2021年1月6日,英国反垄断机构对英伟达收购ARM案开展调查,而此前在中美贸易战进行的如火如荼之际,美国也把对华为禁售ARM作为打击手段。而华为此前也购买过ARMv8的终身使用权,那么ARM架构到底是什么含义,而华为购买了ARMv8架构的终身授权之后,是否在短期之内就可以安然无忧了呢,那么今天我们就来介绍一下。

arm官宣中断合作对华为有什么影响(美国为什么可以通过ARM来打击华为)(1)

说到这个架构,首先给大家介绍一下当今世界上有哪几种架构,而这几种架构又有什么区别。

当今世界一共存在几种主流架构,第一个就是X86,是由Intel这家公司设计制造的,它非常的古老,早在1978年的时候就设计出第一款处理器8086,后来,IBM用X86架构设计出世界上第一款PC。X86跟ARM架构最大的不同是它采用CISC,X86主要应用在台式机、电脑笔记本和服务器上的CPU。

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还有一个架构 大家可能了解的不多,那家公司叫MIPS,MIPS这家公司也是一家老牌的公司,早在1981年就成立了,它采用的也是RISC(精简指令集),它主要应用的场合就是大家看电视时用到的高清电视的盒子,包括打印机、路由器 我之前在过的一家公司就是做智能路由器的,我们当时设计路由器的时候采用的就是MIPS架构设计我们的处理器的。

采用RISC精简指令集的还有SUN开发的SPARC,和IBM的POWER,POWER在X86出来之前曾经风光一时,性能也强过X86,但由于价格昂贵,在与X86的市场竞争中逐渐败下阵来。

还有一个就是比较新的,相当于在架构界来讲应该算新新人类了,它的名字叫:RISC-V,我看很多人去介绍的时候都把它叫V,其实这个读法是不准确的,他是five 就是第五代,所以命名为five--RISC-V。那这个RISC-V呢是非常晚的时候才被提出来 ,大概2010年左右,后续还成立了RISC-V的基金会,它最大的、也被所有人给予厚望的特点就是因为它是开源,它也跟一个开源的操作系统可以结合起来,也是天然的好基友,就是Linux,它可以跟Linux合在一起来作为下一代架构的趋势,RISC-V是未来的一个最大的趋势。

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刚才就是对以上几种架构做了简单介绍,那现在就引入今天的主角就是ARM。ARM它是创立于英国的一家公司,后来相继被软银和英伟达收购。ARM从字面的含义来讲,很多人会提到ARMv几这种架构 ,也会有人提到ARM7 ARM9 CortexAXX 又是什么意思呢,ARM当中ARMv几,这些都是它的架构,而ARM7 ARM9 CortexA-XX这种都叫做核,也叫IP核,架构跟它的核完全是不同的概念,大家千万不要弄混。简单来说,后面那个IP核是由前面的架构设计出来的,后面这个核你可以简单理解为处理器或者CPU了,所以架构和由架构设计出来的IP核完全是两个不同的概念。

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说完了这些基本概念 另外一个不得不提到的就是三种授权方式。指令及授权、IP核授权、使用级授权。

华为不是购买了ARMv8的终身授权么,那终身授权又是什么意思呢。三种授权方式,当然还有很多不同的说法,比如软核、固核、硬核等等,但是大同小异,基本上都是这三种授权方式。

我想说到这里大家可能已经一头雾水了,我给大家举一个比较形象的例子吧,我们还是以建楼来比喻,假设我们要建一个别墅,那指令集架构授权什么意思呢,就是把建别墅用到的这些详细的设计方案、设计图纸卖给你。IP核授权什么意思呢,就是说我们通过复杂的设计图纸,在电脑当中可以设计出来一个效果图,但用的什么样子的地板、地砖、木材等等这些都不会涉及。最后一个使用级授权什么意思呢,使用级授权是通过渲染图和设计图纸把完整的别墅模型给做出来了,这是整个别墅的模型,而且这个模型是非常细致,它包括你用的瓷砖、地板木材、承重墙怎么布置了,非常的详细,比如你拿到这个模型之后,然后丢给台积电这种“建筑公司”,它照着这个模型就可以把整栋别墅造出来了,这个就是使用级的授权。

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那么购买这三种授权方式它的特点是什么呢?购买了指令集这种架构授权之后,是可以对ARMv几的架构进行修改,并设计自己的IP核。而如果你购买的是IP核授权,是无法对指令集架构进行修改,只能对自己买的IP核进行修改。后面那个使用级的授权,也就是所说的公版架构,公版架构拿到之后是无法对前面两种进行修改的,也就是架构你改不了,IP核也改不了,只能那它来使用,设计自己的SOC等等,这些是可以的。而且它有一个特点就是说你在使用公版架构的时候,一定要在设计出的SOC中将ARM的品牌show出来,这是它的特点。

三种授权方式的特点讲完之后,我们就来介绍一下,比如苹果、高通、华为海思它们在具体用的是哪种授权方式,以及他们用这种授权方式对自己的处理器IP核的研发达到底到什么程度。

