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19岁小伙自制32位Risc,rsic cpu典型有哪些

来源:整理 时间:2022-05-01 16:53:05 编辑:科技知识 手机版

其指令集也是在不断更新增加当中,如Intel为X299平台上的处理器增加了AVX 512指令集,目的就是为了提高某一方面的性能。虽然CISC可以实现高性能CPU设计,但是设计起来就相当麻烦了,要保持庞大硬件设计正确是一件不容易的事情,还要确保性能有所提升,不能开倒车,因此桌面CPU研发时间也慢慢地变长。

这时候,以ARM为首的一些RISC精简指令系统计算机开始崭露头角了。RISC可以说是从CISC中取其精华去其糟粕,简化指令功能,让指令的平均执行周期减少,达到提升计算机工作主频的目的,同时引入大量通用寄存器减少不必要的读写过程,提高子程序执行速度,这样一来程序运行时间缩短并且减少了寻址,提高了编译效率,最终达到高性能目的。

这两种指令集一直都在求同存异当中,都在追求在体系架构、操作运行、软硬件、编译时间以及运行时间等等诸多因素中做出某种平衡,以此达到当初所设计的高效运转目的。图片来自新浪博客功耗上的限制从CISC、RISC设计思路来看,大家不难发现,他们走的路根本不一样,前者专注于高性能方向,但带来高功耗,而后者专注于做低功耗的嵌入式,对于性能的最强不是太过强劲。

因此我们也看到Intel、AMD他们擅长于设计性能超高的X86处理器,而高通、苹果依靠ARM IP授权设计出注重效能的SoC芯片。就像我们以前所举的例子,Core i7-8086K可以轻易跑出95W功耗,但像高通骁龙845这种最顶级的SoC也不过是5W,只有其1/19,主要是手机尺寸越来越小,电池容量、能量密度发展跟不上,手机所用ARM内核只能是低功耗。

一般来说,处理器的功耗可以随着制造工艺的进步而降低,但近些年来,移动设备所采用的的SoC往往率先使用更小的纳米工艺制程,比方说骁龙845的10nm,虽然里面有取巧成分,但推进速度远远快于Intel的10nm工艺,加之SoC还会有对应的低功耗版本工艺,所以无论是设计上、还是工艺上的差别,都导致了ARM、X86功耗差异非常大。

大小核架构从前的X86传统CPU,如果是四核或者是双核,内部的四个、两个个核心都是一模一样的,这样的话,由于一旦软件只能调度一个核心,处于高频工作,但由于架构限制,其余核心也要保持同样的高频率和高电压状态,这样就浪费了大量的能量在做无用功。后来就发展出了异步多核,允许不同核心工作在不同频率上,以此换来更低功耗。

由于移动设备更加在意功耗,所以ARM采用了更加激进的做法,八个核里面允许有不同Cortex-A架构核心,那就是著名的ARM bigLITTLE。这样的大小核设计目的很明确,就是在有限的电池容量中,兼顾性能、续航的需求,因此SoC内部的CPU是采用异构计算,既有高性能大核心,也有低功耗小核心。bigLITTLE架构框架,图片来自ARM官网芯片设计厂商可以根据自己的需求,设计出有针对性的产品,比方说目前高通骁龙845、华为的麒麟970、联发科Helio X30都是bigLITTLE架构,这样的话如果你只是刷刷微博、朋友圈,那么只需要动用小核心就能完成任务,玩《绝地求生》吃鸡游戏就可能大小核全开,从而保证性能、续航的平衡。

因此ARM的bigLITTLE异步多核架构非常值得参考,甚至传闻称英特尔将在第10代酷睿处理器Lakefield上使用这种技术,高性能大核是Ice lake(下一代Core),低功耗小核心则是Tremont(下一代Atom),因此在整体功耗上控制在35W以内,用于二合一笔记本上。ARM、X86也能相互融合之前我们在另一篇超能课堂《手机SoC与电脑的CPU性能究竟差多少?》就总结过,RISC、CISC各有各的优势,目前两者界限开始逐渐变得模糊,现代的CPU往往采用了CISC的外围,而内部则加入了部分RISC的特性,这个也是Intel处理器的开始拥有RISC的典型例子。

也就是说其实未来CPU发展方向之一就是融合CISC以及RISC,从软件、硬件上取长补短,进一步提高处理器的并行性以及工艺水平。X86、ARM在性能、功耗上各占优势,尽管ARM一直想进入高性能服务器市场上,但一直都是雷声大雨点小,前不久想要挑战intel服务器地位的高通,ARM服务器部门直接裁员50%,技术副总裁也不玩了;ARM处理器也期望能获得X86处理器的高性能,以便能用在移动笔记本上,就像刚刚推出的高通骁龙835 Windows笔记本一样,但评价、反映都是平平;Intel利用X86架构Atom做手机SoC,结果还是败给了ARM,亏掉数十亿美元,最终直接砍掉了这个项目,老老实实做X86处理器。

文章TAG:Riscrsiccpu小伙自制

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