CPU #20
Description
CPU和指令集架构
从CPU发明到现在，有非常多种架构，从我们熟悉的X86，ARM，到不太熟悉的MIPS，IA64，它们之间的差距都非常大。
X86架构（The X86 architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。
但是如果从最基本的逻辑角度来分类的话，CPU架构可以被分为两大类，即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统，也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。
- Intel X86 架构 复杂指令集（CISC)
- ARM架构 精简指令集（RISC）
目前，服务器领域，数据中心，PC端等领域，X86还是占据市场主导地位，各种公有云私有云底层的服务器都是要依赖于 intel X86 架构的CPU。
ARM 架构更多是用在消费者业务，移动设备，嵌入式设备等领域。比如我们的手机芯片（苹果，高通等芯片），智能家居，物联网等。
ARM（Advanced RISC Machines）一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构，ARM处理器广泛地使用在许多嵌入式系统设计。ARM处理器的特点有指令长度固定，执行效率高，低成本等。
x86 CPU架构采用复杂指令集（CISC），CISC指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数目多而且复杂，每条指令的长度并不相同。由于指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长。
华为鲲鹏CPU架构
鲲鹏CPU架构采用RISC精简指令集（RISC），RISC是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，它能够以更快的速度执行操作，使计算机的结构更加简单合理地提高运行速度，相对于X86 CPU架构具有更加均衡的性能功耗比。
华为鲲鹏处理器是华为自主研发的基于 ARM 架构的企业级系列处理器产品，包含“算、存、传、管、智”五个产品系统体系。
通用计算、存储、传输、管理、AI计算
华为鲲鹏处理器基于 ARM 架构。 ARM 是一种 CPU 架构，有别于 Intel 、 AMD CPU 采用的 CISC 复杂指令集。
ARM CPU 采用 RISC 精简指令集（ reduced instruction set computer ，精简指令集计算机）。
采用 ARM 架构，同样功能性能占用的芯片面积小、功耗低、集成度更高，更多的硬件 CPU 核具备更好的并发性能。
支持 16 位、 32 位、 64 位多种指令集，能很好的兼容从 IOT 、终端到云端的各类应用场景。
大量使用寄存器，大多数数据操作都在寄存器中完成，指令执行速度更快。
采用 CISC 指令集，指令长度固定，寻址方式灵活简单，执行效率高。
不足：在数据中心领域属于新进入者，其生态仍处于快速发展阶段。
华为从 2004 年开始基于 ARM 技术自研芯片。
在通用计算处理器领域， 2014 年发布 Kunpeng 912处理器， 2016 年发布 Kunpeng 916 处理器， 2019 年 年 1 月发布 Kunpeng 920 处理器。
Kunpeng 920 处理器是业界第一颗采用 7nm 工艺的数据中心级的 ARM 架构处理器。
鲲鹏920是目前业界最高性能ARM-based处理器。该处理器采用7nm制造工艺，基于ARM架构授权，由华为公司自主设计完成。
通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计，大幅提高处理器性能。
典型主频下， SPECint Benchmark评分超过930，超出业界标杆25%。同时，能效比优于业界标杆30%。
鲲鹏920以更低功耗为数据中心提供更强性能。 高性能、高吞吐、高集成、高能效。
集成最多 64* 自研核，支持 64 核、 48 核、 32 核等多种型号
- 指令集兼容 ARMv8.2, 最高主频达 3.0GHz
- 每核集成 64KB L1 I/O 缓存
- 每核独享 512KB L2 缓存
- 单核 1MB L3 缓存
华为鲲鹏处理器技术创新
内核全自研
制程工艺领先：业界首款 7 纳米数据中心 ARM CPU
苹果 M1 CPU处理器
2020年11月11日，新款搭载 M1 芯片的 MacBook Air、MacBook Pro 和 Mac mini 发布。
2021年4月21日， 新款搭载 M1 芯片的 iMac 和 iPad Pro 发布。
M1 芯片也是基于 ARM 架构的CPU，以往，苹果只有手机是自研的芯片，macbook等都是用的intel的x86架构的CPU，可以看到，苹果已经在用ARM架构进军PC领域。
M1 优势
M1是新款Macbook上搭载的最新CPU系统，集成了芯片、GPU、I / O（输入输出）组件等。采用统一的内存架构，可实现高带宽，低延迟和优异的运算性能。
M1是八核芯片，建立在苹果的5纳米节点上，具有160亿个晶体管。
M1是Apple的第一个定制芯片系统，可用于其Mac计算机产品线。自2006年以来，所有Mac均配备了英特尔芯片。它们利用了Windows PC上也使用的x86（以及后来的x86_64）体系结构。
M1是不同的。它使用ARM架构，该架构通常为移动或便携式设备（如Apple的iPhone和iPad）供电。（注：iPhone和iPad中使用相同的ARM体系结构）与x86相比，ARM使用了简化的指令集，从而降低了功耗。
在Linux服务器上，执行 uname -m 命令就可以查看CPU架构。
Intel X86架构CPU
Intel Core（酷睿）处理器
Intel对于CPU的命名规则
-
Intel生产的CPU分为高中低端，最低端的G系列，然后是低端i3系列，中端i5系列，高端i7系列和至尊i9系列。
注意的是，Intel的命名除了i3、i5、i7之外，后面还会有另外一串数字，比如i7 8700K，i5 8400，i7 7700HQ等。
其中i3、i5、i7只代表它属于哪一个定位的产品，并不是代表着它的最终型号。 -
英特尔官方是不分辩什么低压和标压的，因为这个区别没有任何意义，低压的U电压根本就不低，只是网友习惯管功耗低一点的型号叫“低压”而已。事实上在同样的频率，无论是低压，标压还是桌面U，功耗和性能都是大同小异的。决定性能的根本就不是芯片本身的设计，而是整个系统允许它使用的功耗。
-
Y-超低功耗，5-7W
-
U-低功耗，15-30W
-
H-中功耗，30-50W
-
K-特别牛逼，可超频
很多人经常喜欢挂在嘴边的什么Macbook Pro 13“是”标压“而其他轻薄本是”低压“，实际上Macbook Pro用的是i7-8559U，而今年其他轻薄本用的是i7-8550U，看名字就知道两者都是“U”后缀，对于英特尔来说根本就是一个类型的产品。
Intel CPU型号解读以及如何粗略判断Intel CPU的性能(i3、i5、i7以及CPU的代数)
Xeon至强系列
Xeon（中文翻译为至强）是Intel的一个CPU品牌，主要供服务器及工作站使用，亦有超级计算机采用此处理器。
因部分至强处理器有价格低廉而核心数多等优势，所以也有部分游戏玩家选用至强处理器。
以前的Xeon分为E3、E5、E7三个系列，现在的Xeon分为Xeon E、Xeon W、Xeon D、Xeon Scalable几个系列。