目前，主要的CPU架構(gòu)有四種：ARM、X86、MIPS、Power。

其中ARM/MIPS/Power均是基于精簡指令集機(jī)器處理器的架構(gòu)；X86則是基于復(fù)雜指令集的架構(gòu)，Atom是x86或者是x86指令集的精簡版。

精簡指令集，是計(jì)算機(jī)中央處理器的一種設(shè)計(jì)模式，也被稱為RISC(Reduced Instruction Set Computing的縮寫)。特點(diǎn)是所有指令的格式都是一致的，所有指令的指令周期也是相同的，并且采用流水線技術(shù)。

復(fù)雜指令集，英文名是CISC（Complex Instruction Set Computer的縮寫）。它是英特爾生產(chǎn)的x86系列（也就是IA-32架構(gòu)）CPU及其兼容CPU，如AMD、VIA的。即使是現(xiàn)在新起的X86-64（也被稱為AMD64）都是屬于CISC的范疇。

ARM、X86、MIPS和Power簡介

ARM

ARM架構(gòu)過去稱作進(jìn)階精簡指令集機(jī)器（AdvancedRISCMachine，更早稱作：Acorn RISC Machine），是一個(gè)32位精簡指令集（RISC）處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)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(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

x86

xx86或80x86是Intel首先開發(fā)制造的一種微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱。x86架構(gòu)是重要地可變指令長度的CISC（復(fù)雜指令集電腦，Complex Instruction Set Computer）。

MIPS

MIPS，是一種采取精簡指令集（RISC）的處理器架構(gòu)，1981年出現(xiàn)，由MIPS科技公司開發(fā)并授權(quán)，廣泛被使用在許多電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、個(gè)人娛樂裝置與商業(yè)裝置上。最早的MIPS架構(gòu)是32位，最新的版本已經(jīng)變成64位。不過MIPS目前已經(jīng)不是市場主流。

Power

POWER是1991年，Apple、IBM、Motorola組成的AIM聯(lián)盟所發(fā)展出的微處理器架構(gòu)。PowerPC是整個(gè)AIM平臺(tái)的一部分，并且是到目前為止唯一的一部分。Power架構(gòu)目前也不是市場主流了，發(fā)展前景并不被看好。

國產(chǎn)處理器廠家有哪些

目前，在移動(dòng)芯片領(lǐng)域，ARM架構(gòu)的芯片占據(jù)了90%以上的市場份額，在服務(wù)器CPU市場上，英特爾X86處理器占據(jù)超過90%市場份額。MIPS和Power雖然已經(jīng)不是主流，卻也有不少廠家在使用。

首先來看ARM處理器，ARM架構(gòu)是公開授權(quán)的。ARM自身并不生產(chǎn)芯片，只轉(zhuǎn)讓芯片設(shè)計(jì)許可。ARM的授權(quán)分為3種，分別是架構(gòu)授權(quán)、內(nèi)核授權(quán)和使用授權(quán)。

架構(gòu)授權(quán)：是指企業(yè)購買了架構(gòu)級的ARM處理器設(shè)計(jì)和制造許可。企業(yè)獲得架構(gòu)授權(quán)之后，可以從整個(gè)架構(gòu)和指令集方面入手，對ARM架構(gòu)進(jìn)行大幅度改造，甚至可以對ARM指令集進(jìn)行擴(kuò)展或縮減，以便達(dá)到更高性能、更低功耗或更低成本等不同目的。

內(nèi)核授權(quán)：內(nèi)核授權(quán)則是指用戶可以將其所購買的ARM核心應(yīng)用到其自行設(shè)計(jì)的芯片中。但用戶不得對其購買的ARM核心本身進(jìn)行修改。

使用授權(quán)：擁有使用授權(quán)的用戶只能購買已經(jīng)封裝好的ARM處理器核心，而如果想要實(shí)現(xiàn)更多功能和特性，則只能通過增加封裝之外的DSP核心的形式來實(shí)現(xiàn)。

? 移動(dòng)芯片領(lǐng)域：華為、展訊、小米

華為

華為在2013年購買了ARM的架構(gòu)授權(quán)，也就是說華為可以對ARM原有架構(gòu)進(jìn)行改造和對指令集進(jìn)行擴(kuò)展或者縮減。從2013年到現(xiàn)在，海思麒麟處理器已經(jīng)從910更新到980，并且一直在升級。

