今天給大家分享一下芯片的主流架構(gòu)知識(shí)~

我們主要應(yīng)用的三大芯片架構(gòu)：X86、ARM和RISC-V架構(gòu)

1、X86架構(gòu)

X86架構(gòu)（The X86 architecture）是微處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令集，指一個(gè)intel通用計(jì)算機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)縮寫，也標(biāo)識(shí)一套通用的計(jì)算機(jī)指令集合。

▲X86架構(gòu)圖

X86指令集是美國(guó)Intel公司為其第一塊16位CPU（i8086）專門開(kāi)發(fā)的，美國(guó)IBM公司1981年推出的世界第一臺(tái)PC機(jī)中的CPU–i8088（i8086簡(jiǎn)化版）使用的也是X86指令。Intel后續(xù)在X86功能上不斷研發(fā)和完善，一直沿用至今。

X86是目前占有市場(chǎng)成分極高的架構(gòu)，基本所有的PC和筆記本電腦都需要使用到，主要占據(jù)PC和服務(wù)器市場(chǎng)。

一些公司一直采用X86架構(gòu)研發(fā)產(chǎn)品，例如巨頭英特爾，超微（AMD)、威盛等企業(yè)。其中x86架構(gòu)中英特爾和AMD是霸主地位。

由于X86不斷更新，出現(xiàn)內(nèi)部淘汰，導(dǎo)致很多廠商被啃食，像聯(lián)電、Cyrix、IDT/Centaur、RISE、全美達(dá)（Transmeta）等企業(yè)，這些都是早期被淘汰的企業(yè)。

目前國(guó)內(nèi)做的比較好的企業(yè)兆芯，早期，購(gòu)買了大量原屬于VIA的中央處理器等，花費(fèi)了大量的知識(shí)費(fèi)用，并獲得了X86指令集授權(quán)，可以生產(chǎn)X86芯片。后續(xù)自主研發(fā)X86處理器，例如這款兆芯開(kāi)先KX-6000系列國(guó)產(chǎn)x86處理器。

2、ARM架構(gòu)

ARM架構(gòu)，曾稱進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器（Advanced RISC Machine）更早稱作Acorn RISC Machine，是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集（RISC）處理器架構(gòu)。還有基于ARM設(shè)計(jì)的派生產(chǎn)品，重要產(chǎn)品包括Marvell的XScale架構(gòu)和德州儀器的OMAP系列。

ARM家族占比所有32位嵌入式處理器的75%，成為占全世界最多數(shù)的32位架構(gòu)。

▲ARM架構(gòu)圖

ARM處理器廣泛使用在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、移動(dòng)通訊領(lǐng)域、消費(fèi)性電子產(chǎn)品，例如例如智能手機(jī)、平板電腦、機(jī)頂盒、數(shù)字電視、路由器和監(jiān)控SoC芯片，甚至導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施。

2008年，大幅翻新Arm架構(gòu)，自ARM7/9/11改成Cortex-A、M、R三線，Cortex-A走向CPU；Cortex-M走向MCU領(lǐng)域；而Cortex-R是運(yùn)算功能的MCU，一般使用在車用、工控處理器。

ARM架構(gòu)功能不斷提升，但還是不及X86，不過(guò)，在市場(chǎng)占有方面，還是有突破的，ARM架構(gòu)產(chǎn)品在短短兩年內(nèi)的市場(chǎng)份額增長(zhǎng)了近9倍。而高通是ARM最大的客戶之一，這對(duì)于X86來(lái)說(shuō)，還是有一定的威脅度，畢竟市場(chǎng)就那么大。

ARM架構(gòu)的產(chǎn)品具有系統(tǒng)穩(wěn)定性高、產(chǎn)品體積小、電源成本低等優(yōu)勢(shì)。基于ARM架構(gòu)的芯片低功耗長(zhǎng)續(xù)航，更吻合市場(chǎng)需求，市場(chǎng)反響較好。后廣泛應(yīng)用筆記本市場(chǎng)，例如占據(jù)大頭的蘋果。

3、RISC-V架構(gòu)

RISC-V是一種指令集，一般被念做：risk five。V，即羅馬數(shù)字5。該指令集是RISC系列指令集的第五代產(chǎn)品。也泛指RISC-V指令集及其衍生出來(lái)的一系列生態(tài)。而RISC-V指令集，類似于INTEL的X86 ,ARM指令集，是一個(gè)被CPU讀取到內(nèi)存后，指導(dǎo)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的指令集合。

CPU指令集有兩種架構(gòu)：CISC與RISC，目前大部分公司還是很認(rèn)可RISC-V架構(gòu)，特別是中國(guó)，大力支持。

▲RISC-V架構(gòu)圖

RISC-V誕生于2007年，創(chuàng)始人SiFive。到目前為主積累了較多廠商，包含高通和SK海力士、NXP、阿里巴巴和華為等多個(gè)半導(dǎo)體公司，其中高通也參與了RISC-V架構(gòu)的投資，這也意味著未來(lái)的高通不完全依賴于ARM架構(gòu)。

RISC-V發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用廣泛的是穿戴設(shè)備類，還有一些應(yīng)用在內(nèi)核和芯片上，如CPU IP核，SoC芯片的應(yīng)用，西部數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的SSD和HDD控制器，內(nèi)核是SweRV Core，中科藍(lán)芯開(kāi)發(fā)的藍(lán)牙耳機(jī)芯片，南京沁恒電子的藍(lán)牙MCU、32位通用MCU和高速接口的MCU，它們的內(nèi)核都是RISC-V。

近些年，RISC-V進(jìn)軍汽車產(chǎn)業(yè)，例如英特爾在CES 2022上推出了專為自動(dòng)駕駛打造的EyeQ Ultra系統(tǒng)集成芯片?Mobileye EyeQ Ultra，其中就有12個(gè)RISC-V內(nèi)核。

不僅是中國(guó)還有頭部企業(yè)，也在蜂擁上車RISC-V架構(gòu)市場(chǎng)。相對(duì)而言中國(guó)是一個(gè)新興市場(chǎng)，特別是國(guó)內(nèi)芯片市場(chǎng)較為景氣，涌現(xiàn)大批初創(chuàng)企業(yè)，并且這些企業(yè)開(kāi)始采用RISC-V架構(gòu)。但即使RISC-V架構(gòu)被廣泛使用，但還得增強(qiáng)RISC-V架構(gòu)適配性和穩(wěn)定性，往各個(gè)縱深的方向去發(fā)展。

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審核編輯：劉清