信息的含义和基本特征

信息的含义和基本特征,第1张

问题一:什么是消息的基本特征 消息――只报道事情的概貌而不讲述详细的经过和细节,以简要的语言文字迅速传播新近事实的新闻体裁,也是最广泛、最经常彩的新闻基本体裁。
消息的特点:
1 篇幅较短,内容简明扼要,文字干净利落;
2 常有一段导语,开门见山,吸引读者;
3 通常一事一报,讲究用事实说话;
4 更注重时效,报道快速及时;
5 基本表达方法是叙述
消息由导语、主体、背景和结尾组成
消息的结构方式常用的有倒金字塔、金字塔、散文式三种
消息的分类:
A 按事实性质分为:事件性新闻和非事件性新闻
B 按报道内容分为:经济新闻、社会新闻、人物新闻和政治新闻等
C 按写作特点分为:特写式消息、目击新闻、解释性报道和背景报道
D 按篇幅长短分为:简讯、一句话新闻和标题新闻
E 其他样式的分类,有公报式消息、答记者问
F 西方新闻界对消息的分类:硬新闻、软新闻、纯新闻
G 按不同的写作形式、写作特点,把消息分为四大类:动态消息、经验性消息、综合消息、和述评性消息
事件性新闻――是指以一个独立的新闻事件为核心而展开的新闻报道,其事物变动的时态是突发性或跃进性的。事件性新闻包括大量动态消息、现场特写(新闻素描)等。因具体情况的不同,还可进一步为突出性事件和可预见性事件
非事件性新闻――是指与事件性新闻相区别的新闻报道,即对一段时间或若干空间进而发生的情况、经验或问题等概貌性或阶段性的反映,其时态往往是渐进性的。非事件性新闻包括典型报道、深度报道、经验性消息、述评性消息等等。
动态消息的概念和特点:
动态消息――也称“纯新闻”,是最常见的消息类型。它迅速及时地报道国内外正在发生或新近发生的新闻事实,是反映新事物、新情况、新动向的主要的消息体裁。它有两种不同情形:一种是对刚刚发生的或新近发生的单独事件的报道;另一种是对在较长的一段时间内具有一定持续性变动事件的报道。
特点是:
A 能给人以动态感,强调反映事物的最新动态;
B 讲究“时间”要素,特别注重时效;
C 短小精悍,一事一报。
经验性消息的概念及经验的选择:
经验性消息――是反映某地区或某单位在执行党和国家的路线、方针、政策中,所取得的典型经验、成功做法及其显著效果的一种新闻体裁。它是典型报道的一种,用以推动全局,指导工作。
经验性消息中经验的选择:
1 首先应当具有新闻性
2 要选取新鲜的、富有特点的经验
3 要先取针对性强、能解决当前突出的实际问题的经验
4 要选取具有启边和指导作用的、具有普遍意义的、经过实践检验的比较成熟的典型经验
5 不用面面俱到,抓住最主要的经验
综合消息的概念、特点及写作要求:
综合消息――围绕一个主题思想、从不同侧面概括反映某个事件、问题的全局性情况,或综合报道不同地区、单位具有同类性质又各有特点的多件新闻事实的一种新闻体裁。
综合消息的特点:1不受空间的限制 2由多地、多件新闻事实组成 3从不同侧面表现共同主题 4报道面广,声势大的。

问题二:信息的定义及特征 定义:以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知识或消息
特征:既非物质,也非能量;可识别性、可存储性、可扩展性、
可压缩性、可传递性、可转换性、特定范围有效性

问题三:信息技术的基本含义 人们对信息技术的定义,因其使用的目的、范围、层次不同而有不同的表述: 凡是能扩展人的信息功能的技术,都可以称作信息技术。 信息技术“包含通信、计算机与计算机语言、计算机游戏、电子技术、光纤技术等”。 现代信息技术“以计算机技术、微电子技术和通信技术为特征”。 信息技术是指在计算机和通信技术支持下用以获取、加工、存储、变换、显示和传输文字、数值、图像以及声音信息,包括提供设备和提供信息服务两大方面的方法与设备的总称。 信息技术是人类在生产斗争和科学实验中认识自然和改造自然过程中所积累起来的获取信息,传递信息,存储信息,处理信息以及使信息标准化的经验、知识、技能和体现这些经验、知识、技能的劳动资料有目的的结合过程。 信息技术是管理、开发和利用信息资源的有关方法、手段与 *** 作程序的总称。 信息技术是指能够扩展人类信息器官功能的一类技术的总称。 信息技术指“应用在信息加工和处理中的科学,技术与工程的训练方法和管理技巧;上述方法和技巧的应用;计算机及其与人、机的相互作用,与人相应的社会、经济和文化等诸种事物。” 信息技术包括信息传递过程中的各个方面,即信息的产生、收集、交换、存储、传输、显示、识别、提取、控制、加工和利用等技术。 信息技术是研究如何获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的技术。 “信息技术教育”中的“信息技术”,可以从广义、中义、狭义三个层面来定义。广义而言,信息技术是指能充分利用与扩展人类信息器官功能的各种方法、工具与技能的总和。该定义强调的是从哲学上阐述信息技术与人的本质关系。中义而言,信息技术是指对信息进行采集、传输、存储、加工、表达的各种技术之和。该定义强调的是人们对信息技术功能与过程的一般理解。狭义而言,信息技术是指利用计算机、网络、广播电视等各种硬件设备及软件工具与科学方法,对文图声像各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和。该定义强调的是信息技术的现代化与高科技含量。信息技术的应用包括计算机硬件和软件,网络和通讯技术,应用软件开发工具等。计算机和互联网普及以来,人们日益普遍地使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息(如书籍、商业文件、报刊、唱片、、电视节目、语音、图形、影像等)。在企业、学校和其它组织中,信息技术体系结构是一个为达成战略目标而采用和发展信息技术的综合结构。它包括管理和技术的成分。其管理成分包括使命、职能与信息需求、系统配置和信息流程;技术成分包括用于实现管理体系结构的信息技术标准、规则等。由于计算机是信息管理的中心,计算机部门通常被称为“信息技术部门”。有些公司称这个部门为“信息服务”(IS)或“管理信息服务”(MIS)。另一些企业选择外包信息技术部门,以获得更好的效益。物联网和云计算作为信息技术新的高度和形态被提出、发展。根据中国物联网校企联盟的定义,物联网为当下几乎所有技术与计算机互联网技术的结合,让信息更快更准地收集、传递、处理并执行,是科技的最新呈现形式与应用。

