????大家好 ，我是一點(diǎn)通。想必大家閱讀芯片類(lèi)文章的時(shí)候，CPU、GPU、NPU、Soc等常用名詞不絕于耳。不過(guò)當(dāng)別人問(wèn)你是啥的時(shí)候，估計(jì)很多人都會(huì)支支吾吾說(shuō)不出啥來(lái)。今天我就帶大家來(lái)掃盲一下。

cpu是中央處理器。其事就是機(jī)器的“大腦”，也是布局謀略、發(fā)號(hào)施令、控制行動(dòng)的“總司令官”。

CPU的結(jié)構(gòu)主要包括運(yùn)算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制單元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速緩存器（Cache）和它們之間通訊的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線(xiàn)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：計(jì)算單元、控制單元和存儲(chǔ)單元。（架構(gòu)如下圖）

如果你看不懂，我可以把他翻譯成中文。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，計(jì)算單元主要執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，存儲(chǔ)單元主要保存數(shù)據(jù)以及指令等；控制單元?jiǎng)t對(duì)指令譯碼。

????

2、GPU

GPU叫做圖形處理器，又稱(chēng)顯示核心、視覺(jué)處理器、顯示芯片。

圖形處理你是不是想到了顯卡？提到顯卡和GPU，人們會(huì)想到游戲和電影中精美的三維圖形。其實(shí)，早期顯卡不但不能處理三維圖形，甚至連二維圖形都無(wú)法處理，它僅具備顯示能力。今天，GPU不但能夠處理復(fù)雜的三維圖形，還能作為協(xié)處理器，在通用計(jì)算中使用。

電腦圖形處理器的發(fā)展是從圖形顯示適配器開(kāi)始的，到圖形加速器，再到圖形處理器即GPU，其功能在不斷增強(qiáng)。

3、MCU

mcu是微控制器，控制著汽車(chē)內(nèi)所有的電子系統(tǒng)，比如多媒體、音響、導(dǎo)航、懸掛等。作為汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的核心，mcu必須有著耐高溫和堅(jiān)固的特性，使之在復(fù)雜的汽車(chē)內(nèi)部環(huán)境中不容易損壞。

MCU分為1位、4位、8位、16位、32位甚至64位單片機(jī)。4位MCU大部分應(yīng)用在計(jì)算器、車(chē)用儀表、車(chē)用防盜裝置。

4、NPU

近幾年NPU特別火，我們可以理解為NPU就是AI芯片，普通芯片就是CPU。在自動(dòng)駕駛和智能座艙都離不開(kāi)NPU。換句話(huà)說(shuō)，npu是具備智能和學(xué)習(xí)的特性， 也就是說(shuō)這個(gè)處理器它是會(huì)模仿人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的。在工作模式上，CPU主要是負(fù)責(zé)低精度,各種普通的數(shù)據(jù),npu則是人工智能算法上面運(yùn)行效率要高于另外兩者。

上層的應(yīng)用程序可以通過(guò)加載模型與數(shù)據(jù)到 NPU 進(jìn)行計(jì)算，也可以使用 NPU 提供的軟件 API 操作 NPU 執(zhí)行計(jì)算。

NPU包括三個(gè)部分：可編程引擎（Programmable Engines，PPU）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎（Neural Network Engine，NN）和各級(jí)緩存。

可編程引擎可以使用 EVIS 硬件加速指令與 Shader 語(yǔ)言進(jìn)行編程，也可以實(shí)現(xiàn)激活函數(shù)等操作。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎包含 NN 核心與 Tensor Process Fabric（TPF，圖中簡(jiǎn)寫(xiě)為 Fabric） 兩個(gè)部分。NN核心一般計(jì)算卷積操作， Tensor Process Fabric 則是作為 NN 核心中的高速數(shù)據(jù)交換的通路。算子是由可編程引擎與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎共同實(shí)現(xiàn)的。

