航空之王 第74章ARM、MIPS和SPARC之
作者:鸷鸟皴的小说      更新:2017-10-14

  能不能与杰克.特拉梅尔联系,向他推销risc处理器呢?点开杰克.特拉梅尔的个人履历,李怡炫很快就放弃了。

  这个杰克.特拉梅尔性格很怪,不是一个好打交道的一个人,特别是他有严重的种族歧视倾向,还有他参过军,在朝鲜与志愿军打过仗,因此他骨子里非常的厌恶中国人,李怡炫找上门去只能是自取其辱。

  他之所以进入个人电脑这一行,是他在76年参观参观了苹果公司推出的苹果1型电脑,当时乔布斯是极力劝说杰克.特拉梅尔买下苹果公司,可听到乔布斯喊出100万美元的报价把杰克.特拉梅尔给吓跑了,于是康懋达决定自己开发个人电脑。

  而且还有更加重要的一点,就是康懋达有自己的半导体工厂——e公司推出的至强处理器,完全属于arm范畴。

  这几款处理器各有优点,也各有缺点,arm公司的risc处理器是为了提高处理器运行速度而设计的芯片体系,它的关键技术在于流水线操作即在一个时钟周期里完成多条指令。

  相较复杂指令集cisc而言,以risc为架构体系的arm指令集的指令格式统一、种类少、寻址方式少,简单的指令意味着相应硬件线路可以尽量做到最佳化,从而提高执行速率。因为指令集的精简,所以许多工作必须组合简单的指令,而针对复杂组合的工作便需要由编译程序来执行。

  因此arm处理器的特点是体积小、低功耗、低成本、高性能;二是大量使用寄存器且大多数数据操作都在寄存器中完成,指令执行速度更快;三是寻址方式灵活简单,执行效率高;四是指令长度固定,可通过多流水线方式提高处理效率。

  但arm缺点也很明显,它只适合移动终端的嵌入式cpu解决方案,如果要作为服务器cpu,它充其量也只能算是个中低端cpu,比如说intel的至强处理器就是这种类型。

  相比之下,mips和sparc就不同了。

  mips是超高效精简指令集计算机体系结构中的一种,与当前商业化最成功的arm架构相比,mips的优势主要有五点:一是早于arm支持64bit指令和操作,像mips面向高中低端市场先后发布了p5600系列、i6400系列和m5100系列64位处理器架构,其中p5600、i6400单核性能分别达到3.5和3.0dmips/mhz,即单核每秒可处理350万条和300万条指令,超过armcortex-a53230万条/秒的处理速度。

  二是mips有专门的除法器,可以执行除法指令;三是mips的内核寄存器比arm多一倍,在同样的性能下mips的功耗会比arm更低,同样功耗下性能比arm更高;四是mips指令比arm稍微多一些,执行部分运算更为灵活,更主要的是mips的指令集源代码相比于arm来说,中国人更加容易理解,不像arm和sparc,只适合西方人,不适合东方人,中国人看到它,有时候会崩溃。

  五是mips在架构授权方面更为开放,允许授权商自行更改设计,如更多核的设计。

  同时,mips架构也存在一些不足之处:一是mips的内存地址起始有问题,这导致了mips在内存和cache的支持方面都有限制,即mips单内核无法面对高容量内存配置;二是mips技术演进方向是并行线程,类似intel的超线程,而arm未来的发展方向是物理多核,从目前核心移动设备的发展趋势来看物理多核占据了上风。

  三是mips虽然结构更加简单,但是到现在还是顺序单/双发射,arm则已经进化到了乱序双/三发射,执行指令流水线周期远不如arm高效。

  从以上几点可以看出,mips相比arm具有更大的优势和更大的发展潜力,mips的应用范围比arm更加地广阔,mips不但可以作为服务器的高端cpu,由于mips比arm拥有更多的寄存器,使得mips比arm更加省电和节能(比arm节能25%),因此它比arm更加适合作为移动终端的嵌入式cpu方案。

  而且mips结构是所有risc处理器中最简单的,因此cpu设计师在设计时,因为它构架简单,因此它的设计周期很短,可以应用更多先进的技术,开发更快的下一代处理器。

  更加重要的是,mips是所有risc处理器中是兼容性和通用性最好的处理器,他不但具有向下兼容能力,甚至还有良好的向上兼容能力,通用性也一点不比x86差,因此它完全可以作为桌面电脑的处理器。

  事实上历史上risc与cisc之争,其实就是mips与x86之争。

  既然mips被你说得那么好,那为什么mips在与arm竞争中,反而是arm最终赢得了胜利,以至于mips呢?最后反而还被arm给收购了呢?