问题四:信息的基本特征中,可共享性是什么意思 我们要知道局域网最大的特点就是可以实现资源的最佳利用,如:共享磁盘设备、打印机等,从而可以在组建的局域网内部互相调用文件,并可在任何一台共享打印机上进行打印;当然我们也可以借助Wingate或Sygate等软件多机共享一台Modem上网;或者通过代理服务器连上Internet,享受非一般的速度。如果你家里有一台以上的电脑,如果你想把你的电脑游戏室升级到网吧,那么你得考虑把它们连成局域网。
别以为很难,其实如果只是组建一个小型的局域网,我们只要添置几块网卡和一些数据线,就可以自己动手“丰衣足食”。我们知道,Win98内置了点到点(pc to pc)的网络配置能力,这使建立小型网络变得简单。如果你的局域网有很多台机,那么您需要一个成熟的网络 *** 作系统来管理网络,例如:WinNT、Netware或Linux等。
串并口通讯联网
如果你只是想把两台装有Windows系列 *** 作系统的PC连接起来,我们可以直接通过计算机的串、并口,利用串、并行通讯电缆(pc to pc),把两台微机连接好后,在Windows的“控制面板/网络”下的“适配器”中选Microsoft的“拨号网络适配器”和“协议”中的“IPX/SPX兼容协议”及“NetBEUI协议”。然后启动“控制面板”,选择“添加/删除程序”,单击“安装Windows程序”,选择“通讯”,单击“直接电缆连接”,再利用Windows安装盘进行安装。安装好后,重新启动计算机。选定一台计算机作主机,在主机“我的电脑”中用右键某一驱动器(如C驱),选择“共享”,选好共享级别。分别在两机的附件中运行“直接电缆连接”,在主机上,选择所用的通讯端口。选另一台作客户机,按提示 *** 作,稍等片刻,联机完成。打开“客户机”桌面上的“网上邻居”,你会发现你不再孤独了,你可通过“网上邻居”访问你的主机,也可以通过“映射网络驱动器”的方法将网络驱动器映射为自己的虚拟物理驱动器,更妙的是如果你所联的主机已经上了局域网,那么你还能通过主机访问所有的网上资源。而且在你访问的同时,并不影响主机的正常工作,这一点对于笔记本电脑的用户尤为有利。
网卡通讯联网
当微机(pc)多于两台的话,就需要用到网卡、网线和集线器(HUB)。如果局域网中没有网卡,就如河流没有桥梁架在两岸一样。网卡是网络接口卡NIC(NETWORK Interface Card)的简称,它是局域网最基本的组件之一。网卡安装在网络计算机和服务器的扩展槽中,充当计算机和网络之间的物理接口,因此可以简单地说网卡就是接收和传送数据桥梁。网卡根据传输速率可分为:10Mbps网卡(ISA 插口或PCI插口)、100Mbps PCI插口网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡和千兆网卡。目前10Mbps ISA插口的网卡仍以其低廉的价格占有市场的一定份额,但由于10Mbps ISA插口网卡的网络传输速率低,且占用大量的CPU资源,只适应于那些对速度要求不高的局域网,因此我推荐用100Mbps PCI插口的网卡或者10Mbps/100Mbps自适应网卡,价格不贵又能够适应于用户比较多,网上传输的数据量大和需要进行多媒体信息传输的应用环境。
在选择网线时要先看你所购买的网卡的接口类型,网卡的接口有两种类型(RJ45和BNC):BNC口是用细同轴电缆作为传输媒介的一种网卡接口。RJ45是采用双绞线作为传输媒介的一种网卡接口,RJ45的接口酷似电话线的接口,但网络线使用的是8芯的接头,使用RJ45的缺点是架设成本高,但安装和维护较为方便,因此>>

物联网的三项关键技术与领域包括,关键技术:传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。领域:公共事务管理(节能环保、交通管理等)、公众社会服务(医疗健康、家居建筑、金融保险等)、经济发展建设(能源电力、物流零售等)。

“物联网”的概念是在 1999 年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。也就是说,物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。

2005 年国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005物联网》, 报告指出, 无所不在的“物联网”通信时代即将来临, 世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网 2008”, 探讨了“物联网”的新理念和新技术与如何将“物联网”推进发展的下个阶段 。

“授权可用”是X86架构和ARM架构的共同点,也是英特尔和Arm公司的护城河。然而,随着RISC-V的崛起,Arm开始坐不住了,因为开源的RISC-V抢夺的就是Arm的市场。

RISC-V架构和ARM架构其实是宿命之战。ARM架构过去被称作进阶精简指令集机器(AdvancedRISCMachine),都是RISC(Reduced Instruction Set Computing ,精简指令集),市场重叠度甚至可以达到100%。
作为精简指令集,RISC-V架构和ARM架构都必将盯着现有的可携带市场以及未来的智能物联网市场。现在是RISC-V蚕食ARM架构的市场,原因在于ARM架构拥有良好的生态系统。然而,在未来这样的优势又能够持续多久呢?

