ARM为什么会放松64位指令集授权2019iyiou最新

2019年05月15日 来源:

在麒麟950的发布会上,华为宣布用于服务器的自主芯片正在紧锣密鼓的研发中。其实,正在开发ARM服务器芯片的远远不止华为,国防科大、高通、AMD等IC设计单位或公司都已经设计出或正在设计ARM服务器芯片。

相对于ARM的32位指令集授权上的谨慎,ARM对其的64位指令集授权则显得非常大方,除了拉拢ARM阵营IC设计公司冲击服务器芯片市场外,也有ARM的64位指令集自身的原因。

ARM 为什么会放松64位指令集授权?

其实,当初的ARM的64位指令和32位指令不是一回事,两者无法像MIPS64和MIPS32,X86 64和X86 32那样完全兼容。ARM的64位指令某种程度上是重新定义过的,在软件上与ARM 32位指令无法兼容,只有在系统状态切换时才能在32和64位指令间切换,如果内核是ARM 64位的,应用是ARM 32位的,或者内核是ARM 32位的,应用是ARM 64位的,就会出问题。

最初的ARM的64位指令和32位指令有点类似于Intel当年IA-32和IA-64的关系,IA-64是超长指令集(VLIW),与是CISC的IA-32不兼容。

因此,ARM之所以热衷于推销64位指令,根本原因就在于此,当年Intel正是因为IA-32和IA-64的不兼容,在IA-64的生态建设上力所不逮,被AMD抓住机会做出了64位的X86服务器芯片,迫使Intel不得不推出了64位的X86芯片,并放弃了安腾,才重新占据上风。

ARM可能是吸取了Intel当年的教训——为了更快速的推广64位指令集和建立相应的软件生态,必然要一改过去对ARM 32位指令集授权的谨慎,选择了向诸多颇有实力的厂商授权64位指令集,加速生态建设,防止被竞争对手抓住机遇。同时,用虚拟化的办法混跑32位和64位。在ARM 32位指令集时代,华为、国防科大等一大批原本公司或单位是不具备ARM指令集授权的,但也借着ARM推广64位指令集的东风拿到了授权。

不过,即便如此,指令集授权费用依旧价格不菲,据小道消息称,国防科大拿到的授权费为每5年1亿美元,而且5年后是否延续授权,以什么价格都必须重新和ARM谈判,虽然没有关于华为的小道消息,但对照国防科大的条件,很有可能也是类似的价格,也是5年期的授权。

华为在ARM芯片方面有什么成就?

华为的ARM芯片最广为人所知的就是海思麒麟了。6年前,初出茅庐的K3因为成品不够成熟以及营销、铺货策略失误导致最终连在山寨机市场都无法立足,但第一次大胆尝试给海思公司积累了宝贵的经验。两年后的K3V2则是全球首个发布的集成了4核ARM cortex A9的芯片方案,虽然存在兼容性差、功耗大等问题,但之后的麒麟910,用Mali450MP4替换掉GC4000,并使用28nm HPM制程工艺后一举脱胎换骨,成为海思麒麟第一款能用的SOC,荣耀3C LTE版、P7、Mate2、荣耀X1等机型在搭载麒麟910后,其性能和功耗的完美平衡倍受好评,并逐步被市场接受。

2014年5月发布的麒麟920堪称惊艳,麒麟920采用大小核架构,集成了4核ARM cortex A7和四核ARM cortex A15,在GPU方面选择了 Mali T628MP4。客观地说,麒麟920在性能方面相对于麒麟910是一个质的飞跃。良好的功耗控制和多核调度使麒麟920在保障性能满足绝大多数应用的同时,功耗控制得非常好,相对于处于同一档次,并被媒体报道存在漏电瑕疵的联发科MT6595,麒麟920在多核调度、性能和功耗的平衡方面做得更好。搭载麒麟920系列SOC的荣耀6、荣耀6plus、Mate7等机型无一例外获得成功,其中Mate7还成为国家领导人用于赠送外宾的礼品。

2015年的麒麟930集成了8核ARM cortex A53,在GPU方面和麒麟920一样选择了 Mali T628MP4,在性能方面相对于麒麟920提升有限,但其基带使用了华为自主研发的4G MSA技术,在信号的稳定性和通话质量方面有一定提升。