NPU 支持 UINT8，INT8，INT16 三種數(shù)據(jù)格式。

5、SoC

SoC芯片是芯片的一種，簡(jiǎn)單的理解就是把幾種不同類(lèi)型的芯片集成到一塊芯片上，比如把CPU?、GPU?、存儲(chǔ)器?、藍(lán)牙芯片等集成到一個(gè)芯片上。

再例如，智能座艙上的wifi功能和藍(lán)牙功能，都是集成在SoC芯片之上，例如8155就屬于SoC芯片。

6、TOPS

TOPS也是我們常說(shuō)的算力，1 TOPS代表處理器每秒鐘可進(jìn)行一萬(wàn)億次。我們熟知的8155芯片算力是8TOPS，英偉達(dá) orin芯片算力為254TOPS。

汽車(chē)從L1、L2、L3、L4、L5不斷推進(jìn)，某種意義上看，就是算力的競(jìng)賽，每往上進(jìn)階一級(jí)就意味著對(duì)算力的需求更高。

毫無(wú)疑問(wèn)，當(dāng)前的自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)發(fā)生了明顯的變化，“大算力”正是一大趨勢(shì)。除了英偉達(dá)，算力突破100TOPS的芯片陸續(xù)問(wèn)世，比如已發(fā)布單顆芯片最高算力可達(dá)128TOPS的地平線(xiàn)征程5；單顆芯片最高算力可達(dá)176TOPS的Mobileye EyeQ Ultra等。

7、DMIPS

常常有人會(huì)把TOPS和DMIPS搞混，認(rèn)為這兩個(gè)詞語(yǔ)都在表達(dá)同一種計(jì)算能力。其實(shí)并非如此，DMIPS是每秒處理機(jī)器語(yǔ)言指令數(shù)，而TOPS是每秒鐘可以進(jìn)行的操作數(shù)量。

例如8155芯片CPU能夠達(dá)到105K DMIPS執(zhí)行能力，算力是8TOPS，這顯然是芯片兩塊不同領(lǐng)域的處理能力。

DMIPS是，用Dhrystone這套測(cè)試程序跑下來(lái)，每秒鐘可以執(zhí)行多少指令。

某種意義上，誰(shuí)家的這個(gè)數(shù)字高，誰(shuí)家的CPU就更牛。50000DMIPS就意味著每秒可以執(zhí)行50000*100萬(wàn)條指令。

8、DPU

DPU和NPU的組合很像TOPS和DMIPS，很容易搞混。

DPU和NPU都是具有學(xué)習(xí)能力的芯片，只是DPU是深度學(xué)習(xí)處理器，是基于Xilinx可重構(gòu)特性的FPGA芯片。而NPU不基于Xilinx。

不同于CPU的AI芯片，DPU可以用于機(jī)器學(xué)習(xí)、安全、電信和存儲(chǔ)等應(yīng)用，并提升性能。

DPU是以數(shù)據(jù)為中心 IO密集的專(zhuān)用處理器。DPU對(duì)現(xiàn)有的SmartNIC?做了整合，能看到很多以往?SmartNIC?的影子，但明顯高于之前任何一個(gè)?SmartNIC?的定位。DPU可以實(shí)現(xiàn)多種功能。以 Nvidia BlueField 架構(gòu)為例，其功能模塊如下圖。

最近很火的賽道 電動(dòng)車(chē)也涉及了大量芯片 這里小編也順便介紹一下：

汽車(chē)芯片的種類(lèi)

汽車(chē)芯片的三大類(lèi)：

1、整車(chē)域的MCU。

2、自動(dòng)駕駛域的AI芯片

3、智能座艙域的CPU。這三大門(mén)類(lèi)都需要芯片，但是難度系數(shù)卻相差很多。

汽車(chē)芯片從MCU到自動(dòng)駕駛座艙，雖然有如果說(shuō)MCU芯片的弱雞性能讓汽車(chē)的面子有點(diǎn)掛不住，那自動(dòng)駕駛域的AI芯片可以說(shuō)是扳回一城了。