所以,Arm开始着急了。留给RISC-V架构的前路要么是取代ARM架构成为精简指令集的新王,要么被ARM架构彻底边缘化,现有“打官腔”说的“良好共存”想来是万万不会成行的。

Arm自然也不想被温水煮青蛙,每年进步一点点的RISC-V架构现在已经取得了不俗的成绩。

RISC-V联盟在官网上这样讲到,RISC-V是一种开放式ISA(指令集体系结构),为处理器体系结构的创新开创了新纪元。RISC-V基金会由325多家成员公司组成。这是该技术的主要优势。
开源的优势让RISC-V架构吸引了一众有影响力的公司。
我们可以看到,白金会员里面不乏阿里巴巴、三星、美光和谷歌等实力超群的高 科技 公司,而金、银和审计员队列中也有台积电、华为和英飞凌这样在各自领域占据主导地位的大企业。现在这些企业还都是ARM架构的受益者。

当然,这些巨头公司加入RISC-V联盟并非是提前站位然后静观其变,而是投入精力在推动RISC-V走向成熟。

在RISC-V生态中,既有晶心 科技 、Si-Five这样的公司为其打造内核,夯实底层结构,也有阿里巴巴、兆易创新和华米 科技 这样的公司在不断地推出基于RISC-V架构打造的性能领先的处理器产品。

2018年9月17日,华米 科技 正式发布全球智能可穿戴领域第一颗人工智能芯片——“黄山1号”。 “黄山1号”是全球首款集成AI神经网络模块的可穿戴处理器,也是全球首款RISC-V开源指令集可穿戴处理器,拥有AI驱动、闪电性能、苗条功耗三大特点,应用了Always on技术,区别于传统AI,实现了AI从云到端的前移,实时计算无需传输。2019年6月11日,华米 科技 在2019夏季新品发布会上发布了AMAZFIT智能手表2及AMAZFIT米动 健康 手表。AMAZFIT米动 健康 手表正是基于“黄山1号”芯片打造。

2019年7月25日,玄铁910正式发布,这是平头哥半导体成立之后的第一款产品。玄铁910基于RISC-V的处理器IP核,开发者可以免费下载FPGA代码,开展芯片原型设计架构创新。

2019年8月22日,业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice正式发布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品,提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链支持并持续打造RISC-V开发生态。

上述的每一款芯片都极具代表性,而发布时间较为密集,这对于Arm而言已经不是敲醒警钟了,而是警笛长鸣。诚然,就算有了更多的内核以及最新的产品面世,RISC-V架构相较于ARM架构而言还是很稚嫩,毕竟生态系统相差甚远。

中国工程院院士倪光南曾表示,任何一种新兴事物的发展,生态系统的建设是关键。Arm也正是利用这一点在攻击RISC-V架构。但晶心 科技 总经理林志明认为,“这只是给攻击者自己壮胆用的,并没有对RISC-V产生真正的打压,并且,现在攻击开源生态,本身就不会得到任何好处,反倒会产生反作用力。”

令Arm感到恐慌的还有RISC-V未来的潜力,尤其是在智能物联网领域的潜力。在边缘设备的芯片中很多都是以神经网络(NN)硬件进行机器学习,这样就有需求为神经网络配置硬件加速,RISC-V CPU中的ALU(算数逻辑单元) 就可以满足这样的需求。而智能物联网大趋势同样是ARM架构的当下和未来。
在打造RISC-V架构生态系统的过程中,我们可以很明显地感受到一股来自于东方的“神秘力量”,也就是中国芯片公司对于RISC-V架构的推崇和拥护。中国有着巨大的芯片需求,同时中国芯片厂商自己也有需求做大做强,RISC-V架构虽然“军阀割据”但尚未有“一朝天子”,这对于国产芯片厂商而言是莫大的机会。

面对重重危机,Arm已经开始吹响狙击的号角。北京时间2019年10月9日凌晨,Arm宣布在部分CPU内核引入自定义指令功能,即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。这意味着,从2020年开始,使用Cortex-M33内核及之后的Cortex-M CPU内核系列的所有Arm客户都可以免费使用自定义指令功能。

回顾RISC-V那句话,开源是RISC-V架构最大的竞争力,现在Arm打算让其优势不再。当Arm决定主动出击,此时的RISC-V架构也已经是离弦之箭,进了这“八角笼”只会有一个胜者站着出来。

2019年7月3日,平头哥半导体有限公司(以下简称:平头哥)基于810T安全处理器的TEE *** 作系统,正式获得GlobalPlatform(以下简称GP)TEE兼容性认证证书,这标志着平头哥CPU IP高性能处理器成为大陆首家获得认证的CPU IP企业,同时阿里云Link TEE技术助力平头哥810T安全处理器开拓高性能CPU在安防监控、人工智能、机器视觉等领域,全面开启阿里巴巴集团新技术赛道下,面向IC生态发展的云端协同、软硬一体的新时代里程碑。

可信执行环境TEE是一种整合系统硬件与软件的全系统的安全解决方案,其可以保证加载到该环境内部的代码和数据的安全性、机密性以及完整性。GP作为跨行业的国际标准组织,也是全球基于安全芯片的统一基础设施标准制定者,由数百家标准化安全组件成员公司,通过制定支持协作和开放性生态系统的规范来推动信任和安全管理的公认国际标准联盟。帮助芯片及模组厂商规范并共同制定可信执行环境的标准,是TEE产品全球最权威的专业安全性评估机构。

平头哥810T安全处理器全面推进可信安全应用技术的实施,帮助芯片设计及应用解决方案领域的合作伙伴加固其产品。基于阿里云Link TEE技术为用户提供物理上的硬件强隔离,保护用户的密钥证书等安全隐私信息。有效抵御故障注入攻击,算法侧信道攻击,调试接口滥用攻击,固件降级攻击,Cache攻击,调试接口滥用攻击等众多安全防护。