最新发布的麒麟950集成了4核ARM cortex A53和4核ARM cortex A72,得益于16nm FF+工艺,麒麟950在功耗和性能的平衡上做得非常好,ARM cortex A72 在2.3G主频下,单核功耗为1.25W,加上智能感知处理器、LPDDR4、新系统总线等新特性,麒麟950完全能续写自麒麟920以来开创的辉煌历史。

但华为的ARM芯片不仅仅只有麒麟。在2015年初,华为发布了集成32核ARM cortex A57的芯片,该款芯片采用台积电16nm制程,是用于高性能、低能耗设备的络处理器。此外,在麒麟950发布会上,华为还宣布正在设计自主微结构的服务器芯片,该款芯片一旦上市,将彻底结束华为使用ARM公版微结构的历史。

其实,海思的芯片是服务于华为的发展战略的,并有云、管、端三个方向,“端”指的就是终端,就是大家最常见的芯片,也最为人所知。而“管”则广泛用于通信领域,比如大家打,十有八九要经过这些芯片处理。“云”的CPU市场普及,最大障碍并非技术,而是软件生态。

华为的ARM服务器能卖得好吗?

相对于使用ARM公版微结构的芯片,华为自主设计的服务器芯片才是笔者更关心的话题。不过,在短时间内,笔者并不看好ARM服务器芯片。

正如同Intel在打入芯片市场时,受制于软件生态,导致事倍功半的结果,在向PC和服务器芯片市场进军时,ARM也遭遇到了同样的难题。加上Intel已经上市的低功耗服务器芯片彻底堵死了ARM通过低功耗服务器芯片侵蚀市场的可能性,导致ARM很难在服务器芯片市场于Intel竞争,只能靠走差异化或,政策保护的路子。

具体来说,国防科大的64核ARM服务器芯片“火星”性能不可谓不强,根据SPEC2006模拟器成绩,在多核性能方面能与Intel E5比肩,但受制于相对较弱的单核性能和软件生态,将来即便和银河麒麟操作系统联手出击,在相当一段时间里,也只能在党政军市场中混口饭吃。

而高通也是看到了凭借纯粹的市场竞争,ARM服务器芯片很难撼动X86服务器芯片的地位,而美国政府显然不会为高通拉偏架打压Intel。于是高通找到贵州省政府,成立合资公司贵州华芯通半导体技术有限公司,依靠中国地方政府的保护和投资获取ARM服务器芯片的生存空间。(该公司首期注册资本为18.5亿人民币,贵州省政府的投资机构占股55%,美国高通公司的一家子公司占股45%。笔者认为该项合资,有可能演变为合资公司拿高通的芯片穿个马甲,摇身一变成为具有“中国自主知识产权”的芯片,再由地方政府买单,借助政府的力量向党政军推广,和兆芯基本一个性质)

而AMD做ARM芯片则是出于急病乱投医——在X86芯片上被Intel多年压着打,股价早已是低的不可思议后的无奈之举,而且还有很强的试试水,捞一票的性质,虽然AMD的ARM宣称能够运行Windows。

华为的ARM芯片哪怕在年后成功研发,即便拥有不弱于国防科大“火星”的性能,其市场前景依旧不乐观——很有可能要华为自产自销,或者借助华为和政府、运营商之间良好的关系来打市场,非党政军市场的数据中心很有可能依旧以X86服务器为主流。

结语

笔者认为,华为自主设计高性能服务器芯片,其最大的意义并非在于该服务器芯片能在商业上从Intel手中抢走市场份额,而在于服务华为的“云、管、端”发展战略,以及培养人才、锻炼队伍、积累经验和技术!

目前,国内成功研发出安全可控高性能芯片的单位仅仅有龙芯、申威和飞腾,三者都是有着深厚的技术积累和渊源——龙芯源自中科大的技术力量,龙芯的董事长和总裁都是夏培肃院士的学生;飞腾则与哈军工一脉相承;申威则和建国初期就存在的科研院所有很深的渊源......

相对于其他合资ARM阵营IC设计公司拿国外芯片穿马甲,或拿ARM公版微结构“设计”SOC的厂商来说,华为自主研发之举显然更具雄心,也更有在技术上开拓创新的勇气。

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