CPU發(fā)展概述及國產(chǎn)化之路

李韶光 劉雷 郎金鵬 王建國

摘 ? 要：基于當(dāng)前芯片技術(shù)封鎖及中國電子產(chǎn)品研發(fā)制造業(yè)如火如荼的大環(huán)境，文章對目前主流的CPU架構(gòu)進行了整體概述，描述了X86架構(gòu)和ARM架構(gòu)下系列化產(chǎn)品的發(fā)展進程，并著重分析了國產(chǎn)化CPU的現(xiàn)狀及RISC-V架構(gòu)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：芯片;CPU;ARM;國產(chǎn)化;RISC-V

中圖分類號： TP29 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

Abstract： Based on the current large environment that the chip technology is blockaded and the Chinese electronic product research and development manufacturing industry is booming， an overall overview is conducted on current mainstream CPU architectures in this paper， the development process of serial products under the X86 architecture and ARM architecture is emphatically described， and the current situation of localization CPUs and the development prospect of the RISC-V architecture are analyzed.

Key words： chip; CPU; ARM; localization; RISC-V

1 引言

2019年5月16日，總部位于英國的芯片設(shè)計公司ARM向外界宣布暫停與華為的一切業(yè)務(wù)往來。自此，拉開了以美國為首的各高科技公司暫停與華為公司業(yè)務(wù)往來的序幕。以此為標(biāo)志，國內(nèi)掀起了一波關(guān)于芯片自主可控的討論熱潮。

在禁售風(fēng)波后，中國華為海思、紫光集團、阿里巴巴等國產(chǎn)公司紛紛積極快速地加入到芯片設(shè)計的行列中。基于當(dāng)前芯片設(shè)計技術(shù)封鎖以及中國電子產(chǎn)品研發(fā)制造業(yè)如火如荼的大環(huán)境，國產(chǎn)芯片自主可控設(shè)計（芯片有很多種類，這里只討論CPU）呼之欲出。

2 CPU架構(gòu)概述

2.1 主流CPU架構(gòu)概述

首先介紹指令集，指令集是CPU的一種設(shè)計模式，通過該模式可使得操作系統(tǒng)和軟件在CPU上高效運行。目前CPU指令集分為精簡指令集RISC（Reduced Instruction Set Computing）和復(fù)雜指令集CISC（Complex Instruction Set Computing）兩種。其次，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，全世界范圍內(nèi)至今已誕生或消亡了幾十種不同的指令集架構(gòu)，目前流行于世的CPU架構(gòu)主要包括ARM、X86、MIPS、Power、ARC這幾種。其中，ARM、MIPS、Power、ARC均是基于RISC架構(gòu)，X86則是基于CISC的架構(gòu)。處理器應(yīng)用領(lǐng)域主要分為服務(wù)器領(lǐng)域、PC計算機領(lǐng)域和嵌入式領(lǐng)域，X86架構(gòu)的處理器占據(jù)了服務(wù)器和PC領(lǐng)域的壟斷地位， ARM架構(gòu)處理器占據(jù)了嵌入式領(lǐng)域的絕大部分市場，而MIPS架構(gòu)、POWER架構(gòu)、ARC架構(gòu)已不是市場主流的CPU架構(gòu)，發(fā)展前景并不被看好，但也在相關(guān)特殊領(lǐng)域占有一定的市場份額。……