平头哥IoT研究员孟建熠表示:“客户对芯片安全及配套解决方案的诉求日渐紧迫,安全成为未来IoT设备的必备特征。用户希望在不降低算力和不增加硬件成本的前提下实现系统的安全性,硬件支持的TEE技术能够帮助客户很好的解决这个问题。今天在生物认证、电力物联网,工业控制等领域已经开始普及TEE安全技术,未来我们相信有更多的领域会应用该技术。平头哥结合阿里云Link TEE技术提供安全芯片平台与全栈解决方案。”

阿里云智能IoT资深安全专家董侃表示,“阿里云IoT安全部与平头哥进行了多年深入的技术合作与市场共拓,将Link TEE与平台哥的硬件技术进行了深度融合并通过了GP兼容性测试,目前Link TEE已支持平台哥全系列TEE芯片,可为市场提供更低成本的TEE软硬件一体化的安全解决方案。依托于该方案,双方将共拓在智能 汽车 、路测单元、智能终端、智能机器人、区块链可信应用和eSIM等领域的市场。”

平头哥半导体聚焦AI芯片(云计算)和嵌入式CPU研发(物联网芯片)及安全认证技术的研发,利用芯片技术优化物理世界数据的产生、加工和使用,打造新一代云与端协同发展的技术体系。平头哥与阿里云基于物联网安全的合作致力于构建云计算与物联网相互连接,通过两侧释放算力为全球数亿用户的身份认证与安全交易保驾护航。

新兴的物联网(IoT)行业是产品和服务相互补充的集合体,其可实现多个行业的效率和成本优化。虽然它没有垂直定向的价值链,但其横跨了多个行业和市场,如工业自动化、 汽车 、医疗、环境监测等等,在这些行业中的用例也非常多样化。在应用程序的前端也就是终端节点或传感器,它们监视环境条件并将数据传递到链中。这些终端节点将分散在各个行业中。设计处理器的架构基本上是arm等主流独占市场,RISC-V的份额非常少,因此在正常情况下,市场很少去分析相关领域概况。但由于华为事件不断延烧之下,中美贸易战和全球国际环境大变革已经开始, 科技 届已经开始重新审视这两者的关系了。

定制处理器的崛起

记得很早之前有过讨论:未来处理器的战争,COTS(商用现成品或技术)处理器不适合构建这些终端节点,因为后者是特定于应用程序的。而公司一般倾向于定制处理器,因为它可以提供仅组装所需部件的灵活性。这些部件包括模拟传感器,DSP或专有IP等。此外,定制处理器可以显著降低BoM成本和芯片尺寸,从而最大限度地降低功耗。它还有有助于公司将其产品与竞争对手的产品区分开来。总的来说,物联网行业的低入门成本和普遍性将鼓励许多初创公司和小公司为冷门应用程序构建产品。另外,通过定制处理器,这些公司也可以进一步优化成本。

错误的摩尔法则

物联网设备的激增除了可以给定制处理器带来巨大推动之外,另一个影响因素是摩尔定律的可疑存在。五十多年来,摩尔定律一直都是一种自我应验的预言。无论市场是否需要高性能处理器,半导体公司都在努力使这项法则成为事实。所以,始终都有创新者和早期采用者迫切希望使用基于领先流程节点的产品。然而,大众市场需要时间才能对准这些新产品。摩尔法则凭借高性能,低功耗和降低成本来确保技术发挥主导作用。

然而,目前这项法则保证的经济平衡正在失败。 领先的工艺节点设计变得复杂,商业化的前置时间很长,因此成本的平衡并不能成立。对成本优化的追求迫使行业寻找替代方案,因为缩小的节点不再具有经济效益。其实,定制处理器就是答案,因为它可以显着降低BoM成本。数十亿个终端节点不需要领先进程节点,有成熟节点上的自定义处理器就足够了。

ARM的对策

ARM是智能手机处理器市场的垄断者。 在嵌入式和物联网领域,目前并没有主导架构,ARM已经准备好填补这一空白,因为它拥有强大的CPU和IP,可以提供各种功能,性能和价格选择。借助独特的授权商业模式,特别是在Cortex-M0的DesignStart许可,ARM以低成本实现了定制处理器设计,风险更低。该计划对初创公司和小公司非常有用,因为他们可以以低许可成本获得经过验证的架构和IP,并与广泛的IP生态系统,软件支持和硅合作伙伴相结合,可以大大缩短产品推向市场的时间。

那我们如何进一步优化定制处理器的成本呢?

RISC-V

开源软件(OSS)在软件行业的民主化中发挥了至关重要的作用。OSS中最受欢迎的一个例子是一个Linux *** 作系统。OSS以较低的应用成本实现创新和差异化。这使得小公司和初创企业可以基于OSS(如Linux)构建产品。大型开发人员社区支持软件开发,因此不存在供应商锁定或专有技术过时的风险。社区的集体努力确保了一个庞大的生态系统,同时使所有用户受益。Linux已经在嵌入式,PC等各种应用程序中获得了巨大的影响力。随着越来越多的用户开始使用Linux,添加了更多功能和实用程序,网络效应也可以得到很好的利用。

RISC-V将开源运动扩展到CPU ISA。它是一个开源的ISA,免许可证和免版税。也正是由于RISC-V没有任何许可,因此ISA可用于构建定制处理器,且许可成本为零。RISC-V正在逐步建立一个生态系统。在2017年嵌入式电子与工业电脑应用展中,RISC-V通过FPGA解决方案,安全IP,调试基础设施等展示了其庞大的生态系统。

