片採用ARM架構。

採用ARM架構設計國產CPU主要有天津飛騰和華鯤鵬。發佈於2019年1月鯤鵬920是業界性能基於ARM架構CPU,是目前唯一7nm製程國產CPU。

全志科技推出全球首顆量產搭載阿里平頭哥玄鐵906 RISC-V應用處理器,兆易創新全球第一個推出基於RISC-V內核MCU,北京君正展開RISC-V CPU研發工作。5月24日,華為海思為鴻蒙OS推出了一款名Hi3861開發板,從其開發環境介紹中可知這是華首款基於RISC-V架構芯片。

計算機普及,如芯片架構、內存外存。此時會想架構是什麼?架構區別哪?有內存為何需要外存?

芯片架構是指芯片類別和屬性描述。架構一詞和語境有關,提到soc時,指嵌入式處理核心類型。提到X86和arm時,指是指令集。

CPU是一個解釋器,架構是算法,寄存器轉換級電路(RTL)是算法實現。架構算法。

Arm是高級精簡指令集,是一個32位精簡指令集處理器架構。其架構圖如下:

桶形移位寄存器:ARM採用了32&TImes;32位桶形移位寄存器,這樣可以使左移右移n位、環移n位和算術右移n位可以一次完成。

乘法器:乘法器採用“加一移位”方法來實現乘法。ARM提高運算速度,採用兩位乘法方法,乘數2位來實現“加一移位”運算;ARM乘法器採用32&TImes;8位結構,這樣,可以降低集成度(其相應芯片面積不到並行乘法器1/3)。

浮點部件:浮點部件是作為選件供ARM構架使用。FPA10浮點加速器是作為協處理方式ARM,並通過協處理指令解釋來執行。

(1)體積小、低功耗、低成本、高性能——ARM應用嵌入式系統中原因 支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集,能兼容8位/16位器件;

(2)大量使用寄存器,指令執行速度;

(4)尋址方式,執行效率高;

(6)Load_store結構:RISC中,所有計算要求寄存器中完成。而寄存器和內存通信指令來完成。而CSIC中,CPU是可以直接對內存進行操作。流水線處理方式。

X86架構(The X86 architecture)是理器執行計算機語言指令集,指一個intel通用計算機系列標準編號縮寫,標識一套通用計算機指令集合。其PC架構如下圖所示:

CPU:大家陌生名詞,中央處理器,計算機核心大腦。

北橋(North Bridge Chipset):北橋是電腦主板上一塊芯片,位於CPU插座邊,起連接作用。

南橋芯片(South Bridge):是主板芯片組組成部分,位於主板上離CPU插槽下方,PCI插槽附近,這種佈局是考慮到連接I/O總線多,離處理器一點有利於佈線。

內存:是計算機中部件之一,是CPU進行溝通橋樑。計算機中所有程序運行是內存中進行,因此內存性能計算機影響。

顯卡(Video card,Graphics card):全稱顯示接口卡,稱顯示適配器,是計算機基本配置、配件之一。

聲卡:基本功能是來自話筒、磁帶、光盤原始聲音信號加以轉換,輸出到耳機、揚聲器、擴音機、錄音機聲響設備,或通過音樂設備數字接口(MIDI)使樂器發出聲音。

SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高級技術附件):是一種基於行業標準串行硬件驅動器接口,是Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司提出硬盤接口規範。

硬盤:是電腦主要存儲媒介之一,一個或者多個鋁製或者玻璃制碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。

是一種採取精簡指令集(RISC)處理器架構,其:

現如今中國要聚焦 RISC-V 架構來發展芯片產業,才能抓住發展中國芯片產業機遇。

RISC-V 架構迅速衝上多平台搜。事實上近兩年來,中國多家芯片團隊例如華海思、阿里平頭哥乃至隸屬國家隊中科院,佈局RISC-V芯片架構。試圖通過這條技術路線,來打破中國芯卡脖子現狀!那麼問題來了:備受推崇RISC-V架構路線是什麼東西?為何會倪院士以及眾多企業稱為中國芯崛起機遇呢?

