造芯的第一步選對芯片架構

　　眾所周知，建房子首先要打地基、搭框架，然后是搬磚、填磚到裝修等，框架是設計房子的關(guān)鍵。造芯片和做房子雖不同，但原理卻有相似之處，首先得做的第一步就是選擇架構。

　　提到芯片架構，就不得不說(shuō)CPU，因為架構的發(fā)明離不開(kāi)它。CPU也叫中央處理器，是一塊超大規模的集成電路，主要包括運算器和高速緩沖存儲器及實(shí)現它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)的總線(xiàn)。CPU的核心是各種類(lèi)型的芯片，芯片架構是造芯的第一步。目前市場(chǎng)上主流的芯片架構有X86、ARM、RiSC-V和MIPS四種。

　　四大主流芯片架構的特點(diǎn)

　　X86是微處理器執行的計算機語(yǔ)言指令集，指一個(gè)intel通用計算機系列的標準編號縮寫(xiě)，也標識一套通用的計算機指令集合。1978年6月8日，Intel發(fā)布了新款16位微處理器“8086”，也同時(shí)開(kāi)創(chuàng )了一個(gè)新時(shí)代：x86架構誕生了。X86指令集是美國Intel公司為其第一塊16位CPU(i8086)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，美國IBM公司1981年推出的世界第一臺PC機中的CPU--i8088(i8086簡(jiǎn)化版)使用的也是X86指令。

　　隨著(zhù)CPU技術(shù)的不斷發(fā)展，Intel陸續研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4系列，但為了保證電腦能繼續運行以往開(kāi)發(fā)的各類(lèi)應用程序以保護和繼承豐富的軟件資源，所以Intel公司所生產(chǎn)的所有CPU仍然繼續使用X86指令集。

　　ARM架構是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集處理器架構，其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由于節能的特點(diǎn)，ARM處理器非常適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，符合其主要設計目標為低耗電的特性。

　　如今，ARM家族占了所有32位嵌入式處理器75%的比例，使它成為占全世界最多數的32位架構之一。ARM處理器可以在很多消費性電子產(chǎn)品上看到，從可攜式裝置到電腦外設甚至在導彈的彈載計算機等軍用設施中都有它的存在。

　　ARM和X86架構最顯著(zhù)的差別是使用的指令集不同。ARM主要是面向移動(dòng)、低功耗領(lǐng)域，因此在設計上更偏重節能、能效方面。X86處理器主要面向家用、商用領(lǐng)域，在性能和兼容性方面做得更好。

　　RiSC-V架構是基于精簡(jiǎn)指令集計算(RISC)原理建立的開(kāi)放指令集架構(ISA)，RISC-V是在指令集不斷發(fā)展和成熟的基礎上建立的全新指令。RISC-V指令集完全開(kāi)源，設計簡(jiǎn)單，易于移植Unix系統，模塊化設計，完整工具鏈，同時(shí)有大量的開(kāi)源實(shí)現和流片案例，得到很多芯片公司的認可。

　　RiSC-V架構的起步相對較晚，但發(fā)展很快。它可以根據具體場(chǎng)景選擇適合指令集的指令集架構?；赗ISC-V指令集架構可以設計服務(wù)器CPU，家用電器cpu，工控cpu和用在比指頭小的傳感器中的CPU。

　　MIPS架構是一種采取精簡(jiǎn)指令集(RISC)的處理器架構，1981年出現，由MIPS科技公司開(kāi)發(fā)并授權，它是基于一種固定長(cháng)度的定期編碼指令集，并采用導入/存儲(load/store)數據模型。經(jīng)改進(jìn)，這種架構可支持高級語(yǔ)言的優(yōu)化執行。其算術(shù)和邏輯運算采用三個(gè)操作數的形式，允許編譯器優(yōu)化復雜的表達式。

　　如今基于該架構的芯片廣泛被使用在許多電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò )設備、個(gè)人娛樂(lè )裝置與商業(yè)裝置上。最早的MIPS架構是32位，最新的版本已經(jīng)變成64位。

　沒(méi)有所謂的“萬(wàn)能芯片架構”

　　每一種架構都有自己的優(yōu)勢和不足，天下并沒(méi)有所謂的“萬(wàn)能芯片架構”。如X86架構是英特爾和AMD的“專(zhuān)屬”，在PC市場(chǎng)上獨霸多年，地位不可撼動(dòng);ARM的架構在移動(dòng)端和便捷設備上有著(zhù)不可替代的優(yōu)勢;MIPS架構的處理器在網(wǎng)關(guān)、機頂盒等市場(chǎng)上非常受歡迎;RiSC-V架構雖然出來(lái)不久，但在智能穿戴產(chǎn)品上的應用廣泛，前景廣闊。

　　ARM架構和X86架構是市場(chǎng)份額最大的兩大架構，它們有著(zhù)各自的特點(diǎn)和市場(chǎng)。目前在移動(dòng)領(lǐng)域上ARM架構占主流，X86架構也占有一定的市場(chǎng)份額。X86架構由于其封閉性，相對于A(yíng)RM架構成本更高，但有著(zhù)更高的性能、更快的速度和兼容性。英特爾近幾年也在逐步的布局移動(dòng)市場(chǎng)，如其推出的X86架構凌動(dòng)系列處理器，在速度、視頻體驗、兼容性等方面表現優(yōu)異。