Tres vidas, tres mundos, tres CPU, cambios en la arquitectura ISA
Los desarrolladores utilizan diferentes implementaciones de hardware de procesador basadas en la arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) para diseñar procesadores con diferente rendimiento, por lo que ISA también se considera el alma de la CPU. Piense en ISA como una capa de abstracción que proporciona un puente entre el hardware del procesador subyacente y el software que se ejecuta en él.
Figura 1: Arquitectura del conjunto de instrucciones
La arquitectura del conjunto de instrucciones se divide en computadora con conjunto de instrucciones complejas (CISC) y computadora con conjunto de instrucciones reducidas (RISC). Arquitectura de computadora con conjunto de instrucciones reducido (RISC).
La arquitectura CISC no solo contiene instrucciones de uso común para los procesadores, sino que también contiene muchas instrucciones especiales poco comunes. Sin embargo, en los primeros días del desarrollo de la CPU, CISC era la arquitectura principal y podía completar operaciones con menos instrucciones; A medida que se agregan más y más instrucciones especiales a la arquitectura CISC, las instrucciones comúnmente utilizadas cuando se ejecuta un programa típico solo representan 20 del conjunto de instrucciones y rara vez se usan 80 instrucciones. Estas instrucciones que rara vez se utilizan hacen que el diseño de la CPU sea extremadamente complejo, lo que aumenta considerablemente los costos de tiempo y área del diseño del hardware.
La arquitectura RISC solo contiene instrucciones comúnmente utilizadas por los procesadores. Para operaciones poco comunes, se puede lograr el mismo efecto ejecutando múltiples instrucciones comunes. Por lo tanto, después del nacimiento de la arquitectura RISC, todos los conjuntos de instrucciones modernos optaron por utilizar la arquitectura RISC.
Desde la introducción de las CPU en la década de 1960, se han desarrollado docenas de arquitecturas de conjuntos de instrucciones diferentes y han aparecido y desaparecido docenas de arquitecturas de conjuntos de instrucciones. El siguiente es un breve resumen de 8 arquitecturas principales:
Hay tres áreas de aplicación principales de CPU, a saber, servidores, PC e integradas.
1) Móviles: al igual que los teléfonos inteligentes, se espera que su tamaño de mercado supere al del campo de las PC, que está casi monopolizado por la serie ARM Cortex-A.
2) Real; -Tiempo integrado: la arquitectura del sistema ARM ocupa una gran cuota de mercado;
Arquitectura avanzada: la arquitectura ARM ocupa una gran cuota de mercado.
3) Campo integrado: énfasis en bajo consumo de energía, bajo costo y alta eficiencia energética. Los chips son principalmente microcontroladores o microprocesadores. El mercado está extremadamente fragmentado, pero la base es enorme, especialmente en. Internet de las cosas en esta era, la serie ARM Cortex-M es la corriente principal del mercado.
Se puede observar en los escenarios de aplicación de las CPU que los escenarios de aplicación de las CPU varían ampliamente. Data Ready Data Ready Data Ready es un proceso de preparación de vídeo.
Hace toda una vida: la arquitectura x86 es la potencia del mundo de los servidores/PC. Intel y AMD son los principales proveedores de chips de procesador x86, que han evolucionado a lo largo de varias generaciones desde los 16 bits hasta los 64 bits. Intel ha superado algunas de las deficiencias de la arquitectura CISC mediante "microcodificación" interna y ha mejorado su rendimiento a medida que el nivel de los procesos de diseño y fabricación de la CPU continúa mejorando. Intel ha superado algunas deficiencias de la arquitectura CISC mediante "microcodificación" interna. A medida que el nivel de diseño de CPU y tecnología de fabricación continúa mejorando, Intel ha mantenido su liderazgo en rendimiento y ha formado con éxito una alianza comercial con Wintel, no solo ocupando la posición de liderazgo. En el campo de las PC, ha logrado una posición dominante y derrotó a IBM y Sun, ocupando más del 90% de la cuota de mercado de servidores.
Como empresas de chips, Intel/AMD consideran la arquitectura x86 como su salvavidas. No sólo cobran tarifas de licencia extremadamente altas, sino que también pueden dejar de otorgar licencias a competidores que los amenazan. Como resultado, el desarrollo en la arquitectura x86 recibió el sobrenombre de "Juego de Tronos".
Second Life: La arquitectura ARM es la reina de los móviles.
El modelo de negocio de ARM toma la apertura como principio básico y logra rentabilidad a través de licencias de infraestructura, licencias de IP centrales y otros métodos. ARM promueve activamente la construcción de ecosistemas e integra empresas de software y hardware ascendentes y descendentes en su ecosistema a través de los estándares y especificaciones desarrollados por ARM. Con el rápido desarrollo de las aplicaciones móviles durante la última década, especialmente el auge de los teléfonos inteligentes, ARM se ha convertido rápidamente en el rey del mundo móvil.
ARM no solo domina los dispositivos portátiles con la serie Cortex-A, sino que también se implementa con éxito en áreas integradas y pan-integradas en tiempo real con las series Cortex-R y Cortex-M. Las tres principales áreas de productos de ARM:
"El rey del móvil". "La serie Cortex-A es una familia de procesadores RISC de 32 y 64 bits en el campo de los microcontroladores de bajo consumo y alto rendimiento con una unidad de gestión de memoria (MMU) integrada para admitir el sistema operativo. La serie de bits incluye las series Cortex-A5, Cortex-A7, Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-A12, Cortex-A15, Cortex-A17 y Cortex-A32 de 64 bits.