提到中國芯崛起需要攻克技術,相信很多人第一時間想到光刻機。對芯片瞭解多一點朋友可能會説,有芯片設計軟件!但很多人知道是,這些以外,中國芯想要擺脱壟斷,核心技術是芯片架構!所謂芯片架構,其實芯片用來運行和控制系統一套管理流程!眾所周知,芯片是整個計算機系統心臟和大腦,任何程序需要通過芯片來進行運行!而計算機程序運行時,需要將需求編譯成一條條指令,才能讓芯片識別並控制系統進行運轉!於這個概念,大東可以做個比喻!假如一顆芯片比作一個國家中央機構,那麼芯片架構,用來管理這個機構制度!這個制度不僅決定了上下級之間信息如何流通,還要負責協調部門之間工作!舉辦一場全國籃球賽為例,這個過程上層通過到基層執行。需要這個信息編譯成通知下達。同時場地、人員、時間安排多個部門之間要進行協調運轉。

此時這個機構管理制度能直接決定各層級、各部門之間協調能力。制度合理通知下達迅速,各部門之間合作!反之會重影響工作效率!那計算機系統中,這場全國籃球賽相當於一個應用程序。芯片架構是保證這個程序運轉流程制度,直接決定了程序運行流!而且管理制度是任何機構要素,缺失那整個團隊勢陷入一團亂麻中,無法運轉。而芯片是這樣,沒有了架構,即使製程、主頻無法運行任何程序!其重要性不言而喻!因為有着這樣舉足地位,所以芯片架構技術,以來那些西方半導體巨頭抓在手裏!

現如今主導全球芯片產業X86和ARM架構為例!前者作為標準計算機運行指令架構,應用到PC端芯片市場。其使用權其開發者英特爾掌控。至於後者,因為有着體積小、功耗、高性能優點,應用於移動通訊領域!而伴智能手機時代爆發,英國ARM公司藉着架構技術授權賺盆缽!可作半導體產業後來者中國企業,芯片架構技術方面以來遭遏制!例如此前中國數不多能兼容windows系統PC芯片雙雄,兆芯和海光,所使用X86架構是通過各種關係授權得到。至於手機芯片不用多説,即使是華海思這樣全球芯片巨頭,其招牌麒麟系列芯片,使用是授權得來ARM架構。而且於眾所周知原因,幾年ARM華為合作幾番。去年發佈麒麟9000系列芯片,沒有採用當時ARM進X1和A78核心。

麒麟9000系列芯片令人擔心是,現如今伴美國英偉達收購ARM公司事件愈演愈烈。塵埃落定,ARM“冠以美姓”,那麼未來華為能否獲得架構授權尚未可知!這種確定局勢,顯然不是中國芯片產業能接受。但是,一種新型架構技術路線崛起,中國芯片產業帶來了曙光!RISC-V架構!相比於X86和ARM幾十年歷史而言,RISC-V架構興起史實太!2010年時,伯克利大學並行計算實驗室1位教授和2個研究生正在開展一個計算機項目。然而面X86和ARM高昂授權費用和複雜架構原理,決定自己開發一個開放指令集架構!

三位創始人2015年,三位大佬聯合創立了一家名SiFive半導體公司,主要方向開發基於RISC-V架構芯片,來推動該技術商業化。同時三人主導下,RISC-V基金會正式成立,用來維護指令集架構和規範化!但是該基金會和公司沒有RISC-V架構私有化,反而簽訂了BSD授權條款,其完全開源。説,全球任何組織和商業機構可以該架構進行開發使用。而受到任何限制。基於該架構核心來開發,商用閉源收費版本可以。而這種模式之下,RISC-V架構迅速成為了全球知名軟件之一。然説到這很多朋友可能會想,這種免費技術有優勢嗎?

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MIPS架構處理器

手機CPU 架構類型瞭解

剛剛就説到,RISC-V立項初,三位創始人決定設計一款,X86和ARM指令集架構。而架構,帶來效果於移植。無論是PC端是移動端,RISC-V架構能夠鬆適應!而且RISC-V架構有着後發優勢。採用模塊化設計,適用於現代雲計算、智能手機和小型嵌入式系統。是,開源RISC-V本身其實並,説還只是一個架構內核,這有了可塑性。相當於房子地基,拿到手後能建造出什麼房子,房子用來幹什麼,是否有自己特色,説是自己本事。而這了使用者無發揮空間!

基於這些優點,因此倪光南院士會其視為中國芯片崛起希望。開源技術,意味着可以讓中國芯片產業,完全繞開美國專利管制。即使未來中國芯RISC-V架構做做,能夠和X86以及ARM同台競技,擔心發生斷供或者制裁!超強可塑性,則代表着中國芯片企業,可以完全自己需求進行開發完善。拘泥於一個框架,然後一個領域內死磕!,這些以外,RISC-V架構有一個優點,那年。短短10年發展歷史,意味着中國和西方並沒有拉開差距。説,與是同一個起跑線上。不用擔心用生態鏈壟斷市場,擔心專利限制發展。而這些因素,此前是中國芯片崛起障礙。英特爾和X86架構和Windows系統,聯手打造出了一個Wintel生態聯盟。直接壟斷了PC端20多年。不僅讓中國芯片打入市場,系統桌面領域一度求生!而芯片架構方面專利技術,讓英國ARM公司,想要進行授權要看美國臉色!不過是,伴RISC-V架構技術發展,未來這些可能會成為歷史!

