鲲鹏处理器架构与编程/华为智能计算技术丛书

作者简介

戴志涛 北京邮电大学计算机学院教授，北京市高等教育教学名师，北京邮电大学嵌入式系统与智能硬件创新实践基地主任。主讲“计算机组成原理”“嵌入式系统”等本科生和研究生课程，2005年获国家级教学成果二等奖，2004年、2008年和2012年分别获北京市教学成果奖。从事计算机体系结构和嵌入式人工智能等领域的研究工作，并与多家国内外企单位合作从事通信设备、智能硬件及嵌入式应用系统软硬件开发。

内容简介

第3章 鲲鹏处理器片上系统架构 处理器体系结构是计算机系统运行的基石，系统的 功能和性能乃至生态环境在很大程度上受到处理器体系 结构的影响。虽然计算机系统的分层架构可以尽量向高 层软件屏蔽底层硬件的细节，令应用程序员在某种程度 上可以忽略处理器组织与体系结构的详情，但是要充分 利用计算机系统硬件提供的功能和性能支持设计和运行 高效、高性能的软件，无论是固件设计者、系统程序员 ，还是应用程序员和服务器管理员，都需要理解处理器 体系结构。本章首先介绍鲲鹏920处理器片上系统的整 体架构与兼容ARMv8A架构的TaiShan V110处理器内 核的组织结构，然后讨论支持鲲鹏处理器的服务器特性 的组织方式与管理架构，以及与鲲鹏920系统的设备与 输入/输出有关的部件结构，最后聚焦鲲鹏处理器的应 用场景——基于鲲鹏920处理器片上系统的TaiShan服务 器的组织与体系结构。 3.1鲲鹏处理器片上系统与TaiShan处理器内核架构 3.1.1鲲鹏处理器片上系统概况 1. 鲲鹏处理器片上系统与鲲鹏芯片家族 华为公司从2004年开始基于ARM技术自研芯片。至 2019年底，华为自主研发的处理器系列产品已经覆盖“ 算、存、传、管、智(计算、存储、传输、管理、人工 智能)”等五个应用领域。 鲲鹏处理器是基于ARM架构的企业级处理器产品。 在通用计算处理器领域，华为公司2014年发布了第一颗 基于ARM的64位CPU 鲲鹏 912处理器； 2016年发布的 鲲鹏916处理器是业界第一颗支持多路互连的ARM处理器 ； 2019年1月发布的第三代鲲鹏 920处理器(器件内部 型号为Hi162x)则是业界第一颗采用7nm工艺的数据中心 级ARM架构处理器。图3.1给出了华为鲲鹏处理器芯片家 族的演化路线图。 在2019年以前，华为海思的通用处理器产品中集成 的是ARM公司设计的CortexA57、CortexA72等处理 器内核。而2019年发布的鲲鹏920处理器片上系统 (Hi1620系列)集成的TaiShan V110处理器内核则是华 为海思自研的高性能、低功耗的ARMv8.2A架构的实现 实例，支持ARMv8.1和ARMv8.2扩展。 图3.1华为鲲鹏处理器芯片家族的演化路线图 广义而言，鲲鹏芯片是华为海思自研的芯片家族的 总称。其中除了鲲鹏系列处理器芯片外，还有昇腾 (Ascend)人工智能 (Artificial Intelligence，AI)芯片、固态硬盘 (Solid State Drive，SSD)控制芯片、智能融合网络 芯片及智能管理芯片等，形成一个强大的支持计算、存 储、传输、管理和人工智能的芯片家族。图3.2显示了 鲲鹏芯片家族“算、存、传、管、智”五个产品系列及 其应用场景的概况。 鲲鹏处理器架构与编程 第3章鲲鹏处理器片上系统架构 \"华为公司官方出品！走进多核架构的世界，迈向多样性计算的时代 中国工程院院士倪光南 联袂作序！ 华为技术有限公司 创立于1987年，是全球领先的ICT（Information and Communications Technology，信息和通信技术）基础设施和智能终端提供商，致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界。目前，华为约有19.4万名员工，业务遍及170多个国家和地区，为30多亿人提供服务。华为在通信网络、IT、智能终端和云服务等领域为客户提供有竞争力、安全可信赖的产品、解决方案与服务，与生态伙伴开放合作，持续为客户创造价值，释放个人潜能，丰富家庭生活，激发组织创新。华为坚持围绕客户需求持续创新，加大基础研究投入，厚积薄发，推动世界进步。\"