一、分得清CPU和SOC

说起CPU,大家第一想到的肯定是Intel,然后是AMD,毕竟在电脑CPU领域,这两家厂商占了95%+以上的份额。

大家看到这个图应该就明白前文提到的CPU成品是对指令集或微架构的物理实现了,你能看到的就是上图中实实在在看得见摸得着的东西,你打开你的笔记本或者台式机,主板上都能看到这个东西,四四方方上面写着发行商的LOGO。

当然,现在随着手机、平板等移动设备的崛起,很多人习惯将手机的芯片也称之为CPU,其实是不对的,CPU一般指电脑芯片,手机芯片叫SOC(System On Chip),是含CPU、GPU、NPU、DSP、MODEM等等组件的,我们说的笔记本或台式机里面,大家都知道有个显卡,GPU就在显卡上,而不像SOC一样给弄到一个大的Chip上。

二、中间商除了赚插件还干了啥

前文讲了CPU厂商从ARM或者Intel拿到CPU架构授权(CPU的集中电路图纸),然后交给代工厂加工,同样的图纸那为啥出来的处理器会有性能差异?CPU这个林子里面,我们不妨来看看这些原厂、中间商、制造商都是什么鸟。

第一类是IDM(Integrated Design and Manufacture), 就是啥都做, 比如intel和三星。第二类是代工厂,典型的是台积电和中芯国际。 第三类是fabless,就是设计公司,不做生产,华为海思,高通,苹果,联发科都是这一类。

我们拿X86来说事不容易拎得清,那就拿ARM这个移动端的霸主架构来说说,ARM也是一个英国公司名字,他们的设计架构也叫ARM,他们不做芯片的物理实现,只做微架构设计, 然后卖授权,允许别的企业在ARM设计的基础上,稍作修改,成为它们自己设计的芯片。 高通和苹果由于自身实力雄厚,在ARM的基础上自研架构,产品比ARM公版高一点点。 华为,联发科等直接就是公版架构稍作微调,这个中间商能调整的程度受限于授权的级别,由于拿到的授权不一样,所以基于这个授权产品做出来的CPU也是不一样的,那么就好比ARM给了你三个毛坯房,华为装修后成了自己的房子,高通装修后成了左边邻居的房子,三星装修后成了右边邻居的房子,房子好坏一方面受初始毛坯的影响,另外也受到装修好坏的影响。

这样大家就应该明白了中间商干了啥了吧,华为、高通、苹果其实也不装修,装修会包给台积电、中芯国际他们,他们是在Arm基础上做了可调整设计上的修改。那大家会问这些毛呸房有啥区别啊,那我们接下来看看ARM的三种授权。

三、一个妈生的孩子长得不一样正常

一般芯片设计公司能从ARM公司买到三种“芯片图纸”:软核、固核和硬核。为了便于解释说明,我们和再普通不过的盖房子做个粗浅的类比。

软核:相当于楼房的设计图纸,包括大楼的设计理念,有几个单元,每单元有几户、几部电梯、每户房间大小等,至于具体用什么建筑材料、多少钢筋,这里是不包括的。

感觉靠这还建不起大楼(芯片),想要详细点的?ARM还准备了固核。

固核:相当于大楼的效果渲染图,可以看出房子建成后的样子,户型如何,墙壁是什么颜色,已经能看出房子建成后的大概样子了。但是,从ARM公司买到这样的图纸,依然不能保证你建出合格的楼房(CPU或GPU),因为即使告诉了你户型信息、墙壁是什么颜色,但墙壁要多厚,承重墙怎么用钢筋等,还得靠你自己想办法。

团队实力有限,买到固核也设计不出芯片?体贴的ARM还准备了“硬核”。

硬核:是真的硬,它像大楼施工图,详细到房间管线怎么走,楼梯、柱子、墙壁用什么材料,具体的尺寸等,全部画的清清楚楚,只要建筑施工队(台积电)按图纸施工,就一定能造出合格的房子(芯片),是否住着舒服则另说。

差别在哪?从上面可以看出,如果公司实力雄厚研发能力强的可以买个软核,毕竟可塑性强,如果实力不行那就乖乖买个硬核,改吧改吧交给施工队开干就完了。

四、厂商一般都改哪些玩意儿?

我们对着麒麟980来看看这个问题,根据官方资料,ISP是华为自研,NPU是华为和寒武纪公司合作的成果,但根据寒武纪的官方资料,NPU是寒武纪的成果,华为有人参与,可能是明确需求,并对集成到麒麟芯片内做调整,比如晶体管数量、功耗和芯片内总线连接等。总之,NPU可算作双方合作研发。

至于CPU(Cortex-A76)和GPU(Mali-G76)则是华为向ARM公司购买的授权,包括指令集授权和内核授权。在手机等终端产品上的表现也主要体现在这两个模块上。电源管理模块, 视频解码模块, 音频解码模块, 内存管理模块等。 这些模块各家都差不多, 也没人拿这些做卖点。剩下的就是通信模块了, ARM本身是没有通信模块的,所以苹果只能购买外挂基带,这是苹果的劣势。华为有自己的5G技术,能够做自研基带。联发科也是公版ARM+自己的基带。 而且高通也实现了这些功能,也是就为啥咱们看到的手机处理器有苹果的(A系列)、高通的(Qualcomm)、联发科的(Kompanio)、华为的(Kirin)和三星的(Exynos)了,即便是采用一样的ARM架构,其实性能上也是有很大不同的。我们电脑上的CPU主要是Intel的和AMD的。

同样是一个厂家CPU为啥分3-6-9等,这个一方面跟开发这个CPU的公版版本有关,另外就是跟各自厂商在不同时期的ISP、DSP、基带等版本相关,这些也都跟加工工艺相关,加工工艺这方面改天再聊。

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