arm,intel5大伏位

高階語言是目前最常見的程式語言,平常我們聽到的程式語言,比如 C/C++、都是高階語言。 高階語言以人類的日常語言英文為基礎,使用一般人易於接受的文字來表示,可讀性高。 2016年7月時,軟銀 宣布斥資234億英鎊買下全球最大行動晶片設計授權商安謀,寫下「歐洲科技企業史上最大筆收購案」的紀錄。

可惜 Snapdragon 810 ,和 下一代的 Snapdragon 820 都有著功耗大、發熱嚴重的問題,使得當年使用該產品的各廠牌旗艦智慧型手機紛紛陷入爭紛。 此外說明一下,一般來說,序列傳輸介面(COM Port、SATA、網路線、PCI-E……)一次只傳一個位元,所以使用bits/sec單位。

arm,intel: 蘋果帶來的示範效應有多可怕?

對這些客戶來說,ARM會釋出所選的ARM核心的閘極電路圖,連同抽象類比模型和測試程式,以協助設計整合和驗證。 需求更多的客戶,包括整合元件製造商(IDM)和晶圓廠家,就選擇可合成的RTL(暫存器傳輸級,如Verilog)形式來取得處理器的智財權(IP)。 這個方式能讓設計者完成額外的設計目標(如高震盪頻率、低能量耗損、指令集延伸等)而不會受限於無法更動的電路圖。 雖然ARM並不授予授權方再次販售ARM架構本身,但授權方可以任意地販售製品(如晶片元件、評估板、完整系統等)。 商用晶圓廠是特殊例子,因為他們不僅授予能販售包含ARM核心的矽晶成品,對其它客戶來講,他們通常也保留重製ARM核心的權利。

這表示晶片可使用較少量的電晶體,無須耗費大量電路去實做複雜的處理器控制單元或彌補不利於指令管線化與平行化的缺陷,可盡其所能地將電晶體「預算」砸在提升效能的刀口上。 因此,ARM處理器的能源效率超高,所產出的廢熱也相對比較低,這對於行動裝置很重要,因為可提升續航力,放在口袋內的裝備當然也不能太燙! 這些特性對伺服器也很有幫助,因為有效排除廢熱,可提升伺服器的效能與穩定性。 甚至 Intel 處理器性價比、CPU核心數、耗電效能、安全性,也都明顯落後於 AMD 處理器,蘋果也受到 Intel 發展速度上拖連,導致想替 Mac 電腦採用新款處理器時,造成需要延後或等到下一次更新,無法依照原本計畫更新,也讓蘋果改版容易被貼上沒有太大特色或效能沒太大改變標籤。 隨著時間過去,漸漸地發現原本的硬體設計已不符需求,Acorn想要升級機器內的CPU。

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事實上,蘋果在其 Mac 轉換平台的布局已經非常多年,早在最初蘋果推出第一顆自行設計的蘋果處理器時,就已經慢慢在鴨子滑水,而安謀更是推動這場變局的最大動力。 首先,Mac 的核心不再採用英特爾(Intel)的處理器,而是改用自有設計,基於安謀(Arm)架構的 M1 處理器。 arm,intel 這是自 15 年前換架構之後,蘋果的再次移情別戀,當初被拋棄的是基於 RISC 核心的 PowerPC 架構,這次被拋棄的是英特爾的 X86 架構。

今天,我們要來針對上一篇文一看就懂的半導體產業結構與名詞 一文中的「晶片設計服務提供商」模式,進行進一步的解說。 以搭載 M1 晶片的最新款 MacBook Air,和在高端筆記本市場表現極為亮眼的戴爾XPS 13 為例:兩者價格相似,從拆解圖可以看出, MacBook Air不需要風扇散熱,這會很安靜,更輕,更省電,在寸土寸金的筆記本中,節約了大量空間。 而採用 intel 處理器的XPS則需要兩個風扇進行散熱,在續航上也和 MacBook Air有較大的差距。 根據蘋果官方的數據,對比上代搭載 intel CPU 的產品, M1 晶片的 CPU 性能提升 3.5 倍,GPU性能提升 5 倍,都有著碾壓級別的表現。 高性能並沒有帶來高能耗, M1 晶片的能耗比相比上代提升了 3 倍, MacBook Air的續航達到了 15 小時, MacBook Pro的續航甚至達到了 17 小時。 IDC 模式主要的特點如下:集晶片設計、晶片製造、晶片封裝和測試等多個產業鏈環節於一身。

arm,intel: 功能

過去十年,蘋果一直在持續研發矽晶片設計,目前在效能、功耗和功能方面已經明顯優於市場,同時蘋果也在積極尋找和收購更多矽晶片人才、公司。 也就是說,我們在未來很有可能見到性能更出色,定位更高的 Chromebook 或者其他 PC 設備。 簡單說來,NV計畫聯手聯發科和Google,另起爐灶打造一個基於 Chrome OS 系統的 PC 生態。

