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2、 指令集（一）、名词解释：指令集是计算机体系结构中与程序设计有关的部分，包含了基本数据类型、指令集、寄存器、寻址模式、中断、异常处理以及外部的I/O。指令集架构包含一系列的opcode即操作码(机器语言)，以及由特定处理器执行的基本命令。通俗理解就是一套技术标准，是计算机能的一种机器语言，命令计算机做读取写入 以及做更复杂运算的一套命令标准。（二）、指令集可以分为复杂指令集CISC和精简指令集RISC。复杂指令集，也称为CISC指令集。每个指令可执行若干低阶操作，诸如从内存读取、储存、和计算操作，全部集于单一指令之中。复杂指令集的特点是指令数目多而复杂，每条被用到的概率差异巨大，7成指令很少被
3、用到，因此付出了性能的代价，优势是编程方便容易。典型代表 X86复杂指令集特性让代码编写更加便捷，但需要几个指令周期才能实现，并且常常不被运行程序所采用。同时，处理器和主内存之间运行速度的差别也变得越来越大。在这些因素促使下，出现了一系列新技术，使处理器的指令得以流水执行，同时降低处理器访问内存的次数。精简指令集对指令数目和寻址方式都做了精简，使其实现更容易，指令并行执进程度更好，编译器的效率更高。但是却增加了编程难度，码农苦逼了。精简指令集代表 Alpha、ARM、MIPS、sparc 、PowerCISC和RISC与在竞争的过程中相互学习，而随着技术发展，RISC指令集也达到数百条，在指令
4、集上殊途同归了。（三）、上述指令集专利拥有者介绍X86在intel手里，AMD也有技术授权。PC霸主，中低端服务器也被X86侵蚀的差不多了。Alpha最早是康博，现在专利被惠普束之高阁，很多专利过期或快过期了。ARM在英国ARM手里，是移动端霸主，曾经有过ARM股份的AMD、苹果等公司现在对抛售ARM股票，肠子都悔清了。MIPS破产后，技术分的很散，但主要部分在英国imagination手里。Sparc最初是SUN，现在专利在甲骨文（数据库领域老大）手里，目前日本有在开发，日本超算京，就是用SUN开源的SPARC指令集的CPU，但是日本研发力度不大，比起06年SUN开源的CPU而言，进步比较小
5、。Power，过去是，现在还是IBM的，将来么，IBM卖给中国也说不定，前段时间IBM把POWER v8 软硬件全部授权江苏宏芯，包括修改微架构的权力。中科院计算机所一个设计团队在帮助华为设计了一个ARM的运用于通讯网络方面的芯片微架构后，全部停薪留职去江苏山寨POWER V8。在服务器领域，虽然中低端被X86侵蚀，但power依旧是高端服务器霸主，比如银行使用的大型服务器，软硬件几乎被IBM垄断。（四）、中国现在自己制定指令集难度何在？指令集是计算机语言，对计算机而言X86、Alpha、ARM、MIPS、sparc、Power，就像汉语、英语、德语、法语、俄语的区别，在整个集成电路领域，美国
6、早处于全面领先地位（80年代造买租思想主动放弃研发，理由是全方位落后，不具有追上美国的可能性。但是同样是差距大，比如大飞机领域，西飞是一直在做技术储备，所以08年立项大飞机，很快能拿出运20。WS6下马后，航发技术储备也没停过。但是集成电路领域，在毛泽东时期和西方的最小差距仅仅5年，主要是研发两弹一星等高科技的庞大计算量需求促进了国产计算机技术的发展，但造买租思想占统治地位后，相当长一段时间内却连技术储备都没做），美国有了很深厚的技术积累，软硬件只认识X86、Alpha、ARM、MIPS、sparc、Power等美国研发的指令集。现在中国要新制定一个指令集，拿来类比的话，无异于制造一种新的语言
7、文字，研发新语言难度不大，难的是你这个新的语言文字要让全中国人乃至全世界都认识，而且能用这个语言写诗词、写文章、而且还要把中国5000年历史，古代诗歌辞赋、近现代全部科学技术全部翻译成这个新语言.所以研发新指令集不难，难点是技术推广和兼容国内深圳中微电走CPU GPU融合的路子，从指令集、微架构、gpu全部自主研发，但是兼容性渣渣，除了特殊领域使用外，基本不具备市场前景。举报|回复楼主：风起云动奈何天L时间：2015-05-21 09:07:56二、CPU（一）、CPU性能CPU性能=主频*IPC（这个公式必须是同指令集才能成立，不同指令集不可比较）主频类似与 速度，越高CPU 运行效率越高I
8、PC是单位时间内调用的指令集数量，调用的指令集数量越高，CPU的微架构越好。越先进的CPU架构，在单位时间内可以执行的指令数和处理数据的数量就越多。再细分的话可以分为：前端设计 后端设计前端设计：主要是芯片的执行结构 数字逻辑层设计 执行状态仿真 性能评估后端设计：物理层电路的具体优化 包括单元布局 时序优化 物理上进行验证 反复优化以达到设计需要的频率等等微架构最通俗的理解就是在硅晶片上IC设计人员画的电路图，微架构的性能可以看最重要的三个基本参数:A流水线效率 流水线效率越高越好，而且CPU都是流水线的级数会影响到最大主频，比如龙芯464E是12级流水，后端设计好的话，主频超到2.5G无压
