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雷布斯的“科普”让我瑟瑟发抖,现在我也来做做真的科普

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  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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关于CPU设计,CPU架构,指令集,语言。
以及为什么华为;苹果;高通都要向ARM买架构,还有什么叫单片微型计算机。
这些基础科学。
1楼祭天
先说明:本人目前电子产品设计;软件编程都不是本行,也不是行业大佬。本人只能从一些基础的理论知识来解答这些内容,本人从事的是网络设计,网络架构,网络搭建;系统集成(.NET方案)这些方面的工作,目前是中级的网络工程师。


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  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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首先,要明白什么叫架构,我们必须先熟悉几个基本概念:
进制;语言;指令集。
进制:就是大家熟悉的比如十进制,十六进制,二进制这些
一般的编码使用的是十六进展的ASC码,而计算机特别是CPU内部,使用的是二进制码,
也就是说,CPU的基础计算方式是:1;10;11这样的进制顺序。
怎么实现的呢?就是ASC码编译的结果。
这就涉及到我下一个要讲的东西:语言
也许很多人都知道,计算机语言,编程嘛。大家都知道很多语言,比如什么JAVA啊,什么C啊,什么C++啊,什么C#啊。。
这里我要说的,是语言的分类,
其实上面所写的,在一般的计算机学科中,有个叫法,叫:高级语言。而C语言,是高级语言中比较底层的语言了,而高级的应用语言,就是比如JAVA这一类的。
除此之外,还有比高级语言更加低一级的汇编语言和机器语言。
首先声明:CPU只识别一种语言,那就是机器语言
而机器语言,其实就是一串二进制代码,也就是01010101011110000这种,其中,高电位代表1,底电位代表0。(这是一个举例,也有高电位代表0,底电位代表1的。)
其他语言,都必须通过编译,从高级语言编译成汇编语言,再汇编成机器语言供给计算机识别。
所以说,所有语言中,运行效率的顺序是:机器语言-汇编语言-高级语言。


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2025-07-31 11:09:52
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    12
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  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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为什么我要说这些呢?这些和为什么要使用ARM架构要使用X86架构有什么关系呢?我接下来讲。
其实,X86架构和ARM架构一样,都只是一串指令集。
这些指令集怎么来的呢?
以前在8080的计算机年代,很多计算机生产厂商生产的CPU,硬件不同,所使用的从汇编语言到机器语言的编译也就不同,有可能这台计算机你录入“你好”这个词,再其他计算机编辑后就变成“滚蛋”或者“睿智”
于是,这就苦了所有的软件开发商,比如你要开发一个OFFICE,你就必须要A机器通过汇编语言开发一个,B机器再通过汇编语言开发一个。C机器再开发一个。。。如果是现在的软件公司和程序员,估计都要骂娘了。
于是,很多公司牵头,将汇编语言用一个统一的标准统合以来,形成了2套编译标准,就有了2套指令集标准:CISC(复杂指令集)和RISC(精简指令集)
而这两套指令集标准上,架构了X-86架构。而X-86架构,使用的就是CISC(复杂指令集),由首先定义这个架构指令集的标准厂商定义,以后大家就不再用其他的汇编指令集标准了,都采用X-86标准了。
这也就是为什么龙芯为什么商用这么困难的原因(国外卡龙芯的商用X-86指令集授权,现在的计算机无论是系统还是软件,大部分是架构在X-86指令集架构上的,没有授权龙芯只能购买另外的指令集,但是兼容性就emmmmmmmm)
而ARM是一样的情况,只是,ARM架构是基于RISC(精简指令集)架构的指令集架构,最初的塞班,甚至是微软基于自己的X-86指令集杂乱,后来,逐渐统一成了ARM指令集架构为主的情况。以后所有的软件,操作系统,程序(手机上的一切)编译成机器语言,都必须要使用这套指令集架构,这个是国际标准,ARM公司为所有权,所有要基于这套标准的程序和语言,必须向ARM购买架构使用权。你想自己开发?可以,难道你忘了X-86形成前的情况嘛?有多少软件和OS会给你这个兼容?
这个标准,就是我们常说的ISO国际标准,其实网络内也有ISO国际标准的,分别架构了MSTP PPP这些,不过思科一直使用自己的标准协议,但是也是思科设备之间,如果是和其他厂商设备互联,还是要使用国际标准,这个无法避免。也是后来国际标准发力后,思科市场萎靡的一个重大原因。


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  • 龙影
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    7
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  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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为什么华为的麒麟芯片要购买ARM架构的原因,就是这个道理,你要和全世界的OS和软件兼容,你就必须要购买ARM架构的编译指令集,不然,你就和龙芯一样老死都得不到商用吧。
另外,我还要科普一个东西,这个东西其实就是现在的SOC和很多广泛应用于工业;交通等地方的智能芯片的前身:单片微型计算机,简称单片机
我国的单片机其实一直不弱,因为单片机只能使用汇编语言和机器语言。而且都是批量生产,基于硬件架构,所以,没必要购买X-86指令集和ARM指令集架构。、
而单片机在我国有很多生产厂商的,甚至包括华为;龙芯等,他们的单片机,在国内很多地方都可以看见,比如红绿灯?只能控制机器,数控车床上面的应用。
现在这些已经变成智能芯片了。


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  • Talentlu
  • 无处不在
    13
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楼主你这么发帖很快会沉的,帮你顶上去。


  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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所有,我给那些疯狂的MIBOY科普一下结果:华为的麒麟芯片,其实是自己设计的电路程序,购买了ARM的国际通用指令集,再找人代工生产的。
而其中,最重要的东西,莫过于芯片设计能力,华为现在已经达到了INTEL和AMD的水准。
指令集架构这个没办法自行设计,哪怕自行设计了,你也一时半会无法商用(泛用性和兼容性是最大的阻碍)。
而代工生产??INTEL,AMD,高通甚至是苹果,哪个不是代工??
呵呵


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2025-07-31 11:03:52
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  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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而cpu设计,这就不仅是随手画画电路什么的了。你要考虑指令集汇编,考虑电路集成,考虑功耗发热,考虑运算效率。。还有考虑工艺支持。。没那么简单的。。。不然为什么全球生产桌面级cpu的为什么就只有那么几家了?为什么全球生产手机soc的也就那么几家了?


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  • 纱雾我的
  • 卓然天成
    9
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一直ky国外构架的人是不会进来的。支持楼主


  • 夸干司令
  • 超乎所见
    12
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猴子不会进来的


  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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最后,我要告诉很多觉得设计soc很简单,说拿着arm不改就直接用的miboy:芯片设计没那么简单,他必须要软件编译能力和硬件设计能力必须要很高的基础才能尝试。不仅仅投钱进去就行的。。这也是为什么华为甚至能做出gt cp lt这样的黑科技的原因。


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  • 打哭一个小孩
  • 心意合一
    11
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大街上捡一张图,路边挖点沙子!然后照着图捏就行了


  • 莫洛级无畏舰
  • 心意合一
    11
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又到了干货让猴子无语的时候


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2025-07-31 10:57:52
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  • 虚脱岁月
  • 心意合一
    11
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你这个太专业。


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