ARM是什麼?美國為什麼可以通過ARM來打擊華為?

2021-01-08 長河談財經

ARM是什麼?美國為什麼可以通過ARM來打擊華為?

2021年1月6日,英國反壟斷機構對英偉達收購ARM案開展調查,而此前在中美貿易戰進行的如火如荼之際,美國也把對華為禁售ARM作為打擊手段。而華為此前也購買過ARMv8的終身使用權,那麼ARM架構到底是什麼含義,而華為購買了ARMv8架構的終身授權之後,是否在短期之內就可以安然無憂了呢,那麼今天我們就來介紹一下。

說到這個架構,首先給大家介紹一下當今世界上有哪幾種架構,而這幾種架構又有什麼區別。

當今世界一共存在幾種主流架構,第一個就是X86,是由Intel這家公司設計製造的,它非常的古老,早在1978年的時候就設計出第一款處理器8086,後來,IBM用X86架構設計出世界上第一款PC。X86跟ARM架構最大的不同是它採用CISC,X86主要應用在臺式機、電腦筆記本和伺服器上的CPU。

還有一個架構 大家可能了解的不多,那家公司叫MIPS,MIPS這家公司也是一家老牌的公司,早在1981年就成立了,它採用的也是RISC(精簡指令集),它主要應用的場合就是大家看電視時用到的高畫質電視的盒子,包括印表機、路由器 我之前在過的一家公司就是做智能路由器的,我們當時設計路由器的時候採用的就是MIPS架構設計我們的處理器的。

採用RISC精簡指令集的還有SUN開發的SPARC,和IBM的POWER,POWER在X86出來之前曾經風光一時,性能也強過X86,但由於價格昂貴,在與X86的市場競爭中逐漸敗下陣來。

還有一個就是比較新的,相當於在架構界來講應該算新新人類了,它的名字叫:RISC-V,我看很多人去介紹的時候都把它叫V,其實這個讀法是不準確的,他是five 就是第五代,所以命名為five--RISC-V。那這個RISC-V呢是非常晚的時候才被提出來 ,大概2010年左右,後續還成立了RISC-V的基金會,它最大的、也被所有人給予厚望的特點就是因為它是開源,它也跟一個開源的作業系統可以結合起來,也是天然的好基友,就是Linux,它可以跟Linux合在一起來作為下一代架構的趨勢,RISC-V是未來的一個最大的趨勢。

剛才就是對以上幾種架構做了簡單介紹,那現在就引入今天的主角就是ARM。ARM它是創立於英國的一家公司,後來相繼被軟銀和英偉達收購。ARM從字面的含義來講,很多人會提到ARMv幾這種架構 ,也會有人提到ARM7 ARM9 CortexAXX 又是什麼意思呢,ARM當中ARMv幾,這些都是它的架構,而ARM7 ARM9 CortexA-XX這種都叫做核,也叫IP核,架構跟它的核完全是不同的概念,大家千萬不要弄混。簡單來說,後面那個IP核是由前面的架構設計出來的,後面這個核你可以簡單理解為處理器或者CPU了,所以架構和由架構設計出來的IP核完全是兩個不同的概念。

說完了這些基本概念 另外一個不得不提到的就是三種授權方式。指令及授權、IP核授權、使用級授權。

華為不是購買了ARMv8的終身授權麼,那終身授權又是什麼意思呢。三種授權方式,當然還有很多不同的說法,比如軟核、固核、硬核等等,但是大同小異,基本上都是這三種授權方式。

我想說到這裡大家可能已經一頭霧水了,我給大家舉一個比較形象的例子吧,我們還是以建樓來比喻,假設我們要建一個別墅,那指令集架構授權什麼意思呢,就是把建別墅用到的這些詳細的設計方案、設計圖紙賣給你。IP核授權什麼意思呢,就是說我們通過複雜的設計圖紙,在電腦當中可以設計出來一個效果圖,但用的什麼樣子的地板、地磚、木材等等這些都不會涉及。最後一個使用級授權什麼意思呢,使用級授權是通過渲染圖和設計圖紙把完整的別墅模型給做出來了,這是整個別墅的模型,而且這個模型是非常細緻,它包括你用的瓷磚、地板木材、承重牆怎麼布置了,非常的詳細,比如你拿到這個模型之後,然後丟給臺積電這種「建築公司」,它照著這個模型就可以把整棟別墅造出來了,這個就是使用級的授權。

那麼購買這三種授權方式它的特點是什麼呢?購買了指令集這種架構授權之後,是可以對ARMv幾的架構進行修改,並設計自己的IP核。而如果你購買的是IP核授權,是無法對指令集架構進行修改,只能對自己買的IP核進行修改。後面那個使用級的授權,也就是所說的公版架構,公版架構拿到之後是無法對前面兩種進行修改的,也就是架構你改不了,IP核也改不了,只能那它來使用,設計自己的SOC等等,這些是可以的。而且它有一個特點就是說你在使用公版架構的時候,一定要在設計出的SOC中將ARM的品牌show出來,這是它的特點。

三種授權方式的特點講完之後,我們就來介紹一下,比如蘋果、高通、華為海思它們在具體用的是哪種授權方式,以及他們用這種授權方式對自己的處理器IP核的研發達到底到什麼程度。

