芯片的架構究竟是什麼東西?

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科普一下,架構是指令集架構,比如我們常說的X86架構就是指使用X86指令集的處理器。我們平時還經常把架構與微架構混在一起說,比如Cortex-A75這就是微架構,但是我們經常稱之為架構。

程序員寫的“Hello World”處理器是不認識的,要翻譯成處理器能夠識別的指令才行,處理器能識別的指令的集合就叫做指令集(ISA,Instruction Set Architecture)。註明:指令集並不存在於處理器裡。



最容易搞混的是架構和微架構,比如Haswell、Cortex-A75這些都是指令集的具體實現,這就是微架構(microarchitecture)。現代處理器的設計最關鍵的就是微架構,微架構設計直接決定了該處理器的功耗,性能,成本等。


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芯片的架構並沒有一個很明確的定義,其實我們可以將架構認為是設備軟件和硬件之間的“契約”,它定義了每個必須做的事,以及如何去做。它其實包含兩大類:

• 指令集架構(ISA)

• 微體系結構(ISA實現)

指令集定義了與之一起設計的處理器的基本特性,比如寄存器計數、操作碼的語法、可用指令、字節順序等等。遵從這套指令集的處理器,它們間的性能性能差異主要取決於微體系結構。

現在常見的指令集分為複雜指令集(CISC)和精簡指令集(RISC),其中CISC的代表架構有PC上處處可見的x86架構處理器,RISC的代表架構有絕大部分手機上用的ARM架構處理器,像MIPS、PowerPC架構也是RISC指令集。

微體系結構剛定義了處理器功能是如何實現的,也就是通過一系列的硬件設計滿足各種指令集,比如說,AMD和Intel的CPU都是CISC指令集的x86架構,但它們的微架構是不同的,最新的二代Ryzen是Zen+微架構,最新的第八代酷睿是CoffeeLake微架構,它們之間的流水線呀緩存呀什麼的都不同,也就造成了性能上的差別。然而,它們都能運行相同的軟件相同的系統,正因為它們是同一架構的。

通常來說,CISC的x86性能高功耗也高,而RISC的ARM功耗低,性能相對也低,它們各自擅長的領域不一樣,也就造成了今天各佔半壁江山。


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處理器芯片的架構屬於處理器廠商定位於不同類型產品的一項標示。大致可分為兩大類,主要應用於PC端複雜指令集以及應用於移動端的精簡指令集(但是有X86曾用於手機上的,我們等下再說)。



複雜指令集主要有X86架構(intel、AMD上面使用的),精簡指令集主要是ARM架構(幾乎當前所有手機處理器都是用的ARM架構。

我們先說說這個幾乎應用於手機端處理器的ARM架構,雖然說高通說自己的架構叫Kryo,三星的叫貓鼬,但是他們都是基於ARM架構改過來的,包括IPHONE的A系列處理器,同樣是屬於ARM架構,所說的自研架構不過也是基於ARM做出的修改或者優化。

然後說說這個X86,因為X86主要應用於PC端,這個相信大家比較熟就先不說,但是intel曾經做過一款X86架構的移動端處理器,並應用於搭載安卓系統的手機上,這款手機就是華碩 ZenFone2,這款處理器就是Atom Z3580,凌動系列的啦,很多山寨平板都用這個系列的處理器。那麼當時ZenFone2這款手機的性能真的很強,並且搭載4G內存,但軟件的兼容性不行,功耗也是居高不下,所以這款手機也就成為了x86在手機端的絕唱(平板電腦採用這個處理器也是很多)。



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這個話題很有深度哦,舉個例子說吧,就拿電腦來說,蘋果電腦用的是自己的CPU和麥金託什操作系統,英特爾的CPU用的是windows操作系統,這兩種電腦是不兼容的,因為他們的CPU的設計不一樣,指令集也不一樣,這就是架構。


老何157501439

說白了就是程序不兼容。

舉個例子,如果你買了一臺龍芯的平板電腦給孩子,那麼你的孩子除了上網,以及運行幾個專門的學習app之外,啥都不能幹。

沒錯,除了學習啥都不能幹!

如果他找到辦法在這龍芯平板上跑“吃雞”,那麼你的孩子有潛力成為未來的比爾蓋茨。


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