首先就是苹果,苹果它买的是指令集架构的授权,它买到这个设计图纸之后对这个图纸进行了很大的修改,修改之后形成了自己的架构叫swift。

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第二个就是高通,我们拿高通的骁龙855来举例,高通购买的是IP核的授权,它买的是大楼的效果图,而且855在发布的时候 它上面有行字叫"build on Cortex",也就是他在自己购买的IP核基础上进行了大范围的修改,而且要求ARM针对高通的处理器要进行深度的定制,而且它把整个的IP核重新命名了,叫做“Kryo”。

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第三个就是华为海思的麒麟980了,麒麟980购买的也是IP核的授权,那我们在看麒麟980发布的时候,上面写着based CPU,based CPU什么意思呢?它是基于Cortex-A76做了适当的修改,但修改的幅度就没有高通那么多,所以它也没有重新命名。

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经过我上面的讲解,我想大家应该对ARM的三种不同的授权方式有一定的了解了,也就是在一个芯片的设计过程当中,如果你只是买到指令集的授权,那你后面的工作量还是非常大的,你既要去根据图纸设计出IP核,也就是效果图,又要去设计这个模型出来,拿到模型之后才能交给台积电代工,所以从芯片设计的角度来讲,水平的高低从三个旗舰机来看,苹果第一、高通第二、华为海思第三。

在新闻当中我们看到华为海思所宣称的已购买了最新的ARMv8的终身授权,那它买的这个授权到底是什么呢,就是我刚才提到的指令集架构的授权,就是最初的设计图纸。也就是说 华为可以根据这些设计图纸去更改里面的架构,形成自己的类似于像苹果的swift机构,或者是根据已有的指令集架构设计出来属于自己命名的IP核,这些都是可以的。至于华为用到指令集架构做到一个什么样子的程度,它到底是在做自己的指令集架构,还是在做自己的IP内核,这个信息量目前暂时还不够。以我之前在华为的经验,架构的设计和IP核的设计肯定是有人在做的,之前我在华为在每一个部门里面都有预研部门,他们是在做一些比较前沿的研究,对于架构的设计或者IP核的设计是肯定有人在做的,那到目前为止做到什么的程度还是未知数,毕竟还没有商用,从现在已经商用的这些旗舰机来看 ,目前来讲华为还是对IP核进行了一些简单的修改,但改动并不太大。

我想讲到这里大家可能会提出一个问题,到底是我们买哪种授权比较好?这就要看你自己公司的定位了,直接购买使用级架构,不需要花大量精力去做内核研发,最终产品出来的也最快,因为一旦你把所有的研发投入和时间都放在研发内核处理器上,那外面的手机市场早就被瓜分殆尽,已经轮不到你了。那么选择使用级架构(公版架构)是不是一条很聪明的捷径呢,其实这个拿来主义未必都好啊,我给大家举一个当年高通的例子,高通当年出的一款核心芯片叫做骁龙810,810采取的就是公版架构,也就是ARM提供的大小核(公版架构),不过它遇到了一个非常大的问题,就是它的功耗,就是散热问题。当时这个骁龙810可谓是火云邪神啊,就是因为这样一个原因坑死了当时的四家鼎鼎大名的企业,那是哪四家手机厂商呢?分别是Sony、LG、HTC和Motorola,当时他们的旗舰机用的都是骁龙810,骁龙810当时被誉为移动的暖宝宝,非常非常的热,所以这四款旗舰机统统都被三星的S6吊打达一年之久。所以说这四家手机厂商就因为一个芯片的选择错误,选择了骁龙810而至现在的这种奄奄一息的情况,同时也给了像华为等品牌手机的机会。

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当然这个锅也不能完全由高通来背了,高通当时所选择的就是ARM提供的公版架构,可见我们直接去购买使用级授权,也未必是一件事半功倍的选择。所以为了今后不受制于人,要有自己的IP核的设计,甚至自己的架构 才是一条正确的道路。

即使强如苹果这样的公司,它所设计的架构,也是基于当时购买的ARM架构改造而来,所以在芯片的设计行业,犹如Android操作系统一般,是有一个生态圈,后来者只能在前辈的生态圈里进行谋生,没有任何一家公司可以从0去设计自己的架构,去设计自己的生态。所以ARM这家公司它在移动手机领域,特别是在芯片设计方面,地位举足轻重。所以当时ARM跳出来宣布也要终止与华为的合作的时候,也是引起业界的一片哗然。

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本文就是给大家介绍了一下什么是ARM的架构,以及ARM架构中几种不同的授权方式,这些不同的授权方式对华为会产生什么样的影响。其实目前华为在购得了ARMv8的指令级架构终身授权之后,在面对ARM不再合作的威胁之下,其实有几条路要走,第一个就是要做一个从0到1的过程,就是利用RISC-V这个开源的指令集,来做一套属于自己的架构。第二就是要用之前购买到的ARMv8的指令级架构,来进行深入的研究和修改,创造出一个属于自己品牌的架构出来,这两条路其实是要并行前行,第一条路研发的难度大时间周期也比较长;第二条路相对要简单,但这两条路的目标已经定好了,剩下的就是要跟时间赛跑了。

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