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国产CPU放手一搏之“技术寻觅”:美国公司垄断的专利武器

作者:郭毅然来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2012-05-04 12:55我要评论

“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。


 


 


《国产CPU放手一搏正当时》系列报道链接:



责任编辑:电子信息产业网
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