门户网站如何做推广,网站建站要交税吗,网络营销形式,临沂做网站企业【小宅按】近期公司推出来基于ARM芯片的服务器#xff0c;本文就一些基本概念#xff0c;比如ARM#xff0c; ARM64, ARMv8, ARM7#xff0c;ARMv7, 64位等让人费解的概念进行了粗浅地分析#xff0c;涉及的关键字已用粗体标出。文中观点仅仅是一家之言#xff0c;拙劣之…【小宅按】近期公司推出来基于ARM芯片的服务器本文就一些基本概念比如ARM ARM64, ARMv8, ARM7ARMv7, 64位等让人费解的概念进行了粗浅地分析涉及的关键字已用粗体标出。文中观点仅仅是一家之言拙劣之处欢迎斧正。图1基本原理记住1Byte8bit电子计算机本质上是通过给三极管 (或MOS管用半导体材料如硅和硒制成的) 的基极输送不同的电压大于或小于0.7伏特再讲就深了今天先不讲了进而控制三极管对电容进行充电和放电实际是通过控制电子的流动所以叫做电子计算机个人理解抽象出0和1的表示。图1中红线标出的内存每行可以理解为8个电容由内存控制器控制充放电以及读取电压充电状态(与地电压电势差大于3.3V)表示1放电状态电压小于1.8V表示0红线部分的宽度永远是8bit不会变。有专门的的电路对这些电容的充放电状态进行读取比如读到了某Byte的8个电容是00000110就表示十进制数字6当然也有可能理解为96比如某些摩托罗拉芯片下大尾或小尾从左还是从右开始算的区别超出本文讨论范围驱动简单来说CPU与内存之间通过若干根连线地址、控制、数据总线来交互信息比如把0x00F800C这个内存地址的第2个BIT位写为1就会触发显卡读取某些内存地址里的内容并显示到显示器上。实际上显示设备和内存之间也有连线实现DMA操作深了今天不讲。当然为什么写第2个BIT位就能触发某种动作这是人为规定的叫做架构规范架构后面通过一系列复杂的电路来实现这个规定比如intelx86规定内存地址0x00F800C的第2个BIT位写1可以触发显示动作而ARMv8架构下虽然同样都是触发显示动作但不一定是操作这个位。这就是两种架构的差异。如果你作为程序员编写Intelx86架构下的显卡驱动程序实际是在编写程序来操作0x00F800C地址Byte的第2个BIT位。这个特定位是通过将基地址偏移写进芯片的datasheet来告知芯片应用者(公司)的。比如这个例子中0x00F8000是基地址而C是偏移用0x00F80000x0C来表示实际地址。这是一个极其聪明和有用的规定这样做的好处后面章节会详细描述。64位与32位:是指图1中的绿线和黄线标出的部分在32位CPU模式下某个地址是十六进制表示为00F8000C,这里每个数字包含4个二进制bite位共32位。而64位状态下这个数字实际是 0000000000F8000C有64个bit位。在CPU内部有寄存器intel 80x86架构的寄存器名称是ax,bx,cx等而ARM架构下是r0,r1,r2,r3,r4,r5等寄存器的宽度也分32位和64位。在ARMv7以及以前的架构中只有32位。在2013年ARM推出64位架构ARMv8寄存器是64位宽相应的寄存器名称为x0,x1,x2,x3等。在C语言中64位和32位的差异体现在sizeof(指针)上实际代表的是内存地址的宽度注意是图1中绿线标出的宽度不是红线红线永远是8bit宽不要混淆。指令集CPU读取硬盘或FLASH的上物理位置从0到4K之间的一段二进制流这段流称为程序这段程序的大小就是4KCPU把这段程序写入内存地址0x00000000到0x00001000 (这里0x0000100040964K)之后CPU内的PC寄存器内写入0x00000000,表示从内存地址0处开始执行机器指令。本质是读出该地址后4个地址指令长度规定指令周期涉及CPU主频再讲就深了后面再开贴中共4Byte长度的二进制数字比如读到了52800e01这个数字实际上对应的是一套电路编号执行的操作是add r0,r1,意思是将r0和r1中存放的数字相加把结果写进r0,这个过程实际上是调用编号为52800e01的电路来完成的而这种不同编号的电路的集合就是所谓的指令集。Intel CPU用的是复杂指令集CISCComplex Instruction Set Computer前面说的add r0,r1这是一个CPU指令实际对应一套复杂的电路实现包含若干电阻电容MOS等。intel80x86系统有300条指令就表示至少有300套不同的电路来实现这300个功能。 而ARM采用的是精简指令集RISC(Reduced Instruction Set Computer)有100条指令实际对应100套不同的电路装置来实现这100个功能。我们用一个简单的C语言函数来剖析RISC和CISC的区别:int test_mul(void){ return 6*8;}这个函数算出6乘以8返回结果我们来看看实际执行时CISC和RISC的差别此处为了简洁明了的阐述我们的问题实际过程比这个复杂我们提纲挈领再讲就深了后面有空再开贴图2从图中可以看出同样是实现6乘以8的功能RISC用加法来实现把8连续加了6次也就是说调用了6次add电路来实现的而CISC直接调用乘法电路实现了6*8你可以粗浅地理解为RISC很精简没有乘法电路。