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其他廠商若要從頭開始研發 x86 這樣的架構可能得耗時二、三十年。 藉由賺得的高額利潤,Intel能再投入大量的成本研發下一代處理器技術與生產線製程,甩競爭對手又一個世代。 ARM1 的功能顯得相對簡單,效能也不敵 80386,但耗電量明顯更低。 這樣的差異使得 ARM 系列處理器往後的設計路線明顯與 Intel 不同,Intel持續邁向高效能的 x86 架構,ARM 專注於低成本、低功耗的研發方向。 所以你會看到 ARM 指令集有很多不同的處理器(高通、聯發科、展訊…),但他們都可以執行所有 ARM 架構的指令。 差別在不同廠商的晶片,會再加上其他作為競爭力的功能,比如通訊、照相等等。

arm,intel: 蘋果為何捨棄 Intel 改用自研 ARM處理器?分析告訴你原因

在此還有一些基於ARM設計的衍伸產品,重要產品還包括Marvell的XScale架構和德州儀器的OMAP系列。 行動通訊市場上的「ARM+高通」的模式,正鯨吞蠶食 Intel 的晶片銷售量;去年 12 月也傳出消息,高通預計在 2017 年推出基於 ARM 架構打造的 Centriq 2400 處理器,想要從行動通訊市場上跨界過來、搶食 Intel x86架構目前穩拿的 PC 和伺服器市場。 蘋果筆記本越來越強的性能和續航,恐怕會直接威脅到戴爾、聯想、華碩( 2357-TW )和惠普等在中高端筆記本領域的地位。 新款 MacBook Air的價格下探到 7,999 元(人民幣,下同),在官方的教育優惠後,甚至只需要 7,199 元。 拋開系統不談,新 MacBook 在輕薄本最大的痛點——性能和續航方面,面對一眾 Windows 都有著極大的優勢。 戴爾等廠商自然不會坐以待斃,而 intel 處理器在行動端短時間內很難有大的改善,戴爾等廠商會不會移情別戀 ARM ?

在1980年代晚期,蘋果電腦開始與艾康電腦合作開發新版的ARM核心。 由於這專案非常重要,艾康電腦甚至於1990年將設計團隊另組成一間名為安謀國際科技(Advanced RISC Machines Ltd.)的新公司。 也基於這原因,使得ARM有時候反而稱作Advanced RISC Machine而不是Acorn RISC Machine。 arm,intel 由於其母公司ARM Holdings plc於1998年在倫敦證券交易所和NASDAQ掛牌上市,使得Advanced RISC Machines成了ARM Ltd旗下擁有的產品。 團隊在1985年時開發出樣本「ARM1」,而首顆真正能量產的「ARM2」於次年投產。 ARM2具有32位元的資料匯流排、26位元的定址空間,並提供64 Mbyte的定址範圍與16個32-bit的暫存器。

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在代工廠模式下,晶片設計廠商會幫助代工廠在工藝方面進行改進以滿足自身製造晶片的要求,而代工廠自身專注與製工藝的改進,而不用涉足晶片設計方面。 以台積電( 2330-TW )為例,在 7nm 、 5nm 和 3nm 製程的領先,受益於整個業界,是幾乎整個半導體產業技術的累積堆砌而成的。 arm,intel 將晶片的生產交給台積電等代工廠, AMD 能專注在產品研發、設計等工作上,這也是他們能打敗 intel 的關鍵。 而 intel 依舊覺得擁有自己的晶圓廠才是真男人,採用的仍然是 IDM (Integrated Device Manufacture)模式。 不過,從雲端到邊緣,都充滿了ARM架構伺服器大顯身手的發揮空間。

arm,intel: IP 提供商模式

TrustZone技術出現在ARMv6KZ以及較晚期的應用核心架構中。 它提供了一種低成本的方案,針對系統單晶片內加入專屬的安全核心,由硬體建構的存取控制方式支援兩顆虛擬的處理器。 這個方式可使得應用程式核心能夠在兩個狀態(領域)之間切換,在此架構下可以避免資訊從較可信的核心領域洩漏至較不安全的領域。 這種核心領域之間的切換通常是與處理器其他功能完全無關聯性,因此各個領域可以各自獨立運作但卻仍能使用同一顆核心。 記憶體和周邊裝置也可因此得知目前核心運作的領域為何,並能針對這個方式來提供對裝置的機密和編碼進行存取控制。 典型的TrustZone技術應用是要能在一個缺乏安全性的環境下完整地執行作業系統,並在可信的環境下能有更少的安全性的編碼。