首先就是蘋果,蘋果它買的是指令集架構的授權,它買到這個設計圖紙之後對這個圖紙進行了很大的修改,修改之後形成了自己的架構叫swift。

第二個就是高通,我們拿高通的驍龍855來舉例,高通購買的是IP核的授權,它買的是大樓的效果圖,而且855在發布的時候 它上面有行字叫"build on Cortex",也就是他在自己購買的IP核基礎上進行了大範圍的修改,而且要求ARM針對高通的處理器要進行深度的定製,而且它把整個的IP核重新命名了,叫做「Kryo」。

第三個就是華為海思的麒麟980了,麒麟980購買的也是IP核的授權,那我們在看麒麟980發布的時候,上面寫著based CPU,based CPU什麼意思呢?它是基於Cortex-A76做了適當的修改,但修改的幅度就沒有高通那麼多,所以它也沒有重新命名。

經過我上面的講解,我想大家應該對ARM的三種不同的授權方式有一定的了解了,也就是在一個晶片的設計過程當中,如果你只是買到指令集的授權,那你後面的工作量還是非常大的,你既要去根據圖紙設計出IP核,也就是效果圖,又要去設計這個模型出來,拿到模型之後才能交給臺積電代工,所以從晶片設計的角度來講,水平的高低從三個旗艦機來看,蘋果第一、高通第二、華為海思第三。

在新聞當中我們看到華為海思所宣稱的已購買了最新的ARMv8的終身授權,那它買的這個授權到底是什麼呢,就是我剛才提到的指令集架構的授權,就是最初的設計圖紙。也就是說 華為可以根據這些設計圖紙去更改裡面的架構,形成自己的類似於像蘋果的swift機構,或者是根據已有的指令集架構設計出來屬於自己命名的IP核,這些都是可以的。至於華為用到指令集架構做到一個什麼樣子的程度,它到底是在做自己的指令集架構,還是在做自己的IP內核,這個信息量目前暫時還不夠。以我之前在華為的經驗,架構的設計和IP核的設計肯定是有人在做的,之前我在華為在每一個部門裡面都有預研部門,他們是在做一些比較前沿的研究,對於架構的設計或者IP核的設計是肯定有人在做的,那到目前為止做到什麼的程度還是未知數,畢竟還沒有商用,從現在已經商用的這些旗艦機來看 ,目前來講華為還是對IP核進行了一些簡單的修改,但改動並不太大。

我想講到這裡大家可能會提出一個問題,到底是我們買哪種授權比較好?這就要看你自己公司的定位了,直接購買使用級架構,不需要花大量精力去做內核研發,最終產品出來的也最快,因為一旦你把所有的研發投入和時間都放在研發內核處理器上,那外面的手機市場早就被瓜分殆盡,已經輪不到你了。那麼選擇使用級架構(公版架構)是不是一條很聰明的捷徑呢,其實這個拿來主義未必都好啊,我給大家舉一個當年高通的例子,高通當年出的一款核心晶片叫做驍龍810,810採取的就是公版架構,也就是ARM提供的大小核(公版架構),不過它遇到了一個非常大的問題,就是它的功耗,就是散熱問題。當時這個驍龍810可謂是火雲邪神啊,就是因為這樣一個原因坑死了當時的四家鼎鼎大名的企業,那是哪四家手機廠商呢?分別是Sony、LG、HTC和Motorola,當時他們的旗艦機用的都是驍龍810,驍龍810當時被譽為移動的暖寶寶,非常非常的熱,所以這四款旗艦機統統都被三星的S6吊打達一年之久。所以說這四家手機廠商就因為一個晶片的選擇錯誤,選擇了驍龍810而至現在的這種奄奄一息的情況,同時也給了像華為等品牌手機的機會。

當然這個鍋也不能完全由高通來背了,高通當時所選擇的就是ARM提供的公版架構,可見我們直接去購買使用級授權,也未必是一件事半功倍的選擇。所以為了今後不受制於人,要有自己的IP核的設計,甚至自己的架構 才是一條正確的道路。

即使強如蘋果這樣的公司,它所設計的架構,也是基於當時購買的ARM架構改造而來,所以在晶片的設計行業,猶如Android作業系統一般,是有一個生態圈,後來者只能在前輩的生態圈裡進行謀生,沒有任何一家公司可以從0去設計自己的架構,去設計自己的生態。所以ARM這家公司它在移動手機領域,特別是在晶片設計方面,地位舉足輕重。所以當時ARM跳出來宣布也要終止與華為的合作的時候,也是引起業界的一片譁然。

本文就是給大家介紹了一下什麼是ARM的架構,以及ARM架構中幾種不同的授權方式,這些不同的授權方式對華為會產生什麼樣的影響。其實目前華為在購得了ARMv8的指令級架構終身授權之後,在面對ARM不再合作的威脅之下,其實有幾條路要走,第一個就是要做一個從0到1的過程,就是利用RISC-V這個開源的指令集,來做一套屬於自己的架構。第二就是要用之前購買到的ARMv8的指令級架構,來進行深入的研究和修改,創造出一個屬於自己品牌的架構出來,這兩條路其實是要並行前行,第一條路研發的難度大時間周期也比較長;第二條路相對要簡單,但這兩條路的目標已經定好了,剩下的就是要跟時間賽跑了。

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