目前我們購買手機或者電腦時,CPU是最重要的一項引數,CPU的好壞或者效能只能決定手機或者電腦的價格,效能越高,價格越貴。
說起CPU,總能看到什麼什麼架構的。一般我們看到的是X86和arm。此外還有MIPS(龍芯)、PowerPC、RISC-V、Alpha、SPARC等很多架構,要知道他們有什麼不同,你首先得明白什麼是架構,這裡先科普下。
MIPS
MIPS指令集始於1981年,由圖靈獎得主、谷歌母公司董事長John Hennessy創辦,在移動、嵌入式領域曾經也非常火爆,技術理念也非常先進,64位MIPS比ARM還要早,被視為三大CPU指令之一。
和Intel採用的複雜指令系統計算結構(CISC)相比,RISC具有設計更簡單、設計週期更短等優點,並可以應用更多先進的技術,開發更快的下一代處理器。MIPS是出現最早的商業RISC架構晶片之一,新的架構集成了所有原來MIPS指令集,並增加了許多更強大的功能。
MIPS的問題之一在於不夠開放,很快就被開放授權的ARM處理器超越,MIPS也逐漸失去了市場,MIPS公司2017年被Imagination公司,後者手握PowerVR GPU授權,原本打算整合CPU、GPU優勢捲土重來,然而也沒起色,MIPS又在2018年被轉手給Wave Computing。
現在,MIPS母公司Wave Computing索性放棄了MIPS,日前宣佈轉向RISC-V陣營,這是過去幾年中發展最快、最有前途的CPU指令集之一,現在Wave Computing正在開發的處理器就是基於RISC-V的。
RISC-V
RISC-V是基於精簡指令集計算(RISC)原理建立的開放指令集架構(ISA),V表示為第五代RISC(精簡指令集計算機),表示此前已經四代RISC處理器原型晶片。每一代RISC處理器都是在同一人帶領下完成,那就是加州大學伯克利分校的David A. Patterson教授。
RISC-V ISA可以免費地用於所有希望的裝置中,允許任何人設計、製造和銷售RISC-V晶片和軟體。圖1展示了此前的四代RISC處理器原型晶片。它雖然不是第一個開源的的指令集(ISA),但它很重要,因為它第一個被設計成可以根據具體場景可以選擇適合的指令集的指令集架構。
RISC-V正在成為矽谷、中國乃至全球IC設計圈的熱門話題,有人將之比作“半導體行業的Linux”。
美國國防高階研究計劃局(DAPRA)已連續多年透過專項方式支援RISC-V指令集的研究和實用化。2017年,印度政府大力資助基於RISC-V的處理器專案,RISC-V成為印度的事實國家指令集。我國RISC-V雖然處於起步階段,但是發展非常迅速。2018年10月17日,中國RISC-V產業聯盟成立,標誌著我國在RISC-V生態系統建設上正式邁出了堅實的一步。
是目前最流行的開源CPU指令集。
Alpha和SPARC
這兩個CPU指令集你一定沒有聽說過,因為他們主要是執行在伺服器上,並且只有自駕公司使用。
“alpha架構”由美國DEC公司研製,主要用於64位的 RISC 微處理器,支援的系統有:UNIX、Linux、WindowsNT4等。後來DEC公司被美國惠普收購,而惠普的精力主要在“X86架構”的個人電腦,所以對“alpha架構”沒有加以發展,而是打包出售。
alpha架構最有名的例子就是神威·太湖之光,無錫的江南計算所買了alpha架構的所有設計資料,用於研製超級計算機,所以成就了神威·太湖之光超級計算機位列全球第三的傲人成績。
而SPARC架構,目前已經絕跡。2017年,Oracle正式放棄硬體業務,期中就包含SPARC處理器。
1987年,SUN和TI公司合作開發了RISC微處理器——SPARC。SPARC微處理器最突出的特點就是它的可擴充套件性,這是業界出現的第一款有可擴充套件性功能的微處理器。SPARC的推出為SUN贏得了高階微處理器市場的領先地位。
目前最火的三大CPU架構就是ARM、x86和RISC-V,前兩個有豐富的軟硬體生態支援,而RISC-V由於開源的特性,受到全國的親賴,可以突破ARM、x86的限制,研製自己的CPU。