  其实mips失败,不是失败在技术上,而是失败在商业上,因为mips是几个大学教授搞出来的,因此mips身上有着浓厚的学院派发展风格,众所周知让教授搞研究可以,但要让教授搞商业,我只能呵呵了……当然不排除教授里面有极高商业天赋的,但显然这几位教授不在这个范围之内。

  由于教授不会搞商业,这就导致其mips的商业进程远远滞后于arm,当arm与高通、苹果、nvidia等芯片设计公司合作大举进攻移动终端的时候,mips还停留在高清盒子、打印机等小众市场产品中。mi商业进程的远远滞后,从而又导致自身系统的软件平台也相对落后,应用软件与arm体系相比要少很多的连锁式反应。

  除了arm和mips外,还有第三种risc处理器,那就是赫赫有名的sparc。

  sparc全称scalableprocessorarchitecture即“可扩充处理器”构架,他是专业的服务器cpu。

  为什么用专业这个词?这么说吧,如果把arm比喻为普通的大众车,mips是奔驰迈巴赫的话,那么sparc就是劳斯莱斯幻影或者就是布加迪威龙,它是cpu中战斗机,是cpu中的苏-35,是cpu里的f-22。

  sparc就是这么牛x,它是超级计算机最理想的处理器,是超级计算机最顶级的处理器,sparc微处理器最突出的特点就是它的可扩展性,就好比一台航空发动机加了加力燃烧室,一下子就让cpu的性能大幅提高。

  没错!可扩展性,就是我们通常所说的超频!不过我们一般所用的超频处理器,是x86构架的cisc处理器,但cisc处理器的超频非常有限,真正能把超频技术发挥至极致的还要数risc。

  而sparc就是这么一款处理器,它所有的设计都是围绕可扩展来设计的,由于sparc特殊的设计构架,使得sparc在同等技术,同等制成工艺下,就因为它的扩展,使得sparc的性能一下次比给提升了好几倍,这就导致sparc非常的耗电。

  由于sparc是定位于服务器和超级计算机最顶级的专业处理器,因此这就对sparc的可靠性和稳定性,以及极端环境的适应性上提出了非常苛刻的要求,要求之高远非mips和arm能比的。

  这也是为什么在航空航天领域,以及军用计算机领域,会把sparc作为首选。

  sparc如此优秀,起缺点也是同样明显,它的缺点正是由sparc的超高性能所带来的,sparc太高大上了,这就导致sparc的设计难度,是所有处理器中最难设计的,不管是risc还是cisc。

  同时,sparc也是所有处理器中制造成本最高的处理器,它的研发成本也是巨大,sun公司在后来之所以破产就是因为他们在sparc的开发上投入了太多的金钱而导致。

  sun投入了多少?说出来吓死你。

  2008年,sun公司研制决定研制新一代的sparc处理器“rock”,该处理器采用45纳米工艺,处理器有16个核心,每个核心具备16个线程,每个处理器的线程数量将达到惊人的256个。

  16个核心又被分成四个部分,每4个核心构成一个“簇”,4个核心共享一个i-cache、2个fpu和2个数据缓存。每个核心支持2个线程,总共支持32个线程,同时rock还具备“scout预取”功能,实现指令的预取,提升处理器性能。

  除了这些以外,由于sparc特殊的使用环境,因此你还要保证它的高可靠性和高稳定性,想想这难度会有多大!

  sun对这款高端处理器寄以厚望,经历5年的研发时间并投入了六十多亿美元的研发资金,不过遗憾的是,我们今后可能根本看不到这款处理器的身影。

  在研发过程中“rock”出现了比较严重的性能问题,并没有达到当初sun的预期,并且连续的财政赤字让sun无力再继续负担高昂的研发费用……

  2013年4月,sun被甲骨文公司收购,这个新东家也似乎不打算支持这个耗资巨大的项目,6月中旬,纽约时报披露“rock”已经被sun废止,这个投入大量时间和资金的处理器最终出师未捷。

  最让人遗憾的是,甲骨文将会彻底放弃sun的硬件业务,从而把目光转向软件领域,因此,除中国还在继续发展sparc外,我们以后再也看不到sun公司性能超高的的sparc处理器了。

  至于中国版的sparc?不提也罢,那只不过是超级简化版本的sparc,其综合性能不要说跟sun公司的比,甚至还比不上同时期的mips和arm,唯一可比的只有可靠性和稳定性完全不输于sun原版。