国产CPU:放手一搏正当时

2012-05-10 23:06:50来源: 赛迪网-中国电子报
   

我国在这一产品领域长期以来却严重依靠进口,成为我国走向电子强国必须克服的一道硬坎。迈过了这道坎,它就会变成一扇通往电子强国新境界的大门,把我们领 入另外一个崭新的发展阶段。CPU(Central Processing Unit)是计算机的中央处理核心,也是所有数字类电子产品的中央处理核心。 信息技术发展到今天,没有CPU的电子整机产品是难以适应今后的网络化趋势的。

当你在商场购物,刷了一次卡,假如你可以跟随卡上的信息一起“旅游”一趟的话,你将可以看到:第一站,读卡器上的CPU把你的卡信息传送到商场的服务器的CPU;第二站,商场的服务器CPU又把你的卡信息传递到周边的公用社区区域网络服务器CPU;第三站,周边公用的网络服务器CPU经过一番或者多番服务器CPU周转,将卡信息传递到国家的银行结算中心服务器CPU;第四站,国家结算中心CPU将卡信息传递到你所在开户银行服务器CPU,先由该开户行CPU对你的信息进行计算、分析身份合法性和验证等,以便决定是否准许你划款,再由所在开户银行服务器的CPU将分析验证和处理的结果信息沿相反方向返回到你所在购物商场收款机CPU,收款机CPU再将购物信息传递到打印机的CPU打印出你的消费单据。

有些开户银行的服务器CPU还会同时把相关信息发送到通信网络,穿越多个区域的骨干网程控交换机CPU、局域网交换机CPU、路由器CPU、用户交换机CPU等,最后到达你的手机CPU,再由手机CPU将信息发送到手机显示屏上。

每一站电子整机功能,都是由软件程序和CPU的协调运行来实现的。整机中的其他功能,都是为了确保整机CPU能够稳定工作而设定,这就像人身体中各器官是为了保证大脑活动的道理一样。

不同整机和不同应用领域中所用的CPU规格会有所不同。在个人终端类电子产品中,市场需求的整机数量多,但单机CPU担负的职能相对简单些,要求也相对低些;在骨干网络、中继网络和服务器中,对CPU的可靠性、安全性、运算速度等要求就高很多;在大型、超大型计算机中,由于计算机速度和计算量十分巨大,需要由许多CPU一起组成并行模式的计算机,来处理复杂的问题。

CPU是如此重要,没有CPU就没有独立自主的信息化和国家信息安全可言。然而我国在这一产品领域长期以来却严重依靠进口,成为我国走向电子强国必须克服的一道硬坎。迈过了这道坎,它就会变成一扇通往电子强国新境界的大门,把我们领入另外一个崭新的发展阶段。

技术寻觅:美国公司垄断的专利武器

“CPU指令集”和“CPU架构”是CPU产品中两项最重要的核心技术,是美国公司垄断世界CPU市场最重要的知识产权武器。

CPU工作、CPU与CPU之间的通信靠“指令”来进行,全部控制CPU运行指令的集合就是“CPU指令集”。

现今,RISC指令集已成为世界公认的CPU标准指令。由于发源于美国,像IBM、Intel、微软等公司,他们先入为主,占尽了有利位置,现已成为这些公司垄断这一领域的最基本方式之一。后来者即使掌握了同样的技术,也要与已经流行的产品相兼容,才能进入到主流产品领域,被市场用户所接受,否则产品将很难打开销路。

CPU架构,就像文章的篇章结构,或者像楼房的主体结构,是为了实现CPU指令集的全部功能、进行产品开发前必须规划好的。有了合理的架构,再将指令集中一个个“指令单元”安排到架构的相关位置,使它们能够高效、协调地运行。这就同大楼中相互联系紧密的功能房间要尽量靠近些,以尽量减少日常工作时的往来时间、提高办公效率的道理是一样的,并不神秘,也不难理解。

根据CPU的应用目标及对象,可以使用不同的架构来实现,有些功能的指令如果在某些特定的场合用不到也可以省略,这样可以最大限度地减少CPU芯片的面积,用最少的内部电子元器件来实现应用目标,使产品的制造成本达到最小。

在统一的RISC标准指令集的前提下,可以用不同的架构来实现CPU产品。目前,世界3家著名的具有不同架构的CPU公司是:

(1)目前居统治地位的Intel公司的X86架构。自1978年6月Intel发布了首个8086处理器,X86架构CPU现已统治和主导世界CPU市场30多年。Intel公司是世界CMOS半导体制造工艺的发明者,是世界最高水平的半导体制造公司。其经营模式主要以研发并生产通用CPU成品的方式供应其他电子整机厂家,主要用户遍布世界。其最新推出的第三代酷睿处理器Ivy Bridge,采用了22纳米CMOS工艺,内含14亿个晶体管,并首次采用了3D晶体管技术,开始在立体方向进行布线布局。

(2)另一种是MIPS架构,其知识产权归美国MIPS公司所拥有。1985年第一块MIPS处理器(R2000)诞生后,原本主要用在高端服务器领域,现在也开始向中低端消费领域发展,积极推出适用于数字家庭、网络、单片机和其他应用的产品,目前MIPS架构版本主要有MIPS32和MIPS64两款。该公司经营模式主要以嵌入式设计服务和向用户提供CPU架构使用授权的方式来进行。

(3)ARM公司(Advanced RISC Machines Limited)于1990年成立,其设计出了适合多种应用整机的嵌入式CPU,其经营模式是只出售CPU的“硬核”,这种设计好的CPU产品,用户无法对其进行更改,用户要么直接在芯片厂进行流片生产,要么嵌入到用户正在开发的系统芯片的设计中,被称为“可用于生产芯片的技术授权”。一般情况下ARM不出售“CPU架构”服务,因为这是ARM的看家本领。ARM在低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域居世界领先地位。

这3种架构CPU技术在发展中相互借鉴、相互补充、不断提高,推动世界CPU市场由过去Intel一家独大向技术日益普及、产品更加多极和应用更加个性化方向发展。

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关键字:国产CPU  放手一搏

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/0510/article_11845.html
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