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CPU处理器技术架构分别是怎样的

RISC(精简指令集谋略机)是一种履行较少类型谋略机指令的微处置惩罚器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采纳的微处置惩罚器统称RISC处置惩罚器。

这样一来,它能够以更快的速率履行操作(每秒履行更多百万条指令,即MIPS)。

由于谋略机履行每个指令类型都必要额外的晶体管电路元件,谋略机指令集越大年夜就会使微处置惩罚器更繁杂,履行操作也会更慢。

机能特征一:因为指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件履行;

机能特征二:采纳大年夜量的寄存器,使大年夜部分指令操作都在寄存器之间进行,前进了处置惩罚速率;

机能特征三:采纳缓存—主机—外存三级存储布局,使取数与存数指令分开履行,使处置惩罚器可以完成尽可能多的事情,且不因从存储器存守信息而放慢处置惩罚速率。此中ARM/MIPS/PowerPC均是基于精简指令集机械处置惩罚器的架构;X86则是基于繁杂指令集的架构,Atom是x86或者是x86指令集的精简版。

根据各类新闻,Android在支持各类处置惩罚器的现状:

ARM+Android 最早成长、完善的支持,主要在手机市场、上网本、智能等市场;

X86+Android 有对照完善的成长。有atom+Android的上网本,且支

Atom+Android 和 Atom+Window7双系统;

MIPS+Android 今朝在移植、完善历程中;

Powpc+Android 今朝在移植、完善历程中。

ARM系列处置惩罚器

ARM架构,以前称作进阶精简指令集机械(Advanced RISC Machine,更早称作:Acorn RISC Machine),是一个32位精简指令集(RISC)处置惩罚器架构,其广泛地应用在许多嵌入式系统设计。

因为节能的特征,ARM处置惩罚器异常适用于行动通讯领域,相符其主要设计目标为低耗电的特点。

在今日,ARM家族占了所有32位嵌入式处置惩罚器75%的比例,使它成为占全天下最多半的32位架构之一。

ARM处置惩罚器可以在很多破费性电子产品上看到,从可携式装配(PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏,和谋略机)到电脑外设(硬盘、桌上型路由器),以致在导弹的弹载谋略机等军用举措措施中都有他的存在。

在此还有一些基于ARM设计的派临盆品,紧张产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。

上风:价格低,能耗低;

ARM 授权要领:ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU ,而是将处置惩罚器架构授权给有兴趣的厂家。

ARM 供给了多样的授权条目,包括售价与分布性等项目。对付授权方来说,ARM 供给了 ARM 内核的整合硬件论述,包孕完备的软件开拓对象(编译器、debugger、SDK),以及针对内含 ARM CPU 硅芯片的贩卖权。

对付无晶圆厂的授权方来说,其盼望能将 ARM 内核整合到他们自行研发的芯片设计中,平日就仅针对取得一份临盆就绪的智财核心技巧(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,以帮忙设计整合和验证。

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)形式来取得处置惩罚器的智财权(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。这个要领能让设计者完成额外的设计目标(如高震惊频率、低能量淹灭、指令集延伸等)而不会受限于无法更动的电路图。

虽然 ARM 并不赋予授权方再次出售 ARM 架构本身,但授权方可以随意率性地出售制品(如芯片元件、评估板、完备系统等)。

商用晶圆厂是特殊例子,由于他们不仅赋予能出售包孕 ARM 内核的硅晶成品,对其它客户来讲,他们平日也保留重制 ARM 内核的权利。

x86系列/Atom处置惩罚器

x86或80x86是英代尔Intel首先开拓制造的一种微处置惩罚器体系布局的泛称。

x86架构是紧张地可变指令长度的CISC(繁杂指令集电脑,Complex Instruction Set Computer)。

Intel Atom(中文:凌动,开拓代号:Silverthorne)是Intel的一个超低电压处置惩罚器系列。处置惩罚器采纳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虚拟化技巧(部份型号)。

现时,Atom处置惩罚器系列有6个型号,整个都是属于Z500系列。它们分手是Z500、Z510、Z520、Z530、Z540和Z550。最低真个Z500内核频率是800MHz,FSB则是400MHz。而最高速的Z550,内核频率则有2.0GHz,FSB则是533MHz。

