0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

市面上主流的CPU处理器技术架构的详细解析

独爱72H 来源:EDA365网 作者:EDA365网 2020-03-14 15:13 次阅读

(文章来源:EDA365网)

RISC(精简指令集计算机)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。

性能特点一:由于指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件执行;性能特点二:采用大量的寄存器,使大部分指令操作都在寄存器之间进行,提高了处理速度;性能特点三:采用缓存—主机—外存三级存储结构,使取数与存数指令分开执行,使处理器可以完成尽可能多的工作,且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。其中ARM/MIPS/PowerPC均是基于精简指令集机器处理器的架构;X86则是基于复杂指令集的架构,Atom是x86或者是x86指令集的精简版。

ARM+Android 最早发展、完善的支持,主要在手机市场、上网本、智能等市场;X86+Android 有比较完善的发展。有atom+Android的上网本,且支Atom+Android 和 Atom+Window7双系统;MIPS+Android 目前在移植、完善过程中;Powpc+Android 目前在移植、完善过程中。ARM系列处理器

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处理器非常适用于行动通讯领域,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,和计算机)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。

优势:价格低;能耗低;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。生产厂商:TI (德州仪器)/Samsung(三星)/Freescale(飞思卡尔)/Marvell(马维尔)/Nvidia(英伟达)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。x86系列/Atom处理器x86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。x86架构是重要地可变指令长度的CISC(复杂指令集电脑,Complex Instruction Set Computer)。

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)。现时,Atom处理器系列有6个型号,全部都是属于Z500系列。它们分别是Z500、Z510、Z520、Z530、Z540和Z550。最低端的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,所有的处理器都支持超线程技术,但只增加了不到10%的耗电。双内核版本为N系列,依然采用945GC芯片组。双内核版本仍会支持超线程技术,所以系统会显示出有4个逻辑处理器。这个版本的两个内核并非采用本地设计,只是简单的将两个单内核封装起来。

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),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。

PowerPC 是一种精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU),其基本的设计源自IBM(国际商用机器公司)的IBM PowerPC 601 微处理器POWER架构。二十世纪九十年代,IBM(国际商用机器公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

PowerPC 处理器有广泛的实现范围,包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场(任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC)。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现,因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O,该嵌入式处理器与“台式机”CPU 存在非常显著的区别。

DSP是微处理器的一种,这种微处理器具有极高的处理速度.因为应用这类处理器的场合要求具有很高的实时性(Real Time)。比如通过移动电话进行通话,如果处理速度不快就只能等待对方停止说话,这一方才能通话。如果双方同时通话,因为数字信号处理速度不够,就只能关闭信号连接.在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU(微处理器)来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。

因此,直到70年代,有人才提出了DSP的理论和算法基础。那时的DSP仅仅停留在教科书上,即便是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的,其应用领域仅局限於军事、航空航天部门。90年代DSP发展最快,相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属於第五代产品,它与第四代相比,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、计算机领域大显身手,而且逐渐渗透到人们日常消费领域。
(责任编辑:fqj)

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • cpu
    cpu
    +关注

    关注

    68

    文章

    10301

    浏览量

    206122
  • 处理器技术
    +关注

    关注

    0

    文章

    6

    浏览量

    7862
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    市面上常见的滤波器有哪些?

    市面上常见的滤波器有很多种类,它们被广泛应用于各种领域,包括通信、电子设备、音频处理等。
    的头像 发表于 01-23 18:26 625次阅读

    龙芯3A6000能否比肩英特尔10代处理器

    根据目前市面上主流软件生态,龙芯现在面临三个问题: 第一,需要有一套龙芯自己的系统,并且这套系统的兼容性最好要做到像X86架构下的Windows那样,从Intel处理器换到AMD
    发表于 11-30 10:03 181次阅读
    龙芯3A6000能否比肩英特尔10代<b class='flag-5'>处理器</b>?

    市面上七大主流单片机的详细介绍

    MSP430系列单片机是德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器,给人们留下的最大的亮点是低功耗而且速度快,汇编语言用起来很灵活,寻址方式很多,指令很少,容易上手。
    发表于 10-11 14:55 1203次阅读

    CPU架构中X86和ARM的区别

    随着科技的快速发展,计算机技术已经深入到我们生活的方方面面。作为计算机的核心部件,CPU(中央处理器)的性能和架构对于整个系统的运行起着至关重要的作用。目前,市场上
    发表于 09-18 10:02 1049次阅读

    有适合自动识别是risc-v架构还是arm架构的烧录吗?

