华为能承受Arm芯片架构的致命一击吗?芯片起高楼的6条基本指令

华为能承受住Arm芯片架构的这最后的致命的一击吗?我们都知道华为海思麒麟芯片用的是ARM架构。但是这Arm最新版的v9架构自去年3月发布以来都一年多了,华为却迟迟没有拿到。比如联发科的天玑9000用的是Arm新版的V9架构,高通骁龙8.Gen1用的也是Arm的v9架构。

这些天我看到消息说,华为可能以后也拿不到了。但愿这不是真的。如果这个消息属实的话,对华为的海思麒麟而言,这根稻草可能将会是难以承受之重。为什么这么说呢?咱们来从三个方面来阐述。

首先咱们来看看华为目前在Arm架构上的处境。然后再分析华为可能的解决方案。最后用几秒钟的时间,帮助大家通透的理解芯片的架构,以及看起来特别高深的芯片的指令集是怎么回事,是如何来工作的?

华为不会固守Arm的V8旧架构

首先华为当下用的是Arm的V8架构。由此很快引出来一个问题就是,既然有V8架构那么能不能在这上面删删改改,修修补补,形成自己的一套指令集系统呢?答案却是否定的。因为Arm架构并不开源。虽然华为有V8永久授权,但你想要在上面发展出来自己一套指令集系统,另外开辟一条分支往下发展,必须得对方点头默许。如果悄无声息地做事,不定哪一天突然给你喊停,你付出的所有努力都会前功尽弃。

虽然目前用V8还能勉强支撑三两年,但Arm会持续再出V10、V11,而华为锁定在旧架构上,差距会也会越来越大。所以,华为可能并不会继续固守Arm架构。

两条现成的解决方案

那么可能的解决方案有两条。第一条路径呢就是咱们龙芯的LoongArch架构。龙芯起初用的是美国MIPS架构,后来MIPS逐步被淘汰也不再维护,龙芯便发展了自主研发的LoongArch架构,但是此架构目前还只是用在PC机的台式机和笔记本上,并没有在移动端施展拳脚。另外说到完全自主研发的,我看到龙芯仅仅是由国内第三方的机构认证的。

你说华为一旦万上,MIPS会不会找上门来,此处可能要留一个疑问。虽说“真金不怕火炼",但规避可能存在的“炼一炼”的可能性会更好。

第二条路径是开源的RISC-V架构。该架构起步很晚,发展很快。

优势是国内的大厂都在深度参与。当然缺点也格外突出,生态没有发展起来。可定制的RISC-V架构主要用于小型嵌入式计算设备,目前没有一款成型的芯片用在手机上。如果采用这个架构的话,华为后面还有大量的工作要做。在现有的指令集系统上,不断去往前发展。当然华为还有自己的达芬奇架构,目前透露出来的信息不多,还有待观察。

图灵完备性的六条指令

你看无论如何,华为都需要在现有的指令集系统上向前发展。那么无论是RISC-V架构,Arm架构,抑或是英特尔的X86架构,指的都是芯片的指令集系统。什么是芯片的指令集系统呢?顾名思义就是一条条指令的集合,听起来似乎很复杂,但再庞杂再深奥的指令,其实呢都是基于六条最基本的指令。你真没有听错,源头处只需6条指令。

我一说,大家会觉得好简单。这6条分别是,向左移动,向右移动,读,写,擦除和暂停。再来直观地理解一下。你此刻脑子里想象着鼠标的光标停在Word文件中,光标向左移动一下,再向右移动一下,两条指令就执行完了,好简单呀。第三条“读取”就是你刚打开Word文件的时候,展示里面已有的内容。第四条“写入”是你往文档中打字。第五条“擦除”就退格删除一个字。最后的“暂停”是我们熟悉的,光标停在原处不动,大脑思考下一步写什么的状态。这六条指令就是传说中的“图灵完备”。

我们的计算机每天执行着大量的任务,运行着许多Apps。无论是普通计算机还是还是超级计算机的,也不管多么复杂的工作,归根到底就只是在执行这六条最基本的指令和建立在六条指令之上的排列组合。我们整个数字基础设施就建设在芯片之上,而芯片又建设在区区的6条指令之上,你说奇不奇妙呢。

从一到无穷的跨度

如何从简单的指令发展出更高级的指令呢?我没有找到通俗解释的例子,但咱们可以并行的类比一下。比如大型计算机每日执行着海量的数学计算,可能会涉及许多高等数学的公式等等。然而可能出乎你的意料之外的是,其实计算机只会且只做一种运算,那就是加法。

任何其他复杂的数学运算都是从简单的“加法”发展出来的。比如“1+1”是加法;而“1-1”呢,芯片是计算“1加-1”。2乘以2就是把2加两回,2除以2则是得法逆运算等等。再往上到乘方、开方、对数、导数等等。所有的运算在计算机上的运行,追根溯源都是在“做加法”,都是一条“加法”指令的演绎,芯片唯一会做的数学运算只有“加法”。这从“一到无穷”的跨度,可以帮助简单理解为什么区区的6条指令就能构建起来这颗蓝色星球上的整个智能基础设施。

收尾总结

回到芯片的架构,无论是PC上的X86,还是移动端的Arm架构上多么精妙,又多么高级的指令设计都是从上述“图灵完备性”的六条指令发展出来的。华为当然也是要在此基础上去发展更高级的指令集系统。

现在ARM的V9架构已经发布一年多,华为必然是做好了许多的打算。最近余承东在接受采访的时候说,他后悔没有早点进入到这个半导体行业。

听话听音,一方面确实有追悔莫及的意思,另一方面这话隐隐之中也透露,华为在亡羊补牢,紧锣密鼓地布局半导体领域。再回到最初的问题,对于在芯片领域的最后一击,华为能承受得住,并且有不少切实可行的解决方案。而所有的方案也殊途同归,就是在六条基本指令上发展出完全自主的高性能的芯片指令集系统。

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