诸奎版手机CPU芯片的介绍

1、 手机CPU芯片的简单介绍 诸奎诸奎 2013年年11月月20日日导语导语问题：“世界上第一款智能手机是什么呢？ 首款智能手机是由摩托罗拉在2000年生产的名为天拓A6188的手机，它是全球第一部具有触摸屏的PDA手机，它同时也是第一部中文手写识别输入的手机，但最重要的是A6188采用了摩托罗拉公司自主研发的龙珠(Dragon ball EZ)16MHz CPU，支持WAP1.1无线上网，采用了PPSM （Personal Portable Systems Manager）操作系统 目录处理器体系结构处理器体系结构 计算机指令系统的优化发展过程中，出现过两个截然不同的优化方向：CISC技术和R

2、ISC技术。CISC是指复杂指令系统计算机(Complex Instruction Set Computer)；RISC是指精简指令系统计算机(Reduced Instruction Set Computer)。 计算机指令系统指的是计算机的最低层的机器指令，也就是CPU能够直接识别的指令。 CISCCISC（复杂指令系统计算机）（复杂指令系统计算机） 定义：随着计算机系统的复杂，要求计算机指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。最初，人们采用的优化方法是通过设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现，以此来提高计算机的执行速度，这种计算机系统就被称

3、为复杂指令系统计算机 。 采用复杂指令系统的计算机有着较强的处理高级语言的能力，这对提高计算机的性能是有益的。 CISC(CISC(复杂指令系统计算机复杂指令系统计算机) )的问题的问题 随着大规模集成电路技术的发展，计算机的硬件成本不断下降，软件成本不断提高，使得指令系统增加了更多更复杂的指令，以提高操作系统的效率。另外，同一系列的新型机对其指令系统只能扩充而不能减去旧型机的任意一条，以达到程序兼容。这样一来，指令系统越来越复杂，有的计算机指令甚至达到数百条。 在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中

4、只占20%。 复杂的指令系统必然带来结构的复杂性这不但增加了设计的时间与成本还容易造成设计失误设计一个功能相同的产品，CISC需要3-4亿美 ，而采用RISC只有3000万美元，而且RISC的设计周期更短！RISCRISC（精简指令系统计算机）（精简指令系统计算机）定义：尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令，而把较复杂的功能用一段子程序来实现 ，这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机 。 RISC技术的精华就是通过简化计算机指令功能，使指令的平均执行周期减少，从而提高计算机的工作主频，同时大量使用通用寄存器来提高子程序执行的速度 。RISC(RISC(精简

5、指令系统计算机精简指令系统计算机) )结构特点结构特点 单周期的执行：它统一用单周期指令。 采用高效的流水线操作：使指令在流水线中并行地操作，从而提高处理数据和指令的速度。 无微代码(简单的硬件操作来模拟当时无法用技术直接实现的复杂指令 )的硬连线控制：微代码的使用会增加复杂性和每条指令的执行周期。 指令格式的规格化和简单化：为与流水线结构相适应且提高流水线的效率，指令的格式必须趋于简单和固定的规式。 采用面向寄存器堆的指令：RISC结构采用大量的寄存器寄存器操作指令，使指令系统更为精简。 采用装入/存储指令结构：在CISC结构中。 注重编译的优化，力求有效地支撑高级语言程序。 通常使用的单片

6、机中，MCS一51系列的单片机属于CISC的体系结构；AVR(内置flash的8位)系列的单片机则属于RISC的体系结构。 CISCCISC与与RISCRISC的优缺小结的优缺小结 CISC：优点：指令越多功能越强，强调代码效率，容易和高级语言接轨。可以对存储器直接操作，实现从存储器到存储器的数据转移，可加入DSP指令。缺点：指令太多不易记忆；CPU内部结构复杂造成频率不高；指令执行速度慢。RISC：优点：指令少容易记忆，尽量将操作码和操作数用1个16位数或32位数表示，指令整齐。CPU时钟频率可以做得很高，指令执行速度快。缺点：同样功能的程序，产生的代码量比较大；不能对存储器直接访问，不能实

