国产芯片一共说了六期,从x86架构的海光兆芯,到ARM架构的鲲鹏飞腾,再到兼容MIPS的龙芯,最后到Alpha架构的申威,整整齐齐,国产芯片的全家福展现在大家面前,今天小编就来聊一聊关于芯片制造工艺和架构哪个难?接下来我们就一起去研究一下吧!
芯片制造工艺和架构哪个难
国产芯片一共说了六期,从x86架构的海光兆芯,到ARM架构的鲲鹏飞腾,再到兼容MIPS的龙芯,最后到Alpha架构的申威,整整齐齐,国产芯片的全家福展现在大家面前。
讲完之后,后台也收到了不少私信,最多的问题集中在架构上面。好多人问,什么叫架构?国产芯片为什么分了这么多的架构?架构有什么用?不同的架构有什么区别?等等。那么咱们就单开一期,来讲讲芯片的架构。
架构这个词,在不同的领域,含义也不一样。在一个组织中,组织的架构,代表着这个组织都有哪些部门,部门与部门之间的关系是什么。毫不夸张地说,一个组织的架构是否合理,将直接影响这个组织的运行效率。一个合理的组织架构,部门应该是因需求而设立,坚决不能有因人设岗的情况;部门与部门之间的KPI或者OKR设置要有衔接性和连贯性,部门之间形成良性上下游关系,一旦KPI的设置不合理,那么部门之间的协作将无比困难,外在的表现就是组织架构出现了问题,而且是大问题。
那么芯片的架构呢?其实也是类似的,合理的芯片架构外在的表现就是运行效率高。但是芯片毕竟不是人类的组织,它的架构主要指的是指令集,不同的架构,指令集是不一样的。
又冒出了一个新的名词,指令集。所谓的指令集,跟人类的组织中的各部门是类似的,一个组织要完成一项任务,需要各个部门分工协作;一块芯片要完成某一项任务,也需要不同的指令一条一条地去执行,那么这些不同的指令组合在一起,就是指令集的概念。在设计芯片的时候,指令集是基础,指令集几乎就决定了一个芯片的架构是什么样子的。
而根据不同的设计思路,指令集又可以广义地分为两大类,复杂指令集CISC(Complex Instruction Set Computer)和精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computer)。这又是什么意思呢?还是类比人类的组织,复杂指令集CISC中的每一条指令,功能强大,能完成的工作也多,但是指令比较长,比较复杂,就像一个部门特别大,人特别多,但是能完成的工作也很复杂;而精简指令集RISC中的每一条指令,非常短小,能完成的功能也更原子化,所以要完成一个复杂的操作,有可能需要多条指令共同完成,就像一个部门非常小,就两三个人,只能完成一个非常细分的工作,如果要做一个更大的工程,就有可能需要多个部门协作完成。
复杂指令集CISC的典型代表就是x86架构,代表厂商是Intel和AMD,当然还有国产的海光和兆芯;精简指令集RISC的典型代表就是ARM,ARM公司的商业模式比较特殊,它只负责技术授权,买了授权的厂商就可以进行芯片的设计,代表厂商包括移动市场上叱咤风云的高通,技术与艺术的完美结合苹果,当然也有中国的鲲鹏和飞腾。因为ARM的商业模式很开放,使得ARM中的玩家特别多,几乎所有有能力进行芯片设计的厂商都在ARM阵营当中。
而龙芯兼容的MIPS架构,还有申威采用的Alpha架构,从设计思路来看,也都属于精简指令集RISC。其实,把时钟拨回几十年前,那个群雄并起的年代,芯片的架构曾经多达数十种,甚至更多。像IBM的Power,Oracle的SPARC至今仍活跃在某些特定领域,但是其他的架构都已经逐渐消亡在漫漫的历史长河中。
而国产芯片当中,之所以分了这么多架构也是有各自的历史原因。x86架构是当今服务器和桌面的主流,ARM架构以更加开放的姿态横扫移动市场,并野心勃勃的进军传统服务器和桌面市场,海光和兆芯,鲲鹏和飞腾分别选择了x86和ARM也是出自于自身的考量。龙芯在设计之初就是为了最大限度的自主可控,所以没有选择x86和ARM,而申威更是因为聚焦在超算和军工领域,安全是重中之重。这其中,申威因为太特殊,先不讨论;龙芯肯定是自主可控性最强的,而海光和兆芯,鲲鹏和飞腾还是要受制于Intel,AMD,ARM等公司的制约,自主可控性是存疑的。但是,反过来,龙芯也因为采用的架构太特殊,生态的建设面临着挑战,而海光和兆芯,鲲鹏和飞腾却是不存在这种问题。
关于架构就先说这么多,还有其他想了解的,欢迎大家留言。
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