這一差異導致ARM系列處理器往後的設計路線明顯與Intel不同,Intel持續邁向x86高效能設計,ARM專注於低成本、低功耗的研發方向。 於是只好轉向Intel,要求提供一些80286設計資料以及樣品,但是卻遭到Intel拒絕。 這件事情後來直接導致Acorn決定設計自己需要的CPU,由於採用RISC架構的關係,名稱就稱為Acorn RISC Machine(ARM)。

  • 英特爾後來開發出他們自有的高效能架構產品XScale,之後賣給了邁威爾科技。
  • 很顯然,ARM 架構所帶來的低功耗高效能特性,正是 Chromebook 以後的發展方向。
  • 以往,由於要針對不同的架構進行寫程式,同一個應用往往需要開發多個平台進行維護: iOS 、 Mac OS、Android和 Windows 等等,給開發者適配上極大的壓力。
  • 指令集可依據 CPU 的設計目的,分為「複雜指令集」 和「精簡指令集」 。
  • 單一節點支援十六組DDR4記憶體插槽,傳輸速度最高達 3200MHz,此外還提供六組2.5吋SATA硬碟槽、一組M.2插槽、兩組半高半長插槽、一組OCP 3.0插槽、雙1GbE LAN連接埠,以及一組網路管理連接埠。
  • Apple 近幾年一直將 Mac、iPhone、iPad和 Apple Watch 等產品強化,並且讓每個系統都能夠緊密結合,不過蘋果期望 Mac 搭載 ARM 架構後,能夠實現統一 Apple 生態系統,而非是讓 macOS 和 iOS / iPadOS 系統單獨,唯一差別是設備外形尺寸與性能。

ARM還開發出一項技術,Jazelle DBX(Direct Bytecode eXecution),允許它們在某些架構的硬體上加速執行Java bytecode,就如其他執行模式般,當呼叫一些無法支援bytecodes的特殊軟體時,能提供某些bytecodes的加速執行。 X86 由 Intel 主導,也是目前個人電腦的主流架構,ARM 則是採用授權的方式釋出, 在行動裝置的市佔率高達九成。 高階語言是來幫助我們進行抽象化的設計、讓我們能描述出需要的行為,而不是去 Micro Control 每一行機器要跑的指令。

T6是中國第一個開源的TrustZone安全核心(該專案目前已經在公開領域消失)。 OP-TEE成為目前(2017/7)較為成功的可信執行環境(TEE)開源專案。 技嘉科技長期跟隨技術脈動,早在2013年開始投入ARM伺服器解決方案的技術研發,當時64位元版本的AArch64(或稱ARM64)剛問世不久,提供超越傳統32位元版本的運算效能。 過去幾年,技嘉科技和其他ARM技術研發者建立良好的合作關係,更是在2019年,協助安培運算建立「雪山」平台(Mt. Snow)的CRB ,這是一台單插槽機架式伺服器,搭載含有八十顆64位元核心的單顆Ampere Altra處理器。 技嘉長年建造ARM架構伺服器,並可利用所累積的經驗,依照不同使用情境迅速調整內部的零組件組合,發表全新伺服器款型,滿足不同垂直領域的應用需求。

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同年, AMD 全年收入為 53.3 億美元,較去年成長了 25% ,年淨利潤為 4,300 萬美元,開始轉虧為盈。 今年 2 月 7 日, AMD 發布旗艦處理器線程撕裂者 TR3 3990X , 64 核 128 線程的性能怪獸一經問世問鼎奪得桌面級 CPU 天梯榜榜首,碾壓 intel 最強W- 3175X ,成為影片渲染和 3D 建模等領域的不二之選。 後疫情時代,買房除了要瞭解地段、產品規劃是不是符合需求,未來的轉手性也要納入考量,做好風險控管,仔細評估自己的能力,目前各家銀行都有推出線上試算工具,只要搜尋「國泰世華銀行貸款試算」,就能簡單試算出貸款成數、期限、每月還款金額,試算後再到銀行諮詢,更能準確瞭解貸款細節,早日實現買房夢想。 Mashdigi建立於2013年11月下旬,經歷2年多時間持續累積文章內容,於2016年8月1日起正式運作,主要以科技新聞、趣聞,以及科技相關技術看法、趨勢發展、市場傳聞內容居多,其中更包含個人惡趣味喜好內容。