有消息稱麒麟980處理器將在8月31日與華為Mate 20新機(jī)同時(shí)發(fā)布。麒麟980擁有8 核心，4個(gè)A77大核，4個(gè)A55小核心，采用臺(tái)積電7nm制成工藝。來自極果曝光的華為Mate 20跑分顯示，麒麟980處理器跑分超過了35W分，超過驍龍845處理器5W左右。

展訊

展訊處理器也有部分采用ARM架構(gòu)，展訊通信是中國領(lǐng)先的 2G、3G 和 4G 無線通信終端的核心芯片供應(yīng)商之一，成立于2001年，于2013年12月23日被紫光集團(tuán)收購，2016年與銳迪科整合成為紫光展銳。

展訊的處理器芯片主要面向中低端，其中一款SC9832集成四核ARM Cortex-A7處理器，該方案已經(jīng)被中國移動(dòng)、酷派、360、Micromax、Condor等眾多國內(nèi)外智能手機(jī)品牌采用。

小米

2017年2月，小米公布了史上研發(fā)周期最長的一款產(chǎn)品，自主芯片澎湃S1，引起業(yè)界一片喧囂。因?yàn)樽鳛?a target="_blank">手機(jī)廠商，自主研發(fā)處理器芯片，當(dāng)時(shí)世界上也只有蘋果和華為兩家。

據(jù)當(dāng)時(shí)報(bào)道，這款SoC的CPU部分為四核1.4G主頻的Cortex A53和四核2.2G主頻的Cortex A53，與海思麒麟650（4核2.0GHz A53+4核1.7GHz A53）、高通驍龍616（4核1.7GHz A53+4核1.2GHz A53）、高通驍龍625（8核2.0Ghz A53）屬于同一個(gè)檔次。

搭載澎湃S1的手機(jī)是小米5C，當(dāng)時(shí)的消息是說，小米的C系列后續(xù)機(jī)型都會(huì)搭載自家的松果處理器，然而澎湃S2卻遲遲未見發(fā)布，據(jù)內(nèi)部消息透露，以小米高性價(jià)比的利潤，根本就無法承擔(dān)澎湃S2的研發(fā)費(fèi)用，以后不會(huì)有澎湃S2，小米6C也不會(huì)再出現(xiàn)。

? 服務(wù)器芯片領(lǐng)域：阿里、華芯通、飛騰

阿里

2016年12月，ARM與阿里在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)展開合作，阿里巴巴宣布將在自身數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上大量采用ARM設(shè)計(jì)的低功耗CPU，逐步替換Intel產(chǎn)品。

消息稱，阿里巴巴自主運(yùn)營著支撐巨大電商業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心，同時(shí)還在中美等國提供名為“阿里云”的云服務(wù)。伴隨需求增加，阿里巴巴將在各地增設(shè)數(shù)據(jù)中心。同時(shí)，因設(shè)備類耗電量正在迅速增大，該公司將逐步把英特爾CPU改為ARM產(chǎn)品，以提高用電效率。

華芯通

華芯通半導(dǎo)體由貴州省政府與美國高通于2016年創(chuàng)立。2018年5月27日，華芯通半導(dǎo)體正式發(fā)布其ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片品牌-昇龍（StarDragon）。

昇龍?zhí)幚砥魇侨A芯通第一代服務(wù)器芯片產(chǎn)品，它是兼容ARMv8架構(gòu)的48核處理器芯片，采用目前國際上先進(jìn)的10納米工藝，在性能上媲美國際市場中高端服務(wù)器主流芯片產(chǎn)品水平。

飛騰

2014年10月，飛騰第一款兼容ARM指令集的CPU——FT-1500A面世，成為國產(chǎn)CPU的代表之作。隨后，飛騰又在2016年推出了FT-2000（代號為“火星”），并在2017年流片了優(yōu)化升級的FT-2000+芯片，后者是飛騰目前最頂尖也是性價(jià)比最高的芯片產(chǎn)品，其實(shí)測性能達(dá)到了2014年Intel志強(qiáng)E5主流服務(wù)器芯片的水平。

