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谈谈指令集和处理器

时间:2021-05-04 20:31:22

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谈谈指令集和处理器

处理器和指令集,其中有很多叫法不一,各种标准和厂家参杂在一起,很难理解。本文尝试去梳理一下他们之间的关系。

本文讨论的内容主要是处理器相关的,在操作系统之下。换句话说,操作系统的设计要遵循这些约束。

从指令集区分

CISC & RISC

CISC,(复杂指令集,Complex Instruction Set Computer)。CISC指令,简单的程序码可以完成复杂的操作,复杂度由处理器执行,有些复杂操作指令需要几个机器周期才能实现。CISC保持了向前兼容性,从而导致指令集庞大,包袱很重。

RISC,(精简指令集,Reduced Insturction Set Computer)。 RISC设计单个机器周期完成的指令,通过简单指令组合完成逻辑,方便通过编译优化,提升执行效率,降低处理器复杂度。

CISC 的一大优势是性能好, RISC的一大优势是功耗低。

从应用领域 & 厂商 区分

PC/服务器处理器市场重点是两大阵营,Intel和AMD,两者设计的处理器采用CISC架构,使用x86架构。AMD设计低功耗处理器,Intel的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器。当然还有其它厂商,不过没有上述两家知名可以暂时忽略。

采用RISC架构的例如ARM和IBM和其它一众使用ARM架构的厂商,其中ARM架构市场较大,多用于移动处理器领域。

从架构区分

x86 & arm

当前主流只有两种架构,x86架构和arm(Advanced RISC Machine)架构,x86的发起者是Intel公司,arm架构的发起者是英国ARM公司。x86是闭源的(完整拿到X86授权的,只有AMD),而arm是开源的。X86垄断PC市场,份额高达80%+,ARM垄断移动芯片市场,份额高达90%。当前很多移动终端的处理器设计,都是ARM架构的(需要得到ARM公司的IP授权),例如高通,mtk,hisi等处理器。

当然除了x86和arm两种架构,也有一些其它架构曾经和不断冒出来,只是没有成规模,例如RISC-V。

ARM的授权商业模式

英国ARM(Advanced RISC Machines)公司是全球领先的半导体知识产权(IP)提供商,后面又被日本软银收购了。ARM将芯片设计知识产权(IP)授权给更多芯片公司,靠收取前期授权费(license)和后期版税(royalty)来营生。从此,全球芯片设计从业者都可以是Arm的客户。包括苹果、高通、华为、联发科、紫光展锐……等。

这一时期,全球半导体产业链分工开始细化。中国台湾晶圆代工企业台积电的崛起,改变了传统芯片公司大包大揽芯片全产业链的垂直一体化生产模式(IDM),IP授权、芯片设计、代工、封装等环节分离的商业模式登上历史舞台。

RISC-V跟ARM的区别,RISC-V是免费开源的。

参考:/p/389626435

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