很少有ARM客户已经开始使用RISC-V来设计自定义处理器。现在,SoC设计公司可以以较低成本开发定制处理器,而无需支付许可费用。通过一些NRE投资,这些公司可以开发SoC并在晶圆厂制造。因此,处理器的价格也将低于基于ARM IP的价格。从表面上看,一个理想的候选者很有可能会成为物联网行业的主导ISA。凭借着定制处理器和零许可成本,RISC-V就很像是那个胜利者。

关于RISC-V “免费” 的探讨

Linux在数十亿的产品部署方面非常成功。虽然,在将Linux用于商业产品方面需要相当大的努力和专业知识,但这些好处会远远超过工时。Linux可以提供非常好的灵活性,同时庞大的社区为 *** 作系统提供了良好的生态系统,并为周边设备、第三方软件等提供了广泛的支持。

然而,由于软件和硬件之间的基本差异,开源概念与芯片设计还是有很大的差别。 与需要时间和精力来开发的软件不同,硬件涉及有形组件,需要有人来付费;其次,在测试完硬件、仿真器之后,你还可以多次对软件进行返工。花费相当少的成本,就可以减少时间和精力。但是,硬件中的错误也可能会让你损失一百万美元!处理器的多次迭代可以大幅度地降低成本。总的来说,硬件设计比软件开发更复杂。

让我们来考虑一下开源RISC-V的情况。在SoC中,CPU IP只是其中的一部分; 还需要许多其他物理IP和周边设备。因此,围绕CPU IP需要庞大的IP和EDA生态系统。但你只能在没有许可凭证的情况下获得CPU IP;可是周围的生态系统已经消失了。IP供应商应该看到一个可行的商业案例,以在其产品组合中添加对RISC-V的支持。假设有一个强大的社区支持RISC-V,它提供了构建SoC所需的所有IP和工具。但问题仍然是建立自定义SoC的公司是否会冒使用社区支持的ISA的风险?一旦失败可能导致多个流片,这会增加巨大的成本。总的来说,设计SoC很复杂,需要在实施、物理设计、包装等多个领域具有良好的专业知识。

使用ARM ISA,上面提到的大多数问题都得到了缓解。你可以访问经过验证的IP,强大的生态系统(软件,云服务,安全解决方案,芯片供应商,晶圆厂)和承诺支持,而不是开源ISA提供的社区支持。这样就会大大降低设计复杂性,不过还是需要一些专业的SoC设计来构建定制处理器。

谁将构建基于RISC-V的SoC?

开源的想法具有扰乱性质,因为它为预算有限的公司提供了一个公平竞争的平台,可以与大公司竞争。尽管开源ISA的概念具有革命性,但它可能不会对芯片设计的民主化产生破坏性影响。

在我看来,小型公司和初创公司不太可能在物联网领域寻求一些利基应用,并投入时间,精力和资金来建立基于社区支持的ISA的定制处理器,因为他们必须验证整个系统是否符合他们的规格。相反,使用获得许可的ISA是一个安全的选择,因为他们可以获得经过验证的系统,并辅以强大的生态系统。SoC的多个流片可能会增加大量成本。成熟的ISA具有一些初始成本,这是一个很好的起点,但这不是一个自由的成熟ISA。SoC设计不是他们的核心内容,因此聘请多元化的芯片设计团队可能不是一个务实的决定。由于ARM在整个行业中的广泛应用,设计部分可以外包给一些小公司,这些公司专门从事基于ARM的SoC设计。 EDA工具和晶圆厂成本很高。EDA供应商和晶圆厂已经支持基于ARM的IP;他们应该也看到了增加对RISC-V的支持的经济效益。在RISC-V达到临界大规模应用之前,它就像一个鸡与蛋的情况。多宿主增加了任何公司的成本,无论是晶圆厂,EDA供应商,设计公司还是应用开发商。低产量业务可以吸引更高的租金。所以在构建基于RISC-V的SoC时,必须考虑所有这些成本开销。

SoC设计中的市场领导者肯定会开发基于RISC-V的SoC,因为它可以通过替代ARM来增加购买力。但是,我相信这些公司不会有兴趣与需要定制处理器的小批量客户合作。由于其巨大的开销,使得销售数百万标准化SoC具有很大的商业意义。

综上所述,在我看来,RISC-V在目前的状态下,不能显著破坏半导体市场结构。 与许可实体相比,开源运动的关键优势之一是通过提供足够好的基础,最大限度地减少进入市场的准入门槛。尽管RISC-V将以低成本提供构建定制SoC的灵活性,但生态系统尚未准备好接受它。整个半导体行业需要同步进行才能使RISC-V成功。

结论

在这种国际大环境下,相信RISC-V会足够聪明,可以预见以上的问题并抓住这个风口,而且许多问题本来已经在内部得到解决。在我看来,RISC-V应该专注于一个部分,如物联网终端节点或其他东西,然后为这个细分市场提供一个引人注目的完整解决方案,以及整体生态系统,而不是专注于整个物联网和嵌入式行业。一旦他们在一个细分市场中实现大规模应用,就更容易传播到其他细分市场,因为新用户有一个很好的案例研究或案例可供选择。

ARM还需要做什么才能被视为嵌入式和物联网领域的领导者?我对此没有任何答案,因为从外部角度来看,ARM现在看起来相当不错,具有庞大的安装基础,未来也有很好的上升趋势。不过将DesignStart许可证扩展到其他Cortex-M IP将是进一步应用的不错选择。然而,主要的核心应该还是OS支持,云服务,安全性,IP,调试工具链,EDA,硅合作伙伴等强大的生态系统。所有这些都在以低成本构建基于定制处理器的产品方面发挥着至关重要的作用。

低成本和定制通常是互斥的。任何针对这两端的ISA都将在物联网行业中发挥主导作用。当然,随着RISC-V基金会成立,已有不少企业与研究机构的加入RISC-V 阵营,探寻未来RISC-V 的可行性。目前参与的企业有IBM、NXP、Western Digita、辉达、高通、三星、Google、特斯拉、华为、阿里巴巴等200 多家,而中美 科技 战也许就是这种模式崛起的催化剂,很多年以后来看, 科技 史上给这个时刻记下重重的一笔。