7、现存储器到存储器的数据转移。 CISCCISC与与RISCRISC结果：结果： Intel 使用CISC指令集的X86牢牢占据PC机大部分市场份额。 而RISC发展的方向转向消费电子市场。ARM公司与cortex ARM公司简介 ARM公司是一家知识产权（IP）供应商，它与一般的半导体公司最大的不同就是不制造芯片且不向终端用户出售芯片，而是通过转让设计方案，由合作伙伴生产出各具特色的芯片。ARM公司利用这种双赢的伙伴关系迅速成为了全球性RISC微处理器标准的缔造者。 目前，ARM架构占据手机处理器90%的市场份额 。 Cortex的说明 Cortex系列属于ARMv7架构，这是ARM公司最新的

8、指令集架构。ARMv7架构定义了三大分工明确的系列：“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用；“R”系列针对实时系统；“M”系列对微控制器。 由于应用领域不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同，基于v7A的称为Cortex-A系列，基于v7R的称为Cortex-R系列，基于v7M的称为Cortex-M系列。手机手机CPUCPU主流厂商主流厂商主流的手机cpu厂商主要有： 高通、三星、德仪、联发科（MTK） 、英特尔、英伟达（NVIDIA） 、苹果、华为、(迈威) Marvell、博通、飞思卡尔、展讯 等 其中只有三星、苹果、华为三家公司是独立生产芯片的手机生

9、产商 。 、知名手机芯片简单介绍知名手机芯片简单介绍高通骁龙 骁龙800系列针对高端智能手机、智能电视、数字媒体适配器和平板电脑； 骁龙600系列针对中高端智能手机和平板电脑 骁龙400系列针对大众市场智能手机和平板电脑 骁龙200系列针对入门级智能手机和平板电脑高通骁龙800最新版 8974AB 四核2.3GHz，28nm HPm制程工Krait400A15 知名手机芯片简单介绍知名手机芯片简单介绍 三星Exynos 5410智能8核处理器（四个Cortex-A15+四个Cortex-A7核心） 主要有魅族MX3和三星Galaxy S4 使用1.6GHz A154+1.2GHz A74、28

10、nm制程、LP HKMG工艺 知名手机芯片简单介绍知名手机芯片简单介绍 联发科MT6592 特点：极强数据处理能力 多核心处理器能提供稳定的多任务处理能力和数据整合能力，配合上应用对多核心的优化与对多任务处理的需求，八核的性能的优势就凸显出来。通过在多个不同核心上同时运行 不同的任务，联发科技真八核解决方案可基于每个应用和每个任务，智能地为其分配其所需要的处理能力。 卓普、小米，华为，中兴、LG、TCL、联想等众多国内手机厂商将采用 28nm HPM工艺 Cortex-A7主频2GHZ知名手机芯片简单介绍知名手机芯片简单介绍 苹果A7处理器 苹果A7处理器成为第一款成片的V8处理器（生物识别）

11、 特点：降低能耗，提升性能以及增加内存带宽。 ARM架构64位双核处理器 28纳米工艺制程ARM公司V8架构 Cortex A7 A9 A15 ARMV8的介绍 Cortex-A7 处理器是一种高能效应用处理器 ,低功耗 ,低成本 。 ARM Cortex-A9 处理器提供了史无前例的高性能和高能效，从而使其成为需要在低功耗或散热受限的成本敏感型设备中提供高性能的设计的理想解决方案。 ARM Cortex-A15 MPCore 处理器是业界迄今为止性能最高且可授予许可的处理器。它提供前所未有的处理功能，与低功耗特性相结合 。 ARMv8是在32位ARM架构上进行开发的，将被首先用于对扩展虚拟地

12、址和64位数据处理技术有更高要求的产品领域 。CPUCPU制造工艺的说明制造工艺的说明 “制作工艺”指得是在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。 制造工艺的微米是指集成电路内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的集成电路电路设计，意味着在同样大小面积的集成电路中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。 芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米，26纳米一直发展到目前最新的22纳米。 手机手机CPUCPU芯片未来的发展方向芯片未来的发展方向 核数量从当年全球首款1GHz手机东芝TG01上市以来，谁也没有想到处理器的发展能够如此之快。2010年1GHz、2011年双核、2012年四核、 2013年八核成为了这几年的主旋律。 困境：复杂性、稳定性、功耗等方面的考虑核心越