从Z520开始,所有的处置惩罚器都支持超线程技巧,但只增添了不到10%的耗电。双内核版本为N系列,依然采纳945GC芯片组。

双内核版本仍会支持超线程技巧,以是系统会显示出有4个逻辑处置惩罚器。这个版本的两个内核并非采纳本地设计,只是简单的将两个单内核封装起来。

MIPS系列处置惩罚器

MIPS是天下上很盛行的一种RISC处置惩罚器。MIPS的意思是“无内部互流水级的微处置惩罚器”(Microprocessor without interlocked piped stages),其机制是只管即便使用软件法子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)大年夜学Hennessy教授引导的钻研小组研制出来的。MIPS公司的R系列便是在此根基上开拓的RISC工业产品的微处置惩罚器。这些系列产品为很多谋略机公司采纳构成各类事情站和谋略机系统。

MIPS技巧公司是美国闻名的芯片设计公司,它采纳精简指令系统谋略布局(RISC)来设计芯片。和英特尔采纳的繁杂指令系统谋略布局(CISC)比拟,RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点,并可以利用更多先辈的技巧,开拓更快的下一代处置惩罚器。

MIPS是呈现最早的商业RISC架构芯片之一,新的架构集成了所有原本MIPS指令集,并增添了许多更强大年夜的功能。MIPS自己只进行CPU的设计,之后把设计规划授权给客户,使得客户能够制造出高机能的CPU。

1984年,MIPS谋略机公司成立,开始设计RISC处置惩罚器;

1986年推出R2000处置惩罚器。

1992年,SGI收购了MIPS谋略机公司。

1988年推R3000处置惩罚器。

1991年推出第一款64位商用微处器R4000;之后又陆续推出R8000(于1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型号。

1998年,MIPS离开SGI,成为MIPS技巧公司;随后,MIPS公司的计谋发生变更,把重点放在嵌入式系统;1998年-MIPS科技股票在美国纳斯达克股票买卖营业所公开上市。

1999年,MIPS公司宣布MIPS32和MIPS64架构标准,为未来MIPS处置惩罚器的开拓奠定了根基。新的架构集成了所有原本NIPS指令集,并且增添了许多更强大年夜的功能。MIPS公司陆续开拓了高机能、低功耗的32位处置惩罚器内核(core)MIPS324Kc与高机能64位处置惩罚器内核MIPS64 5Kc。

2000年,MIPS公司宣布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处置惩罚器内核。

2007年8月16日-MIPS科技发布,中科院谋略机钻研所的龙芯中央处置惩罚器得到其处置惩罚器IP的整个专利和总线、指令集授权。

2007年12月20日-MIPS科技发布,扬智科技已取得其针对先辈多媒体所设计的可定制化系统单芯片(SoC)核心“MIPS32 24KEc Pro”授权。

PowerPC系列处置惩罚器

PowerPC 是一种精简指令集(RISC)架构的中央处置惩罚器(CPU),其基础的设计源自IBM(国际商用机械公司)的IBM PowerPC 601 微处置惩罚器POWER架构。二十世纪九十年代,IBM(国际商用机械公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开拓PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处置惩罚器谋略机。PowerPC架构的特征是可伸缩性好、方便机动。

PowerPC 处置惩罚器有广泛的实现范围,包括从诸如 Power4 那样的高端办事器 CPU 到嵌入式 CPU 市场(任天国 Gamecube 应用了 PowerPC)。PowerPC 处置惩罚器有异常强的嵌入式体现,由于它具有优良的机能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网节制器那样的集成 I/O,该嵌入式处置惩罚器与“台式机”CPU 存在异常显明的差别。

实时性(Real TIme)DSP架构

DSP是微处置惩罚器的一种,这种微处置惩罚用具有极高的处置惩罚速率。由于利用这类处置惩罚器的场合要求具有很高的实时性(Real TIme)。比如经由过程移动电话进行通话,假如处置惩罚速率烦懑就只能等待对方竣事措辞,这一方才能通话。

假如双方同时通话,由于数字旌旗灯号处置惩罚速率不敷,就只能关闭旌旗灯号连接。在DSP呈现之前数字旌旗灯号处置惩罚只能寄托MPU(微处置惩罚器)来完成。但MPU较低的处置惩罚速率无法满意高速实时的要求。

是以,直到70年代,有人才提出了DSP的理论和算法根基。那时的DSP仅仅停顿在教科书上,即就是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的,其利用领域仅局限於军事、航空航天部门。

90年代DSP成长最快,接踵呈现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属於第五代产品,它与第四代比拟,系统集成度更高,将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、谋略机领域大年夜显武艺,而且徐徐渗透到人们日常破费领域。

责任编辑:ct

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