1、自動(dòng)駕駛域的AI芯片

以英偉達(dá)orin為例，orin的CPU內(nèi)核是12個(gè)Coretex-A78（代號(hào)Hercules），GPU是Ampere。

我們拿蔚來(lái)ET7舉例。

CUBA單元：蔚來(lái)ET7搭載了四顆NVIDIA ORIN芯片(近1000TOPS)，其CUBA(Compute Unified Device Architecture)單元達(dá)8096，接近8704CUBA核心的RTX3080顯卡。

晶體管數(shù)量：蔚來(lái)ET7搭載四顆NVIDIA ORIN芯片的晶體管數(shù)量為680億，同期“秒天秒地秒一切”的蘋(píng)果A14芯片的晶體管數(shù)量為118億。

數(shù)據(jù)處理量：特斯拉FSD芯片內(nèi)置圖片處理器ISP，最高以25億像素/秒的速度處理圖像，大概是往21塊1080P的高清屏幕上塞60幀畫(huà)面。

NPU：特斯拉FSD芯片的神經(jīng)處理單元NPU高速緩存32MB，與零售價(jià)16999元的英特爾酷睿i9-9980XE的33.75MB SRAM緩存總量相當(dāng)

2、智能座艙芯片

智能座艙的主芯片一般稱(chēng)之為SoC – System on Chip即片上系統(tǒng)，它包括CPU、GPU，AI引擎，還包括處理各種各樣攝像頭的ISP，支持多顯示屏的DPU、集成音頻處理等等。另外第3代的數(shù)字座艙系統(tǒng)，配備了個(gè)性化的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺(tái)，包含AI加速器等等。同時(shí)，高通在SoC上也集成了先進(jìn)的Wi-Fi、藍(lán)牙技術(shù)，可以支持眼下最熱的Wi-Fi6以及藍(lán)牙5.1的技術(shù)。

提到智能座艙芯片，不得不看高通驍龍8155芯片。

高通的8155芯片是一枚強(qiáng)大的智能座艙SOC芯片，全稱(chēng)是SA8155P，它采用7納米工藝制造，具有八個(gè)核心CPU，算力為8TOPS，也就是每秒運(yùn)算8萬(wàn)億次，它可以最多支持6個(gè)攝像頭，連接4塊2K屏幕或者3塊4K屏幕，支持WiFi6，支持5G，支持藍(lán)牙5.0。

值得注意的是，8155芯片并沒(méi)有獨(dú)立的NPU內(nèi)核，AI計(jì)算主要通過(guò)DSP、CPU和GPU組成的AI引擎完成。其中，Hexagon 690擁有7TOPS的AI算力，加上CPU、GPU的AI算力之和為8TOPS。而在制程方面，高通8155采用臺(tái)積電N7工藝，也就是第一代7nm工藝打造，與驍龍855以及855+屬于同一代產(chǎn)品。

3、整車(chē)域MCU

在智能化未普及之前，早期汽車(chē)是純機(jī)械產(chǎn)品。那時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有電子控制器、車(chē)窗也只有機(jī)械式控制，所以不需要任何芯片，更沒(méi)有算力、圖像處理這一說(shuō)法。

在近幾十年中，機(jī)械式的汽車(chē)逐步智能化。一次新增一個(gè)功能，就需要配一個(gè)MCU(Micro Control Unit)。這種發(fā)展方式，造成了MCU越多，線(xiàn)束凌亂的現(xiàn)狀。這也構(gòu)成了傳統(tǒng)車(chē)企缺芯的現(xiàn)象。

當(dāng)然，也不要小看MCU，這個(gè)領(lǐng)域支撐起來(lái)的半導(dǎo)體公司都是赫赫有名。如果對(duì)比的是汽車(chē)MCU芯片 —— 那的確，無(wú)論是性能上、制程上，手機(jī)芯片都要先進(jìn)不少！