开发人员基于指令集架构(ISA),使用不同的处理器硬件实现方案,来设计不同性能的处理器,因此 ISA 又被视作 CPU 的灵魂。我们可以将指令集架构理解为一个抽象层,它是处理器底层硬件与运行在硬件上的软件之间桥梁和接口。


图1 指令集架构




指令集架构 分为 复杂指令集 (Complex Instruction Set Computer,CISC )和精简指令集 (Reduced Instruction Set Computer,RISC)架构。


CISC 架构不仅包含了处理器常用的指令,还包含了许多不常用的特殊指令;在 CPU 发展早期,CISC 曾是主流,可以使用较少的指令完成 *** 作;但随着越来越多的特殊指令被添加到 CISC 架构中,常用的典型程序运算过程中用到的指令仅占指令集的20%,80%的指令则很少用到,而这些很少用到的指令让 CPU 的设计变得极其复杂,大大增加了硬件设计的时间成本和面积开销。


RISC 架构只包含处理器常用的指令,对于不常用的 *** 作,通过执行多条常用指令的方式来达到同样的效果。因而在 RISC 架构诞生后,所有现代指令集都选择使用 RISC 架构。



自 CPU 于上世纪 60 年代问世,已发展几十年,有几十种不同的指令集架构相继诞生或消亡。这里挑选 8 个主流架构,简要概括如下表:


CPU主要有三大应用领域,即服务器领域、PC领域和嵌入式领域。

1) 移动领域 :如智能手机,市场规模有望超过 PC 领域,几乎为 ARM Cortex-A 系列垄断;

2) 实时(Real Time)嵌入式领域 :ARM 架构占较大市场份额;

3) 泛嵌入式领域 :强调低功耗、低成本和高能效比,芯片主要是微控制器或微处理器,市场应用极为分散,但基数庞大,尤其在进入物联网时代。ARM Cortex-M 系列是市场主流





从 CPU 的应用场景,我们可以观察到 CPU 应用场景的拓宽和激增,有三个主流时代,从 PC 时代跨越到移动时代,再延展到物联网时代,恰好映射到 CPU 三大架构,权且看做 CPU 之三生三世。


一生一世:x86 架构是服务器领域/PC 领域的权贵。 Intel 和 AMD 是 x86 处理器芯片的主要提供商,历经数代发展,从最初的 16 位发展至如今的 64 位。Intel 通过内部“微码化”克服了 CISC 架构的部分缺点,并凭借不断提升的 CPU 设计水平和工艺制造水平,使其在性能上保持遥遥领先,加之 Wintel 的成功商业联盟,不仅在 PC 领域占据统治性地位,还击败了 IBM 和 Sun 公司,拥有超 90% 的服务器市场份额。



Intel/AMD 作为芯片公司,x86 架构是其生命线,授权费用极高,还可对有威胁的竞争对手停止授权。故而,采用 x86 架构开发被戏称为“权贵的 游戏 ”。


二生二世:ARM 架构是移动王者。 ARM 公司的商业模式以开放共赢为基本原则,通过基础架构授权、内核 IP 授权等方式盈利。ARM 积极推动生态建设,以 ARM 统一制定的标准规范将上下游软硬件企业纳入其生态系统。随着近 10 多年移动应用的快速发展,尤其是智能手机的兴起,ARM 迅速成为移动世界的王者。


进击的 ARM 不仅凭借 Cortex-A 系列在手持设备领域无敌,还以 Cortex-R 系列和 Cortex-M 系列在实时嵌入式领域和泛嵌入式领域成功部署。ARM 三大细分产品:

“移动王者” Cortex-A 系列 是一组用于高性能低功耗微控制器领域的 32 位和 64 位 RISC 处理器系列,内置存储器管理单元(Memory Management Unit,MMU),可支持 *** 作系统的运行。 32位系列 包括 Cortex-A5,Cortex-A7,Cortex-A8,Cortex-A9,Cortex-A12,Cortex-A15,Cortex-A17 和 Cortex-A32。 64位系列 包括 Cortex-A35,Cortex-A53,Cortex-A57,Cortex-A72,Cortex-A73。


值得一提的是,Cortex-A8 首批芯片量产时,3G 网络问世,踩上了智能手机的潮点;之后,Cortex-A9 催生了智能手机的井喷期,成为智能手机内核标配,自此,Cortex-A 系列进入年均一款的“下饺子”开挂模式。Cortex-A 系列的先机与成功,奠定了 ARM 在移动领域的王者地位,在移动领域构筑了城宽池深的软件生态环境。目前,ARM 架构已应用到全球 85% 的移动设备中,其中超过 95% 的智能手机处理器是基于 ARM 架构。


ARM Cortex-A 系列一统移动江山后,与高通、谷歌、微软等合作伙伴逐步形成强强生态联盟,将进军传统 x86 架构 PC 与服务器市场定为下一步发展目标。


“小个子有大力量”的 Cortex-M 系列 是一组用于低功耗微控制器领域的32位 RISC 处理器系列。包括 Cortex-M0,Cortex-M0+,Cortex-M1,Cortex-M4(F),Cortex-M7(F),Cortex-M423,Cortex-M33(F)。Cortex-M 系列的应用场景虽不像 Cortex-A 系列光芒四射,但在物联网设备激增的万物智联时代,需求量巨大。


自2007年,诸如意法半导体、恩智浦等多家半导体公司持续推出基于 Cortex-M 内核的微控制器;国内厂商也纷纷入场,抢夺物联网市场,特别是 2020 年Q4 至今的缺货潮中,国产替代风起云涌。众多微控制器厂家中,尤以意法半导体公司的 STM32 产品系列最全、生态建设最完善。