然而日前，有報(bào)道稱國內(nèi)國內(nèi)自主芯片領(lǐng)軍廠商飛騰存在芯片造假，引起行業(yè)人士的關(guān)注。8月3日，天津飛騰就此事召開新聞發(fā)布會(huì)回應(yīng)稱，天津飛騰的CPU產(chǎn)品基于ARM技術(shù)架構(gòu)研發(fā)，但包括CPU計(jì)算模塊(內(nèi)核)在內(nèi)的代碼部分均為公司歷時(shí)多年自主研發(fā)完成。

面對芯片造假傳聞，飛騰公司總經(jīng)理谷虹回應(yīng)道，“我們從未向ARM購買包括Cortex A57在內(nèi)的任何CPU產(chǎn)品，更不可能將沒有購買過的產(chǎn)品打上所謂標(biāo)簽推向市場?！?/p>

再看MIPS處理器，國內(nèi)有龍芯、北京君正就是采用的MIPS架構(gòu)。

龍芯

龍芯是中國科學(xué)院計(jì)算所主導(dǎo)研發(fā)的通用CPU，主要產(chǎn)品有龍芯1號、龍芯2號和龍芯3號。龍芯1號的頻率為266MHz，最早在2002年開始使用。龍芯2號的頻率最高為1GHz。龍芯3A是首款國產(chǎn)商用4核處理器，其工作頻率為900MHz～1GHz。龍芯3A的峰值計(jì)算能力達(dá)到16GFLOPS。龍芯3B是首款國產(chǎn)商用8核處理器，主頻達(dá)到1GHz，支持向量運(yùn)算加速，峰值計(jì)算能力達(dá)到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。

目前，龍芯1號處理器已經(jīng)隨北斗衛(wèi)星上天，并且已經(jīng)有十多顆北斗衛(wèi)星使用了龍芯1E和龍芯1F作為主控芯片。1號芯片的抗輻照能力可以與現(xiàn)在使用的國外芯片一較高下，價(jià)格和性能都要優(yōu)于國外芯片。

龍芯2號芯片2K1000處理器在國產(chǎn)高性能芯片中的價(jià)格是最低的，和同性能TI芯片的開發(fā)板價(jià)格接近。2K1000處理器已經(jīng)在石油、軌道交通、電力等領(lǐng)域有了應(yīng)用，性能與國外芯片相當(dāng)。

龍芯3A處理器采用的是RISC架構(gòu)，兼容MIPS指令,原生四核設(shè)計(jì)，內(nèi)含兩條HT PHY超傳輸總線，采用65nm（納米）工藝，主頻1GHz，晶體管數(shù)目4.25億個(gè)， 單顆龍芯3A的最大功耗為15W，一臺(tái)刀片服務(wù)器功耗也僅為110W（兩顆龍芯3A處理器,16GB內(nèi)存,1塊250GB硬盤,兩塊1000Mbps網(wǎng)卡等），理論峰值為16Gflops，每顆CPU單瓦特能效比1.06Gflops/W，是目前X86 CPU的2倍以上，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

北京君正

成立于2005年，致力于在中國研制自主創(chuàng)新CPU技術(shù)和產(chǎn)品，目前已發(fā)展成為一家國內(nèi)外領(lǐng)先的嵌入式CPU芯片及解決方案提供商。

有人認(rèn)為，北京君正在人工智能CPU上很出色。北京君正既可以自己開發(fā)一套人工智能指令集，也可以單獨(dú)開發(fā)一個(gè)人工智能加速單元。而且這些都可以直接嵌入cpu的底層，也就是cpu的人工智能指令集，和北京君正早期開發(fā)的simd同理。這和寒武紀(jì)只是外圍的指令集，而非cpu指令集，其中的差距是很大的。也就是說北京君正的AI cpu 從速度和功耗肯定比寒武紀(jì)要好。

有人認(rèn)為，北京君正基于MIPS架構(gòu)的芯片，在同等工藝上，功耗比ARM有優(yōu)勢，但兼容性很差。在移動(dòng)操作系統(tǒng)已經(jīng)被安卓和ios徹底統(tǒng)一的現(xiàn)在，尤其是安卓，90%以上的安卓設(shè)備都是ARM的。但是ARM指令集和MIPS并不兼容，所以市面上大部分為ARM優(yōu)化的程序不能在君正的MIPS處理器上直接運(yùn)行。君正要想在市場上生存，必須要把ARM納入視野。