可能有很多消費者對 Chrome OS 並不熟悉,但在美國等市場,特別是教育領域,Chrome OS 及其相關的 Chromebook 裝置已經取得了成功的市場地位。 不僅能滿足辦公學習使用,並且價格只有傳統筆電的一半不到,而且最重要的是,在應用程式生態上還相容 Android app,有著很好的前景。 安謀多年前就曾與微軟合作推出 Windows RT 計畫,就是想要在 PC 市場取代英特爾或超微在內的 X86 處理器,該計畫使用了當時最強的輝達(NVIDIA)Tegra arm,intel 3 晶片;但即使 Tegra 3 以當時行動處理器的標準來看已經是很強大的產品,還是遠不如同時期的英特爾晶片,最後慘遭滑鐵盧。 雖然確實還是有部分軟體無法相容運作,但預期蘋果會持續對此進行改善,並且配合既定目標讓所有 Mac 全面轉換採用 Arm 架構處理器,讓開發者提供軟體服務內容都能原生對應 Arm 架構處理器環境使用。 這個架構使用「輔助處理器」提供一種非侵入式的方法來延伸指令集,可透過軟體下MCR、MRC、MRRC和MCRR等指令來對輔助處理器定址。

Thumb-2技術首見於「ARM1156核心」,並於2003年發表。 Thumb-2擴充了受限的16位元Thumb指令集,以額外的32位元指令讓指令集的使用更廣泛。 因此Thumb-2的預期目標是要達到近乎Thumb的編碼密度,但能表現出近乎ARM指令集在32位元記憶體下的效能。 這個團隊由Roger Wilson和Steve Furber帶領,著手開發一種類似進階6502架構的處理器。 Acorn電腦有一大堆建構在6502處理器上的電腦,因此能設計出一顆類似的晶片即意味著對公司有很大的優勢。 相同的道理, CISC 提供較佳的程式撰寫環境,能在較短程式碼內達到目標。

起源於1950到1970年代的複雜指令集,那時人們希望透過功能強大、一次可以做很多事情的指令,來降低使用組合語言進行軟體開發的成本,並節約珍貴的記憶體容量,因此,衍生了極度複雜的指令編碼長度、多樣化的資料定址模式和數量不足的資料暫存器。 精簡指令集的誕生,萌芽於1980年代,人們開始重視處理器的效能與成本,因半導體製程的進步而容量逐漸充沛的記憶體,進一步推進高階程式語言編譯器的急速發展。 我們常聽到,現在主導伺服器與個人電腦的處理器架構叫做「x86」;所謂的「架構」,指的是「指令集架構」,就是電腦最基本的語言,攸關所有程式設計,及電腦如何執行所接收的命令。 不同公司推出的處理器產品,可能採用不同或相同的指令集架構,例如AMD和Intel都採用主流x86架構,也就是說,Intel系統能執行的作業系統或軟體,同樣能在AMD系統上執行。 ARM架構處理器是主流x86處理器架構以外的不同選擇,原本在行動裝置上穩居市占龍頭,如今,也逐漸在伺服器和資料中心產品中出現。

Intel 在為處理器晶片設計發展最初戰略模式採用「Tick-Tock」,意思為一年一次「處理器微架構的更新」和一年一次「晶片製程的更新」,週期總共為兩年,不過到最後 Intel 將週期放緩成三年一迴圈,造成不少電腦DIY組裝玩家都稱 Intel 為擠牙膏策略。 蘋果有著強大的軟硬體整合能力,在轉向 ARM 這條快車道上走得很順利,但相比之下,已經紮根太深的 PC 實在是難以脫離x86平台,前有英特爾後有高通,多次與微軟聯手都沒見成效。 但 PC 邁向 ARM 並非就完全沒有希望,只是可能需要一些新的玩家來推動。 談到安謀在這場處理器市場變革中扮演的角色時,安謀台灣區總裁曾志光(見首圖)表示,過去安謀的架構一向在包含手機或者各種嵌入式產品中,占據絕大多數的市場空間,但是在 PC 或伺服器市場領域,卻總是難以打進關鍵客戶,「這次能順利取代 X86 架構平台,不是一夕之間發生的變化」。