三生三世:粉墨登场的 RISC-V。 RISC-V 架构是一种全新的指令集架构,2010年始于加州大学伯克利分校。“V”除了表示从 RISC-I 开始的第五代指令架构外,还有变化(Variation)和向量(Vector)的含义。


2015年,RISC-V 基金会成立并开始正式运作。作为非盈利性组织,RISC-V 基金会负责维护标准的 RISC-V 指令集手册和架构文档,并促进 RISC-V 架构的发展,将其 推向开源,不仅成为一种完全开放的指令集,可以被任何学术机构或商业组织自由使用;还要成为一种真正适合硬件实现且稳定的标准指令集。


源起名校、兴于开源的 RISC-V 架构,相比 ARM 架构,具有灵活的扩展性,指令集的设计考虑了小型、快速、低功耗的实际应用场景,但并未对特定的微架构做过度设计,是第一个可根据具体场景选择适合的指令集的指令集架构。RISC-V 指令集可满足从微控制器到超级计算机等不同复杂程度的处理器设计需求,极大地拉低了 CPU 设计准入门槛,并显著降低芯片开发成本。


RISC-V 架构利于我国工业体系中“少数短板”之一 —— 芯片的发展,商业公司可基于开源架构开发其自主可控的商业 IP,如我国 RISC-V 系先行者平头哥和芯来 科技 。同时,该架构能够适应由 5G 和人工智能催生出的碎片化计算需求,有望成为物联网时代的主要抓手。


指令集架构的生态建设,需要付出昂贵的教育成本和接受成本,教育成本取决于人们的普遍熟悉程度,接受成本取决于人们愿意投入的时间。RISC-V 生态初成,海外有 RISC-V 基金会的积极推动,国内很多地区政府也将 RISC-V 指向为国产芯片架构发展的主要方向,并推出一系列鼓励措施。随着采用 RISC-V 架构的芯片越来越多,尤其是完全国产芯片的问世,产学研市场对 RISC-V 芯片应用有了越来越多的需求,中国 RISC-V 产业生态日渐成熟。