9、力。B访存效率 访存效率、命中准确率越高越好。C众核运行效率 现在CPU基本多核，单核CPU已经很少了，和多核CPU众核运算会有性能损失，往往不是1+1=2，众核运行效率决定了是1+1=1.2 还是1+1=1.8决定CPU性能的还有一个比较关键的东西就是编译器。码农在编程的时候写的是编程语言，但是计算机运行的时候是机器语言，这个编译器就是将码农的编程语言翻译成机器语言的东西，而编译器的好坏也非常影响CPU的性能，特别是在诸多跑分软件中反映非常明显！比如，SUN就依靠对编译器的优化使CPU的跑分提升了50%。龙芯就因为编译器优化渣，加上06年开发的GS464架构访存机制存在问题，使得2010年的
10、龙芯3B1000的跑分比2008年的3A1000还要低，比2006年的2E仅仅略高一点的奇葩情况，这个也是网络黑子黑龙芯的主要攻击点。而飞腾、申威被黑的少主要是因为军方研发的芯片，网络上性能参数少的可怜，民间又买不到，黑子想黑，连黑点都找不到。另外，微架构还有个重要的东东接口，这个主要是针对CPU的不同用途，比如军用、工控、通用，用途不同，接口不同。（二）、使用国外指令集设计微架构的安全问题前面已经说了，指令集就是计算机语言，做个比喻，用Alpha指令集设计微架构，就好比用英语写文章，只要文章是自己写的，那么这篇文章就不会成为藏头露尾诗那种暗藏秘语的东西。但是直接用国外微架构则很危险，因为你无
11、法保证白皮不留后门电路，而我们山寨国外CPU架构时，很容易遇到知其然，不知其所以然的情况，哪怕通过逆向工程成功山寨国外CPU，也不知道每个电路的具体功能。所以山寨国外CPU和用国外微架构自己做外围设计都存在较大的风险。但是用国外指令集设计微架构则不存在这种风险。对于 买国外指令集用美国专利过期指令集 会不会出现在商业上受制于人的情况目前，康博破产后，Alpha落到惠普手里，基本上已经 束之高阁，用Alpha 当年的东西 和申威1610几乎是 P3和I7的差距，而且专利已经快过去了，谁都可以用。虽然国外专利流氓会有将新的指令集和旧的指令集打包申请新专利，但是先不说Alpha已经放弃开发，但是申请
12、并维持专利的高成本就得不偿失。同样，MIPS 虽然在 ima 手里，但是ima压根没有开发新微架构的动作，开发的话，砸钱不说，还未必玩的过龙芯。而在指令集更新方面，mips指令集龙芯已经买断，且有自己的LISA64,现在龙芯的指令集情况是一部分买的MIPS，一部分自己研发的但功能和mips的一些指令集一样，还有一部分是自己研发的，mips没有类似功能指令集，随着技术发展，指令集更新，自己扩展的指令集的比重将会越来越大，将来壮大了，单飞也不是问题。指令集就像语言，唐朝日本到中国抄袭文字，在今后的1000多年时候后，源自中国的文字被日本发展成了自己的语言。指令集说白了就是计算机语言，当西方放弃 m
13、ips Alpha开发，而中国不断投入的情况下，可以说10年后 mips 、Alpha就是中国的。举报|回复楼主：风起云动奈何天L时间：2015-05-21 09:09:29三、移动芯片（一）、SOC简介移动芯片是由多个不同功能的模块集中到一块硅晶片的东东，被称为SOC组成部分：CPU、GPU、基带。集成度比较高的SOC，还集成了ISP、HIFI、WIFI、GPS、北斗等部分。下面逐一介绍1 CPU，大家都懂，目前移动芯片主要是ARM指令集，X86大企业病，当初对移动端芯片反应慢，现在追悔莫及，虽然有阿童木系列X86移动端芯片，但是因为软件都是针对ARM芯片的，X86需要指令翻译，翻译之后损失
14、3成性能，加上兼容一般，功耗控制不如ARM，所以X86在移动端比较悲剧。ARM 目前主要微架构按性能高低排序A72 A57 A15 A17 A12 A53 A9 A7 A5A5以前的微架构大家无视好了，其中A72 A57 A53是64位，其他都是32位。32位不介绍了，基本属于要淘汰的设计。介绍下64位的A53是很不错的设计，满足日常使用，功耗也低，一个主频1.5的A53，像联发科、海思这样功耗控制比较好的，功耗在450MW-550MW之间。A57上手机就是坑，功耗太大，20nm都压不住功耗，今年坑了无数手机厂家。A72 还处于PPT状态，ARM把A72吹上天， ARM的PPT吹牛程度都快赶上
15、农企了，虽然有平板产品，但平板的散热条件比手机好太多。除非用14/16nm制程工艺，估计和A57一样坑苹果有自己用ARM指令集设计的微架构，高通曾经用过自己的环蛇架构，但因为并不比公版架构强多少，目前放弃了。想要开发新的胎盘（音译）架构，但是被ARM小步快走更新微架构的手法玩死了。因为重新设计一个微架构，从研发、流片、改进、测试到商业化量产，装到手机上消费者可以买到，一般要3年，而宣传的时候，竞争对手只需要一句，“这是3年前开发的架构”就可以让你死无葬身之地，而且高通是基带狂魔，在CPU微架构开发实力和经验方面很一般，真的花巨资开发出来，未必会比公版强多少。苹果的CPU后面会介绍举报|回复楼主：风起云动奈何天L时间：2015-05-21 09:11:122 GPU是图形处理器 你可以理解成为核显GPU 关系到游戏性能，画面流畅程度等主要厂商介绍下 同样按性能强弱排序老黄的核弹Imagination高通的Mail