使用精簡指令集的ARM處理器,本身設計和製造方面較為便宜,因此深受廉價行動裝置所青睞。 能源效率高、容易散熱等特性,也有助於降低使用ARM的總體擁有成本,尤其在用電量較高的伺服器機房或伺服器農場,如果改用ARM伺服器,也許可以降低營運成本。 然而 Apple 要全面替 Mac 電腦採用 ARM 處理器,看似美好,影響的肯定是專業用戶,且對於影視群多數也都是在圍繞在 Adobe 系列上,要讓 Adobe 各種軟體也能 ARM 架構上使用,肯定會需花費段很長一段時間才能相容。 相信蘋果也曾考慮過這方案,但是為了後續發展,甚至是未來 Mac Pro 改版或許也是有可能會選擇 AMD 處理器取代。 同年10月,Intel發表80386處理器,與之相比,ARM1顯得功能簡單、能源消耗較少,在效能上不是80386的對手。

arm,intel: 核心種類

Apple 近幾年一直將 Mac、iPhone、iPad和 Apple Watch 等產品強化,並且讓每個系統都能夠緊密結合,不過蘋果期望 Mac 搭載 ARM 架構後,能夠實現統一 Apple 生態系統,而非是讓 macOS 和 iOS / iPadOS 系統單獨,唯一差別是設備外形尺寸與性能。 複雜指令需要由許多的小指令去完成,程式變得比較大,記憶體也占用比較多,這在硬碟昂貴,常常使用磁帶儲存的時代來說,是個大缺點。 1978年,由物理學家Hermann Hauser和工程師Chris Curry一同在英國劍橋成立了一間公司,公司名稱直接取作Cambridge Processor Unit(CPU),主要從事提供當地電子儀器設備的業務。

一開始的處理器都是CISC架構,隨著時間演進,有越來越多的指令集加入。 由於當時編譯器的技術並不純熟,程式都會直接以機器碼或是組合語言寫成,為了減少程式設計師的設計時間,逐漸開發出單一指令,複雜操作的程式碼,設計師只需寫下簡單的指令,再交由CPU去執行。 但是後來有人發現,整個指令集中,只有約20%的指令常常會被使用到,約佔整個程式的80%;剩餘80%的指令,只佔整個程式的20%。 於是1979年美國加州大學柏克萊分校的David Patterson教授提出了RISC的想法,主張硬體應該專心加速常用的指令,較為複雜的指令則利用常用的指令去組合。 你知道iOS、Windows Phone、Android這3大平台的手機共通點是什麼嗎? 除了都可以打電話、傳簡訊、安裝App之外,在硬體架構上最大的共同點,就是這些手機CPU全都是採用ARM架構。

暫存器中有一個作為程式計數器,其前面6位元和後面2位元用來儲存處理器狀態標記。 ARM2可能是全世界最簡單實用的32位元微處理器,僅容納了30,000個電晶體(六年後的摩托羅拉68000包含了70,000顆)。 之所以精簡的原因在於它不含微碼(這大概占了68000的電晶體數約1/4至1/3);而且與當時大多數的處理器相同,它沒有包含任何的快取。 arm,intel 這個精簡的特色使它只需消耗很少的電能,卻能發揮比Intel 80286更好的效能。

ARM 採用的是IP授權模式,晶片設計廠商可以根據自身的需求來購買合適的架構,進行改造和優化後交由晶片代工廠來生產——這在半導體分工愈加明顯的當下存在有很大的可能性,像蘋果這樣的廠商可能越來越多。 Wintel 曾經是 PC 市場最堅固的聯盟,而現在這個聯盟或將垮塌。 即便不像 Arm 因為本身業務不涉及晶片實際生產與銷售,因此架構授權自然能提供最新設計項目,在目前諸多伺服器產品設計仍以 x86 架構應用為主,甚至主流 PC 產品依然是 x86 架構的天下,Intel 若能對外授權使用 x86 架構,顯然可以吸引更多有意進駐 PC 市場,或是打造客製化伺服器的業者青睞。 過去十多年來,ARM處理器成為高效能運算與雲端資料中心的秘密武器。 2014年,日本理化學研究所攜手富士通,宣布開發「京」超級電腦的後繼機型,轉向著手研發A64FX高效能運算專用的ARM處理器,新的超級電腦命名為「富岳」,在2020年6月奪下超級電腦TOP500排名首位。

arm,intel: 面對 Arm 架構處理器侵門踏戶,Intel 強調「Wintel」才是強強聯手

柯文思

柯文思

Eric 於國立臺灣大學的中文系畢業,擅長寫不同臺灣的風土人情,並深入了解不同範疇領域。