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CPU架构和GPU分类详解

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-05-27

  产品定的一个规范,主要目的是为了区分不同类型CPU的重要标示。目前市面上的CPU指令集分类主要分有两大阵营,一个是intel、AMD为首的复杂指令集CPU,另一个是以IBM、ARM为首的精简指令集CPU。两个不同品牌的CPU,其产品的架构也不相同,例如,Intel、AMD的CPU是X86架构的,而IBM公司的CPU是PowerPC架构,ARM公司是ARM架构。

  xx86或80x86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。

  Intel Atom(中文:凌动,开发代号:Silverthorne)是Intel的一个超低电压处理器系列。处理器采用45纳米工艺制造,集成4700万个晶体管。L2缓存为512KB,支持SSE3指令集,和VT虚拟化技术(部份型号)。

  ARM架构,过去称作进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine,更早称作:Acorn RISC Machine),是一个32位精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点,ARM处理器非常适用于移动通讯领域,符合其主要设计目标为低耗电的特性。

  在今日,ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例,使它成为占全世界最多数的32 位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到,从可携式装置(PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏,计算机)到电脑外设(硬盘、桌上型路由器)甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品,重要产品还包括Marvell 的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。

  ARM 授权方式:ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU ,而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款,包括售价与散播性等项目。对于授权方来说,ARM 提供了 ARM 内核的整合硬件叙述,包含完整的软件开发工具(编译器、debugger、SDK),以及针对内含 ARM CPU 硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说,其希望能将 ARM 内核整合到他们自行研发的芯片设计中,通常就仅针对取得一份生产就绪的智财核心技术(IP Core)认证。对这些客户来说,ARM 会释出所选的 ARM 核心的闸极电路图,连同抽象模拟模型和测试程式,以协助设计整合和验证。需求更多的客户,包括整合元件制造商(IDM)和晶圆厂家,就选择可合成的 RTL(暂存器转移层级,如 Verilog)形式来取得处理器的智财权(IP)。借着可整合的 RTL,客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标(如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等)而不会受限于无法更动的电路图。虽然 ARM 并不授予授权方再次出售 ARM 架构本身,但授权方可以任意地出售制品(如芯片元件、评估板、完整系统等)。商用晶圆厂是特殊例子,因为他们不仅授予能出售包含 ARM 内核的硅晶成品,对其它客户来讲,他们通常也保留重制 ARM 内核的权利。

  MIPS(Microprocessor without interlocked piped stages,“无内部互锁流水级的微处理器”),是世界上很流行的一种精简指令集RISC处理器,其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

  MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司,它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比,RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点,并可以应用更多先进的技术,开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一,新的架构集成了所有原来MIPS指令集,并增加了许多更强大的功能。 MIPS自己只进行CPU的设计,之后把设计方案授权给客户,使得客户能够制造出高性能的CPU。

  GPU英文全称Graphic Processing Unit,中文翻译为“图形处理器”。(图像处理单元)GPU是相对于CPU的一个概念。GPU是显卡的“心脏”,也就相当于CPU在电脑中的作用,它决定了该显卡的档次和大部分性能,同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。

  Imagination技术公司并不介入ARM处理器生产,他们专注于是移动GPU技术授权,因为专业所以强大,Imagination绝对是移动平台 GPU授权的老大,即便是Intel的Atom处理器及桌面的GMA 500也使用了PwerVR系列GPU核心,他们的触角伸得很广,并不局限于ARM阵营。

  Imagination公司的授权伙伴主要有Intel、苹果、联发科、LG、高通、瑞萨、三星、海思、Marvell、索尼等等,几乎都是大腕,其中Intel和苹果还是Imagination公司的大股东之一。

  作为屈指可数(如果不是唯一一个)可以自己改进ARM指令的移动处理器厂商,说高通是安卓阵营移动处理器一哥估计没人会反对,再加上高通的3G技术及基带上的优势,高通处理器绝对是近年来最热门的选择之一,顺带着也把高通的Adreno图形核心带火了。