诠释PC总线
从英特尔奔腾到奔腾Ⅲ,主板上的芯片组的结构和作用都没有太大的变化,一般分成2部分,由2块集成芯片组成,通过专用总线进行连接,这就是我们所称的“桥”,简单地来说桥就是一个总线转换器和控制器。它实现各类微处理器总线通过一个PCI总线进行连接的标准,可见,桥是不对称的。在桥的内部包含有兼容协议以及总线信号线和数据的缓冲电路,以便把一条总线映射到另一条总线上。
目前流行的主板上2块桥,一块负责与CPU、主存连接,另一块与ISA,PCI总线上的各种板卡、键盘、鼠标等输入/输出电路进行连接。我们习惯上将与CPU连接的芯片称为北桥,与I/O设备连接的芯片称为南桥。为了更好的了解微机的硬件知识,本文就微机总线做以下简单介绍。
一、 总线
所谓总线,笼统来讲,就是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)的信号线。计算机的总线都是有特定的含义。如“局部总线”、“系统总线”等。
二、 总线分类
按性质和应用来划分,一般将总线划分为3类:
① 局部总线
在以Windows为代表的图形用户接口(GUI)进入PC机之后,要求有高速的图形描绘能力和I/O处理能力。这不仅要求图形适配卡要改善其性能,也对总线的速度提出了挑战。实际上当时外设的速度已有了很大的提高,如硬磁盘与控制器之间的数据传输率已达10MB/s以上,图形控制器和显示器之间的数据传输率也达到69MB/s。通常认为I/O总线的速度应为外设速度的3~5倍。因此原有的ISA、EISA已远远不能适应要求,而成为整个系统的主要瓶颈。
局部总线是PC体系结构的重大发展。它打破了数据I/O的瓶颈,使高性能CPU的功能得以充分发挥。从结构上看,所谓局部总线是在ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线或管理层。这样可将一些高速外设,如图形卡、硬盘控制器等从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上,使之与高速的CPU总线相匹配。
而采用PCI总线后,数据宽度升级到64位,总线工频率为333MHZ,数据传输率(带宽)可达266MB/S。所以采用PCI总线大大解决了数据的I/O瓶颈,使计算机更好地发挥性能。
② 系统总线
这是微机系统内部各部件(插板)之间进行连接和传输信息的一组信号线。例如ISA总线。由于它只具有16位数据宽度,最高工作频率为8MHz,所以数据传输速率只能达到16MB/S。我们可以比较一下ISA总线与PCI总线带宽(数据传输率),就知道为什么现在的主板开始逐渐淘汰ISA插槽,如升技BF6主板有6个PCI插槽一个ISA插槽。
③ 通信总线
通信总线是系统之间或微机系统与设备之间进行通信的一组信号线。 三、 总线主要性能比较
评价一种总线的性能主要注意以下几个方面参数
A、 总线时钟频率:总线的工作频率,以MHZ表示,它是影响总线传输速率的重要因素之一。
B、 总线宽度:数据总线的位数,用位(bit)表示,如总线宽度为8位、16位、32位和64位。
C、 总线传输速率:在总线上每秒钟传输的最大字节数MB/S,即每秒处理多少兆字节。那么我们如何通过总线宽度和总线时钟频率来计算总线传输速率(带宽)。
传输速率=总线时钟频率x总线宽度/8
如升技BF6主板,PCI总线总线宽度16位,当总线频率66MHZ,总线数据传输速率=66x18/8(MB/S)=133(MB/S)。
为了更好地理解总线带宽、总线位宽、总线工作时钟频率的关系,我们举个比较形象的例子,高速公路上的车流量取决于公路车道的数目和车辆行驶速度,车道越多、车速越快则车流量越大;总线带宽就象是高速公路的车流量,总线位宽仿佛高速公路上的车道数,总线时钟工作频率相当于车速,总线位宽越宽、总线工作时钟频率越高则总线带宽越大。当然,影响总线性能的参数还有很多,如其同步方式、负载能力、信号线等等,但以上所介绍的三个是其重要参数
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PCI总线
PCI技术规格简介
从1992年创立规范到如今,PCI总线已成为了计算机的一种标准总线。由PCI总线构成的标准系统结构如图一所示。
PCI总线取代了早先的ISA总线。当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡的AGP总线,与现在PCI Express总线,但是PCI能从1992用到现在,说明他有许多优点,比如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。在这里我们对PCI总线做一个深入的介绍。
从数据宽度上看,PCI总线有32bit、64bit之分;从总线速度上分,有33MHz、66MHz两种。目前流行的是32bit @ 33MHz,而64bit系统正在普及中。改良的PCI系统,PCI-X,最高可以达到64bit @ 133MHz,这样就可以得到超过1GB/s的数据传输速率。如果没有特殊说明,以下的讨论以32bit @ 33MHz为例。
一、基本概念
不同于ISA总线,PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处是,一方面可以节省接插件的管脚数,另一方面便于实现突发数据传输。在做数据传输时,由一个PCI设备做发起者(主控,Initiator或Master),而另一个PCI设备做目标(从设备,Target或Slave)。总线上的所有时序的产生与控制,都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输,这就要求有一个仲裁机构(Arbiter),来决定在谁有权力拿到总线的主控权。
32bit PCI系统的管脚按功能来分有以下几类:
系统控制: CLK,PCI时钟,上升沿有效
RST ,Reset信号
传输控制: FRAME#,标志传输开始与结束
IRDY#,Master可以传输数据的标志
DEVSEL#,当Slave发现自己被寻址时置低应答
TRDY#,Slave可以转输数据的标志
STOP#,Slave主动结束传输数据的信号
IDSEL,在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号
地址与数据总线: AD[31::0],地址/数据分时复用总线
C/BE#[3::0],命今/字节使能信号
PAR,奇偶校验信号
仲裁号: REQ#,Master用来请求总线使用权的信号
GNT#,Arbiter允许Master得到总线使用权的信号
错误报告: PERR#,数据奇偶校验错
SERR#,系统奇偶校验错
当PCI总线进行 *** 作时,发起者(Master)先置REQ#,当得到仲裁器(Arbiter)的许可时(GNT#),会将FRAME#置低,并在AD总线上放置Slave地址,同时C/BE#放置命令信号,说明接下来的传输类型。所有PCI总线上设备都需对此地址译码,被选中的设备要置DEVSEL#以声明自己被选中。然后当IRDY#与TRDY#都置低时,可以传输数据。当Master数据传输结束前,将FRAME#置高以标明只剩最后一组数据要传输,并在传完数据后放开IRDY#以释放总线控制权。
这里我们可以看出,PCI总线的传输是很高效的,发出一组地址后,理想状态下可以连续发数据,峰值速率为132MB/s。实际上,目前流行的33M@32bit北桥芯片一般可以做到100MB/s的连续传输。
二、即插即用的实现
所谓即插即用,是指当板卡插入系统时,系统会自动对板卡所需资源进行分配,如基地址、中断号等,并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的ISA板卡,需要进行复杂的手动配置。
实际的实现远比说起来要复杂。在PCI板卡中,有一组寄存器,叫"配置空间"(Configuration Space),用来存放基地址与内存地址,以及中断等信息。
以内存地址为例。当上电时,板卡从ROM里读取固定的值放到寄存器中,对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。 *** 作系统要跟据这个信息分配内存,并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似。
三、中断共享的实现
ISA卡的一个重要局限在于中断是独占的,而我们知道计算机的中断号只有16个,系统又用掉了一些,这样当有多块ISA卡要用中断时就会有问题了。
PCI总线的中断共享由硬件与软件两部分组成。
硬件上,采用电平触发的办法:中断信号在系统一侧用电阻接高,而要产生中断的板卡上利用三极管的集电极将信号拉低。这样不管有几块板产生中断,中断信号都是低;而只有当所有板卡的中断都得到处理后,中断信号才会回复高电平。
软件上,采用中断链的方法:假设系统启动时,发现板卡A用了中断7,就会将中断7对应的内存区指向A卡对应的中断服务程序入口ISR_A;然后系统发现板卡B也用中断7,这时就会将中断7对应的内存区指向ISR_B,同时将ISR_B的结束指向ISR_A。以此类推,就会形成一个中断链。而当有中断发生时,系统跳转到中断7对应的内存,也就是ISR_B。ISR_B就要检查是不是B卡的中断,如果是,要处理,并将板卡上的拉低电路放开;如果不是,则呼叫ISR_A。这样就完成了中断的共享。
通过以上讨论,我们不难看出,PCI总线有着极大的的优势。而近年来的市场情况也证实了这一点。
添加:
1991 年下半年,Intel 公司首先提出了PCI 的概念,并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC 等100 多家公司成立了PCI 集团,其英文全称为:Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(外围部件互连专业组),简称PCISIG。PCI 有32 位和64 位两种,32位PCI 有124 引脚,64 位有188 引脚,目前常用的是32 位PCI。32 位PCI 的数据传输率为133MB/s,大大高于ISA。
PCI 总线的主要性能
(1) 支持10 台外设
(2) 总线时钟频率333MHz/66MHz
(3) 最大数据传输速率133MB/s
(4) 时钟同步方式
(5) 与CPU 及时钟频率无关
(6) 总线宽度 32 位(5V)/64 位(33V)
(7) 能自动识别外设


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