在Power處理器上，中晟宏芯于2014年獲得了Power 8架構(gòu)的授權(quán)，然而目前Power架構(gòu)目前已經(jīng)不是主流市場。

中晟宏芯

該公司從2013年末成立以來也是問題重重，不間斷的進(jìn)行股權(quán)更換，甚至在2016年鬧出欠薪風(fēng)波，總體來說，在國產(chǎn)芯片的發(fā)展上，基本沒有看到顯眼的成績。

申威處理器

在國產(chǎn)處理器發(fā)展過程中，江南所的申威處理器也很值得一提，申威處理器使用的是Alpha指令，主要用于超算處理器中，國內(nèi)最強(qiáng)的超算神威·太湖之光就使用了申威的處理器。

文中第一部分并未提到Alpha架構(gòu)，Alpha也不是主流架構(gòu)。資料顯示，Alpha架構(gòu)于1992年2月25日，在東京召開的一次會(huì)議上面被正式推介。Alpha處理器最早由DEC公司設(shè)計(jì)制造，在Compaq（康柏）公司收購DEC之后，Alpha處理器繼續(xù)得到發(fā)展，并且應(yīng)用于許多高檔的Compaq服務(wù)器上。

最后重點(diǎn)介紹X86處理器，事實(shí)上真正做到高性能且通用的處理器只有X86。

上海兆芯

上海兆芯的X86處理器在VIA X86處理器上改進(jìn)，VIA是可授權(quán)X86的三家公司之一，另外兩家分別是英特爾和AMD。目前可授權(quán)X86的企業(yè)有英特爾、AMD、VIA。

上海兆芯最新的KX-5000架構(gòu)做到了8核架構(gòu)，性能與英特爾的Core i3-6100處理器接近，進(jìn)步也是非常明顯。

海光（Hygon）

2018年7月，中國國產(chǎn)Dhyana X86處理器開始啟動(dòng)生產(chǎn)，引起業(yè)界高度關(guān)注，這預(yù)示著國產(chǎn)處理器芯片又進(jìn)一步。

北京時(shí)間7月9日，由海光（Hygon）負(fù)責(zé)制造的中國國產(chǎn)Dhyana（禪定）x86處理器開始啟動(dòng)生產(chǎn)。早在2016年AMD與中國海光集團(tuán)達(dá)成的合作協(xié)議，AMD將高性能X86架構(gòu)授權(quán)給中國公司，授權(quán)費(fèi)是2.93億美元，而Dhyana處理器就是雙方合作的產(chǎn)物，主要針對服務(wù)器市場。

此次授權(quán)對于國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，收益是有的，不過也存在很多問題。從收益層面來看，海光生產(chǎn)出了X86 CPU，該款處理器性能還相當(dāng)高。但是如果要站在是否掌握X86 CPU關(guān)鍵技術(shù)層面來看，還是有一定差距。

因?yàn)楫a(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成品需要經(jīng)歷很多環(huán)節(jié)，而很多環(huán)節(jié)中方并沒有參與。當(dāng)時(shí)AMD與天津海光達(dá)成協(xié)議，設(shè)立合資公司開發(fā)X86芯片的時(shí)候，同時(shí)與海光成立了兩個(gè)公司，一個(gè)叫做成都海光微電子（HMC），一個(gè)叫做和成都海光集成電路設(shè)計(jì)有限公司（Hygon）。其中 AMD持有HMC 51％股份和Hygon 30％的股份。

其中，HMC享有IP所有權(quán)，然后授權(quán)給Hygon進(jìn)行芯片的設(shè)計(jì)，而Hygon設(shè)計(jì)出芯片之后再交由HMC進(jìn)行生產(chǎn)。HMC找代工廠生產(chǎn)之后，再交由Hygon來銷售，也就是說這中間很多環(huán)節(jié)中方根本沒參與。

總結(jié)：國產(chǎn)CPU的發(fā)展，一直是業(yè)界人士關(guān)注的重點(diǎn)，無論是移動(dòng)領(lǐng)域還是服務(wù)器領(lǐng)域，都是從無到有，從有到優(yōu)逐漸在發(fā)展，只是未來還有很遠(yuǎn)的路要走。