【行业】集成电路产业-内核架构意义凸显（27页）
2020-11-03
乐晴智库中央处理器单元（CPU，Central Processor Unit）是计算机系统的核心。CPU 的功能主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。中央处理器主要包括逻辑运算器、控制器和寄存器等部件。同时，CPU 还包括高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据、控制的总线。其中，逻辑运算器是多功能的运算单元，主要进行相关的逻辑运算，如执行移位操作和逻辑操作。除此之外，逻辑运算器还可以执行定点或浮点算术运算操作，以及地址运算和转换等命令。控制器则是主要用来对指令进行分析并且能够发出相应的控制信号。寄存器则是用来暂存指令、数据和地址信息。
现代 CPU 成为处理器（processor）芯片的核心组件之一，而不仅仅是唯一组件。在过去 50 多年间，芯片制程工艺在摩尔定律的指引下从数十微米演进至 5 纳米，芯片的集成度不断提升。现代的应用处理器芯片（AP，application processor）、微处理器（MPU，Microprocessor Unit）、微控制器（MCU、Microcontroller Unit）、片上系统（SoC，Systemon Chip）等数字逻辑运算芯片在 CPU 外围集成了其他功能多样的组件。这些超大规模集成电路的 CPU 模块被称为处理器内核（Core）。2020 年 10 月 14 日发布的苹果 5nm 移动终端处理器芯片 A14 Bionic 集成了 118 亿个晶体管，2020 年 10 月 22 日，华为发布的麒麟 9000 5G SoC 集成了超过 150 亿个晶体管。
多核技术的出现，在芯片基板上集成多个 CPU 内核，进一步提升了现代处理器芯片的性能。多个内核集成为一个 CPU 集合（cluster）共享一级高速缓存。2012 年，ARM 又引入大小核技术（big.LITTLE technology）, 在 SoC 的 CPU 集合里同时集成了高性能的大核（Cortex-A7x）和低功耗小核（Cortex-A5x），在不同应用场景下切换，从而达到性能和待机时长兼顾。大小核的 CPU 集合在智能手机芯片中最为常见。
现代 CPU 成为处理器（processor）芯片的核心组件之一，而不仅仅是唯一组件。在过去 50 多年间，芯片制程工艺在摩尔定律的指引下从数十微米演进至 5 纳米，芯片的集成度不断提升。现代的应用处理器芯片（AP，application processor）、微处理器（MPU，Microprocessor Unit）、微控制器（MCU、Microcontroller Unit）、片上系统（SoC，Systemon Chip）等数字逻辑运算芯片在 CPU 外围集成了其他功能多样的组件。这些超大规模集成电路的 CPU 模块被称为处理器内核（Core）。2020 年 10 月 14 日发布的苹果 5nm 移动终端处理器芯片 A14 Bionic 集成了 118 亿个晶体管，2020 年 10 月 22 日，华为发布的麒麟 9000 5G SoC 集成了超过 150 亿个晶体管。
多核技术的出现，在芯片基板上集成多个 CPU 内核，进一步提升了现代处理器芯片的性能。多个内核集成为一个 CPU 集合（cluster）共享一级高速缓存。2012 年，ARM 又引入大小核技术（big.LITTLE technology）, 在 SoC 的 CPU 集合里同时集成了高性能的大核（Cortex-A7x）和低功耗小核（Cortex-A5x），在不同应用场景下切换，从而达到性能和待机时长兼顾。大小核的 CPU 集合在智能手机芯片中最为常见。