  跟ARM亲生的儿子Mali不同,高通的Adreno其实是领养的,Adreno原本是ATI旗下的移动GPU部门,当时叫做Imageon,主要为当时的掌上平台提供图形核心,2006年AMD收购了ATI,Imageon部分也进入了AMD公司。收购ATI之后AMD就进行了改组,Imageon部分很不幸地成为多余资产,最终在2008年末被高通以区区6500万美元的代价买走,现在就是高通的Adreno图形部门了。(不知道AMD看到现在的情况是否会后悔?)

  RM公司不仅提供ARM处理器授权,他们也有一整套GPU授权方案Mali。由于亲生的血缘关系,Mali在好爸爸ARM的帮助下也攻城掠地,很多不具备独立开发GPU技术的芯片供应商都直接使用了ARM处理器+Mali GPU的设计,比如三星、瑞芯微、展讯、意法半导体、全志等,其中三星和全志还是出货量大户,所以Mali GPU的份额和出货量可不低。

  NVIDIA也同样销售固化在主板上的集成显卡,这些显卡随着主板一起发售,但是由于AMD兼并ATI后自身主板芯片能力提高,NV主板如日中天的景象已经失去了半壁江山。

  与PowerVR、Mali、Adreno等明星相比,Vivante公司的GC系列GPU核心就不太为人熟知了,就连市场份额比它少的Tegra系列都比Vivante知名。去年让Vivante露一大脸的是华为旗下的海思K3V2,这颗号称“世界最快四核”的移动处理器在华为去年的Ascend D1四核、荣耀2四核以及今年初的Ascend D2、6.1寸超大屏的Mate上全面应用,其16核GPU实际上就源于Vivante的GC系列GPU。

  他的显卡主要就是大家熟悉的HD系列。由于AMD兼并ATI后,其主板市场迅速扩大,已经夺取了NVIDIA在AMD处理器主板的半壁江山。

  就发售量和发售盈利方面,AMD显卡方面仍然略输于NVIDIA,不过两者不相伯仲。

  Intel不但是世界上最大的CPU生产销售商,也是世界最大的GPU生产销售商。

  Intel的GPU在现在完全是集成显卡,用于Intel的主板和Intel的笔记本。

  ARM 授权方式:ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU ,而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM 提供了多样的授权条款,包括售价与散播性等项目。对于授权方来说,ARM 提供了 ARM 内核的整合硬件叙述,包含完整的软件开发工具(编译器、debugger、SDK),以及针对内含 ARM CPU 硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说,其希望能将 ARM 内核整合到他们自行研发的芯片设计中,通常就仅针对取得一份生产就绪的智财核心技术(IP Core)认证。对这些客户来说,ARM 会释出所选的 ARM 核心的闸极电路图,连同抽象模拟模型和测试程式,以协助设计整合和验证。需求更多的客户,包括整合元件制造商(IDM)和晶圆厂家,就选择可合成的 RTL(暂存器转移层级,如 Verilog)形式来取得处理器的智财权(IP)。借着可整合的 RTL,客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标(如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等)而不会受限于无法更动的电路图。虽然 ARM 并不授予授权方再次出售 ARM 架构本身,但授权方可以任意地出售制品(如芯片元件、评估板、完整系统等)。商用晶圆厂是特殊例子,因为他们不仅授予能出售包含 ARM 内核的硅晶成品,对其它客户来讲,他们通常也保留重制 ARM 内核的权利。

  MIPS(Microprocessor without interlocked piped stages,“无内部互锁流水级的微处理器”),是世界上很流行的一种精简指令集RISC处理器,其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

  MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司,它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比,RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点,并可以应用更多先进的技术,开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一,新的架构集成了所有原来MIPS指令集,并增加了许多更强大的功能。 MIPS自己只进行CPU的设计,之后把设计方案授权给客户,使得客户能够制造出高性能的CPU。

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