当然随着CPU技术的发展RISC和CISC一直在互相学习取长补短慢慢融合了目前界限已没有那么明显。从例子可以看出CISC程序编码简单。而RISC程序编码相对复杂因为电路种类较少实现同样的功能需要用仅有的电路来变通实现。C语言编译器和操作系统共同作用屏蔽了这种差异中的大部分内容使得不同芯片环境下实现相同功能的代码变得大同小异记住是大同小异实际还是有差异。理解了RISC和CISC我们再来谈谈ARM。在单片机时代有很多设计以及制造芯片的公司比如飞利浦飞思卡尔意法半导体ARM恩智浦等公司当然领头羊还是Intel.这些公司中ARM比较独特他依托牛津剑桥科研实力不做具体的芯片只设计指令集电路这些人很聪明他们深知市面上存在多种芯片但实现原理都是大同小异所以他们专注于研发各种科学且合理的指令电路的设计并将自己的设计形成了规范这个规范就是ARMvX架构从8位时代的ARMv1到32位的ARMv7,再到64位的ARMv8又叫ARM64,这些不同的架构规范后面对应的一整套RISC指令集也就是电路图ARM公司的商业模式是出售指令集授权。比如ARM公司将ARMv4的指令集(电路图)工艺以及实现样片等打包授权给卖三星公司三星拿到的是ARMv3的核心架构设计图纸里面包含了RISC 指令集的实现电路图三星在这个核架构的基础上添加自己的外设比如I2C模块及引脚、GPU显示增强模块及引脚、汽车内网络CAN模块及引脚AI人工智能计算模块等将CPU核以及这些外设模块集成到一块芯片中命名为ARM7-S3C44B0X芯片另一款基于ARMv5架构生产出的芯片产品命名为S5P4418-ARM9等投放市场出售。至此你应该明白了ARMARMv7以及ARM7的概念了ARMv7是架构名ARM7是基于ARMv3架构生产的一个芯片的产品名称。到ARM11芯片之后ARM公司更改了芯片的命名规则由老的ARMx改为 Cortex系列简言之Cortex-M系列M-Profile即Microcontroller -Profile侧重微控制器单片机方面的场合。Cortex-R系列R-Profile即Real-Time-Profile侧重于实时系统的场合。Cortex-A系列 A-Profile即“Application”-Profile侧重于应用功能的场合。比如我司生产的Hi3798mv200芯片大的架构基于ARMv8又叫ARM64的而ARMv8中又有Cortex A53分支准确表达应该是:华为Hi3798mv200是基于ARMv8的Cortex-A53系列的一款芯片。下面是从wiki百科扣的图从中可以窥出ARM家族的架构和产品系列的一斑。基于统一标准的ARMvX架构标准制造出的芯片好处非常多生产芯片的目的是显然是为了运行应用程序。一个典型的场景是linux操作系统的应用华为和三星生产了两款不同的cortex A53芯片内核架构是相同的不同的是外设基地址请参考前面“驱动”章节的描述。Linux操作系统移植到华为和三星的这两款芯片上只需要修改相关外设所对应的的头文件中的基地址就可完成大部分功能的移植注意是大部分不是全部当然这依赖于linux开源系统优秀的设计。基于linux以及android系统之上的应用也实现了统一基本不会出现一个app既要开发基于三星芯片的版本又要开发基于华为芯片的另外一个版本的情况从而推进了移动互联网生态链的大发展请对比考虑基于X86 linux和基于armv8 linux的确是需要开发两套不同的APP版本的情况ARM统一架构的好处是显而易见的。Intel显然已经意识到这种优势自己也买了ARM的授权推出相应的“ARM核”芯片产品。划重点有助于理解试想这样一个场景:有四款cpu分别是1.intel x86_642.三星Cortex a573.华为Cortex a534.博通bcm2837这4款cpu运行的都是64位linux 4.0现在有个app要上市请问这个app需要上架几个不同版本答案是两个intelx86一个其他三个同一个。为什么是两个根本原因是前面所说的指令集和驱动。最后再来谈谈我司推出的ARM芯片服务器从本质上来看我认为这种服务器在功耗方面与Intel x86系列差别不大这是数字电路的原理使然VOH和VOL请百度的逻辑电平是一样的差别在于电路工艺以及散热等系统的设计。 我个人粗浅地认为ARM服务器的优势有两点1.生态优势主要是基于ARM linux 之上的应用产业链前文已有阐述。2.开源优势因为ARM的生态链上公司很多各个公司在商业实践过程中会产生各种新的改良建议和想法ARM架构集中了太多的智慧而Intel实际是在单打独斗。一个典型的例子就是ARM的SIMD技术NEON(下一篇我会结合NEON实例来聊GPU、人工智能、TPU)。更多精彩内容请滑至顶部点击右上角关注小宅哦~