現如今,中國RISC-V架構陣營中奪得了主導權。國際RISC-V基金會18個理事會成員,中國企業奪得一半席位!與此同時,國內成立了RISC-V產業聯盟和開放指令生態系統聯盟。像華海思、阿里平頭哥,中科院計算所眾多科技公司投入RISC-V架構懷抱。

阿里平頭哥玄鐵RISC-V處理器而如此高漲投入換來了回報!早在2019年阿里平頭哥正式推出了,首款基於RISC-V架構處理器玄鐵910,並規模量產。後中科院基於RISC-V架構打造香山系列芯片流片。到了今年12月,華海思團隊全自研首款RISC-V 架構芯片正式曝光,適配進入商用市場!而且這些以外,像芯來科技、優矽科技諸多企業,紛紛佈局RISC-V技術。足以看出,中國芯片架構正在揭竿而起!

華海思RISC-V 架構芯片,現如今看重RISC-V架構並非只有中國,像亞馬遜、三星科技巨頭開始涉足RISC-V路線,蘋果開始面向社會招攬RISC-V架構開發人才。其領域內競爭正在加劇。而中國如果想RISC-V架構變成自己主導技術路線,那要做有很多!從軟件生態到操作系統到市場反饋,中國科技企業要擰成一股繩,然後打造出一個芯片架構生態。這個過程會,可能需要十幾年幾十年。但是大東要説是,即使,要堅持下去。因為這是中國芯片產業背水一戰,只有抓住這個機會,才能有底氣的説“中國芯無懼制裁”!

傳統芯片架構包括:X86和ARM,兩者區別是屬於“複雜指令集”與“精簡指令集”。Intel和ARM處理器,前者使用複雜指令集(CISC),而後者使用精簡指令集(RISC)。

第三種芯片架構:RISC-V架構是基於“精簡指令集”(RISC)原理建立開放指令集架構(ISA),RISC-V是指令集發展和基礎上建立指令。RISC-V 指令集完全開源,設計,易於移植Unix系統,模塊化設計,工具鏈,同時有大量開源實現和流片案例,得到很多芯片公司認可。RISC-V 架構晚,但發展。可以場景選擇適合指令集指令集架構。

RISC-V起源於2010年加州大學伯克利分校,後來2015年成立RISC-V基金會,基金會於2020年3月美國遷往瑞士,保持中立、開放,不受各種長臂管轄權限制,有利於各國獨立發展自己芯片技術。

美國業界科學家Michael Taylor評價如下:“RISC-V技術應用正在,取代X86、ARM主微處理器指令集,從上改變計算世界。”而看法是三足鼎立!

國內半導體生態發展進程中,產業鏈上游,相比海外市場成熟度些,挖掘相比之下技術路線,其中一個成長機會點。

目前市場上大規模主流應用芯片架構中,服務器市場霸主X86架構英特爾和AMD主導;Arm架構移動終端市場佔超過95%份額,此前英偉達收購未果後尋求獨立上市。

但這兩架構海外廠商主導,尋求一個獨立且開源芯片架構,自主生態發展帶來意義,RISC-V這樣一種架構。

源頭來説,Arm架構屬於一種基於RISC(精簡指令集計算)原理建立架構,這是其適合應用移動終端市場原因之一。

顧名思義,RISC-V是第五代基於RISCCPU指令集架構,2010年美國加州大學伯克利分校計算機科學部門發明。這是一個免費、開放架構,用户基於該架構進行產品設計和拓展後,可自主選擇是否公開發行、如何商業運營。

Arm架構生態不是一天建成。目前受限於開源社區,RISC-V架構產品開發和應用需要面很多挑戰,畢架構。“能夠考慮借鑑參考是Arm架構一些發展邏輯和應用方向。但即便Arm應用無法直接RISC-V上。”

生態外,RISC-V面臨難點於定位。“能力範圍來説,RISC-V另外兩架構沒有差異,可以上探到邊緣側,未來到PC端、服務器端,有公司做相應嘗試。並是RISC-V要取代誰,這個市場足夠大,會有側領域。”