    目前市面上有自动能识别出被烧录MCU是risc-v架构还Arm架构的烧录吗?无需用户手动切换模式,能够自动识别到被烧录MCU的内核架构
    发表于 09-14 17:40

    cpu处理器参数怎么看

    架构,常见的有x86和x64。 指令集:如SSE、AVX等,用于拓展CPU的功能。 微架构:如NetBurst、K10等,表示CPU内部的具体实现。 制造工艺:如22nm、14nm等
    发表于 09-05 16:42

    市面上流行的4大阻燃技术有哪些呢

    在研究中发现,当层状硅酸纳米复合材料中的层状硅酸盐(黏土)含量在为5%以下时,具有良好的热稳定性,HRR(热释放速率)峰比不用时降低了50%以上,且不损害材料的其他性能。说明聚合物纳米复合材料是具有良好的热性能,可以用于阻燃技术
    的头像 发表于 08-25 09:59 586次阅读
    <b class='flag-5'>市面上</b>流行的4大阻燃<b class='flag-5'>技术</b>有哪些呢

    市面上常见的微控制器有哪几种类型?

    微控制器是一种IC芯片,它主要用于执行控制其他设备或机器的程序。这是一种用于控制其他设备机器的微型芯片,因此被称为“微控制器开发”。在本文中,介绍了市面上常见的微控制器有5种类型。
    的头像 发表于 07-10 10:21 1544次阅读

    天玑9300旗舰处理器架构大改!CPU性能爆表,功耗反降50%

    最近,Arm带来了全新的移动平台CPU IP,抢眼的焦点就是Cortex-X4超级核和Cortex-A720大核。大V们放出料称,联发科年末发布的旗舰手机处理器天玑9300,将掀起全网热潮,使用了
    的头像 发表于 05-30 13:46 278次阅读
    天玑9300旗舰<b class='flag-5'>处理器</b><b class='flag-5'>架构</b>大改!<b class='flag-5'>CPU</b>性能爆表,功耗反降50%

    ARM处理器架构和天梯图解析

    ARM推出新款ARMv8架构的Cortex-A50处理器系列产品,以此来扩大ARM在高性能与低功耗领域的领先地位,进一步抢占移动终端市场份额。Cortex-A50是继Cortex-A15之后的又一重量级产品,将会直接影响到主流P
    的头像 发表于 05-12 09:29 9797次阅读
    ARM<b class='flag-5'>处理器</b><b class='flag-5'>架构</b>和天梯图<b class='flag-5'>解析</b>

    处理器架构与指令集

    大家天天都在使用手机,你知道你的手机使用的什么处理器处理器又是何种架构呢?今天笔者就来谈谈处理器架构和指令集。 我们知道一台手机最重要的
    的头像 发表于 04-26 11:40 2876次阅读
    <b class='flag-5'>处理器</b><b class='flag-5'>架构</b>与指令集

    处理器架构的后起之秀——RISC-V

    CPU的灵魂—处理器架构处理器架构是微处理器非常重要的特征之一,在历史上诞生了许许多多经典的
    发表于 04-14 10:53

    读书分享会 | 玄铁RISC-V处理器入门与实战电子书免费下载!

    开发的一种开放、免费且可定制的指令集架构,其目标是为各种应用提供高效、灵活的计算能力。玄铁处理器是由平头哥开发的一种高性能、低功耗的处理器,其基于RISC-V架构,并采用了自主研发的多
    发表于 04-12 11:16

    市面上常见的语音芯片?怎么选型?

    目前,市场上可供选择的语音芯片,可以根据时间长短和功能来选择,下面是一些广州九芯电子语音芯片为大家介绍一下目前市面上较为流行的语音ic! 在市面上常见的语音芯片有:NVB、NVC、NVD...语音
    的头像 发表于 04-06 14:27 1043次阅读
    <b class='flag-5'>市面上</b>常见的语音芯片?怎么选型?

    剖析主流CPU处理器技术架构

    RISC(精简指令集计算机)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。 它能够以更快的速度执行操作
    的头像 发表于 04-03 14:22 1154次阅读