面向另外兩主流架構,躍昉科技應對和思考。

此前英特爾一度希冀收購該行業頭部廠商SiFive一個案例,這行業觀點認為,是抵禦英偉達計劃收購Arm帶來影響。雖然這兩宗收購計劃未果,但顯示出RISC-V重視。

從全球整體發展態勢來説,陳文廣告訴記者,技術方面,海外頭部企業相比國內發展水平領,但差距。應用領域方面,中國RISC-V落地領域IoT主,而海外廠商落地領域不僅覆蓋於此,數據中心、智能駕駛、存儲芯片、電子消費領域有涉及。

據悉,目前全球頭部企業美國SiFive,創立於2015年。2021年4月,SiFive宣佈首款基於5nm工藝RISC-V架構SoC芯片流片,該SoC可用於AI、數據中心、高性能計算場景。

身處其中公司積極探索技術融合空間。李濤介紹,基於RISC-V架構,躍昉科技還聚焦和關注區塊鏈方面技術。

“未來智慧交通過程中參與方多,可能有車廠、交通管理部門和政府監管部門,有用户本身。如何解決智慧交通體系下數據上鍊、數據互信、本地存儲需求和問題,可能還需要藉助區塊鏈技術。”補充道。

於RISC-V誕生時間太短,5年,中國本土市場,相關編譯器、開發工具和軟件開發環境(IDE)以及其他生態要素積極建設中。

但是中國本土RISC-V生態培育幾年提速,目前見。RISC-V生態鏈條參與者多元化,其中IP環節主要包括平頭哥、芯來、賽昉及睿思芯科本土企業提供IP、編譯器、工具鏈產品。設計環節包括海思、瑞芯微、兆易創新眾多企業,應用涵蓋MCU、邊緣計算芯片領域,中國RISC-V產業聯盟目前有了超過120家聯盟會員。

生態外,中國發展RISC-V技術面臨以下兩大:缺乏相關人才,和碎片化風險。

“於RISC-V中國於發展初期,事該領域專業人才數量。加上該領域實現大量盈利,以及傳播語言問題,導致國內並無足量技術人員進入。”陳文廣進一步分析,而RISC-V架構開源規則本身有侷限性。其強調完全開源設計,導致RISC-V架構可能出現,雖然擁有多指令集,無法共用問題。

各公司做出具有本身公司特色芯片時,如果選擇自己專屬指令集保密,那麼若干年後,很可能出現芯片兼容情況,這樣碎片化往往於產業發。

“例如Android本身是一個開源系統,但華、小米、OPPO廠商各自開發成自己系統後,變得兼容,這是RISC-V架構開源規則本身侷限性。”補充道。

“覺得判斷生態是否加速落地一個標準,是否有多產品應用到實際場景中去。定位偏向SoC,但關鍵要找到一個方向,去這個SoC應用到系統上。”李濤記者表示,躍昉科技團隊系統有認知,因此願意客户一道,探索應用場景差異化表現,同時讓客户接受基於RISC-V架構產品。

全球三大芯片架構之一MIPS,成為歷史。

外媒報道,所屬公司宣佈放棄繼續設計MIPS架構,全身心投入RISC-V陣營。

作為當年站RISC改革前沿前浪,MIPS圖靈獎得主、谷歌母公司董事長John Hennessy創辦坐鎮,創辦8年即上市。

軟會自己Windows系統移植到MIPS,英特爾花費數十億美元開發Itanium架構,來應當時市面上RISC挑戰那種。

MIPS一度被業內認為可以Arm、x86,成為全球三大主流架構之一。

如今本應四十不惑MIPS,卻突然耐不住,轉投大火RISC-V陣營。

生於斯坦福,今年40歲

論起出身,MIPS可以説是“師出名門”。

1981年,時任斯坦福教授John Hennessy領導團隊,實現了第一個MIPS架構處理器。

MIPS,全稱Microprocessor without Interlocked Pipeline Stage。採用5級指令流水線,能夠接近每個週期一條指令速率執行。這當時。

1980年代,精簡指令集(RISC)以x86代表複雜指令集(CISC)發起第一波衝擊時,其發展勢頭,讓英特爾不惜投入數十億美元開發Itanium。

而MIPS,RISC陣營中衝鋒者之一。

1984年,John Hennessy離開斯坦福,創立了MIPS科技公司。並且成立第二年推出了第一個芯片設計R2000。

1988年,MIPS推出了R3000。這款產品獲,銷售超百萬顆。

公司消費電子產品用到了R3000,比如索尼PS。美國首家電腦公司DEC、愛普生、日本電器知名企業是其客户。

1991年,MIPS推出了64bitR4000。其競爭手Arm直到2012年才開始範圍推廣64bit處理器設計。