第一部分到底什么是芯片你看到其实有四种东西第一张CPU长这样┌──────────────────┐ │ │ │ CPU 芯片 │ │ │ └──────────────────┘ □□□□□□□□□□□□□□□ 下面一堆金属触点Pin安装到主板。第二张GPU其实也是一块芯片。只是里面晶体管更多。第三张STM32就是大家说的单片机MCU很多都是这种黑色小方块。以前还有这种________ | | -------| |------ -------| |------ -------| |------ |________|两边很多脚。这就是DIP封装。8086就是这种风格。第四张硅晶圆Wafer真正的芯片最开始其实长这样○ 一整块硅片 里面切很多CPU做好以后再切下来变成CPUGPUMCU那芯片到底是什么一句话芯片就是几百万、几千万、几十亿个晶体管Transistor组成的一块硅。而是晶体管 ↓ 与门 ↓ 或门 ↓ 非门 ↓ 与非门 ↓ 寄存器 ↓ 加法器 ↓ ALU ↓ CPU所以CPU不是与非门。CPU里面有几十亿个晶体管。第二部分针脚(Pin)是什么例如STM32__________ PA0 PA1 PB0 PB1 GND VCC TX RX RESET这些脚就是和外界连接。例如摄像头 ↓ GPIO ↓ CPU或者USB ↓ 芯片所以针脚就是芯片和外界交流的接口。第三部分RTL 是什么RTL 全拼Register Transfer Level中文寄存器传输级。很多人第一次听这个名字都会懵。其实非常简单。例如abc;软件里面CPU执行。RTL里面写的是下一拍时钟 寄存器A 寄存器B 寄存器CRTL描述的是硬件如何工作。所以RTL不是程序。它其实是在描述CPU电路。RTL常用语言VerilogSystemVerilogVHDL例如always (posedge clk) begin ABC; end这个不是C语言。这是告诉EDA我要一个加法器。第四部分EDA 是什么EDA全拼Electronic Design Automation中文电子设计自动化。它不是Qt。Qt只是GUI框架。EDA是真正设计芯片的软件。例如软件开发VS2022 ↓ 写C芯片开发Cadence ↓ 写RTLEDA做什么例如RTLABCEDA会第一步综合(Synthesis)↓生成几十万个门电路。第二步布局(Layout)↓放到芯片上。第三步布线(Routing)↓连接所有门。第四步时序分析看看500MHz跑不跑得动。第五步生成光刻文件(GDSII)交给台积电。所以EDA几乎就是芯片工程师的 VS2022 编译器 布局工具 调试工具。第五部分IP核是什么IP全拼Intellectual Property Core中文知识产权核IP Core。例如你要设计CPU。里面需要USBPCIeDDREthernet这些别人早就设计好了。可以买。例如ARM Cortex-A78就是ARM卖给华为。卖给高通。卖给三星。大家买回来直接放芯片里。这就是IP核。不是代码。而是一块已经验证好的硬件设计。第六部分相关名词缩写介绍下面这张表你以后基本都会遇到。缩写全拼干什么CPUCentral Processing Unit中央处理器负责通用计算GPUGraphics Processing Unit图形处理器现在也大量用于AI并行计算MCUMicrocontroller Unit单片机控制家电、汽车、工业设备NPUNeural Processing Unit神经网络处理器专门跑AI模型DSPDigital Signal Processor数字信号处理器处理音频、雷达、通信等ISPImage Signal Processor图像信号处理器把摄像头原始数据处理成可用图像DPUData Processing Unit数据处理器负责网络、存储、安全等数据中心任务TPUTensor Processing Unit张量处理器Google 专门用于 AI 的芯片FPGAField-Programmable Gate Array现场可编程门阵列可反复配置硬件逻辑第七部分ISP 为什么很重要很多人以为摄像头拍出来就是图片。其实不是。真正流程摄像头CMOS ↓ RAW数据 ↓ ISP ↓ 降噪 ↓ 白平衡 ↓ HDR ↓ 锐化 ↓ JPEG ↓ 显示所以ISP其实就是相机里的Photoshop。没有ISP照片全是噪点。第八部分HBM 是什么HBM全拼High Bandwidth Memory中文高带宽内存。普通DDRCPU ↓ DDR距离比较远。HBMGPU ↑↓ HBM 上下堆起来速度快很多。AI训练几乎都靠HBM。第九部分5G、Wi-Fi 芯片是什么其实也是芯片。例如手机里面CPU GPU ISP NPU 5G Modem Wi-Fi 蓝牙 GPS都有自己的芯片。5G负责蜂窝通信。Wi-Fi负责无线局域网。最后把整个芯片世界串起来建议你以后记住这张芯片全景图软件工程师 │ C / Linux │ ──────────────────────────────────── 芯片内部世界 │ RTLVerilog │ EDACadence │ 门电路与/或/非 │ 晶体管Transistor │ ──────────────────────────────────── 芯片产品你能买到的 │ CPU GPU MCU NPU DSP ISP DPU │ ──────────────────────────────────── 应用产品 │ 手机 汽车 AGV 机器人 AI服务器
第一部分到底什么是芯片你看到其实有四种东西第一张CPU长这样┌──────────────────┐ │ │ │ CPU 芯片 │ │ │ └──────────────────┘ □□□□□□□□□□□□□□□ 下面一堆金属触点Pin安装到主板。第二张GPU其实也是一块芯片。只是里面晶体管更多。第三张STM32就是大家说的单片机MCU很多都是这种黑色小方块。以前还有这种________ | | -------| |------ -------| |------ -------| |------ |________|两边很多脚。这就是DIP封装。8086就是这种风格。第四张硅晶圆Wafer真正的芯片最开始其实长这样○ 一整块硅片 里面切很多CPU做好以后再切下来变成CPUGPUMCU那芯片到底是什么一句话芯片就是几百万、几千万、几十亿个晶体管Transistor组成的一块硅。而是晶体管 ↓ 与门 ↓ 或门 ↓ 非门 ↓ 与非门 ↓ 寄存器 ↓ 加法器 ↓ ALU ↓ CPU所以CPU不是与非门。CPU里面有几十亿个晶体管。第二部分针脚(Pin)是什么例如STM32__________ PA0 PA1 PB0 PB1 GND VCC TX RX RESET这些脚就是和外界连接。例如摄像头 ↓ GPIO ↓ CPU或者USB ↓ 芯片所以针脚就是芯片和外界交流的接口。第三部分RTL 是什么RTL 全拼Register Transfer Level中文寄存器传输级。很多人第一次听这个名字都会懵。其实非常简单。例如abc;软件里面CPU执行。RTL里面写的是下一拍时钟 寄存器A 寄存器B 寄存器CRTL描述的是硬件如何工作。所以RTL不是程序。它其实是在描述CPU电路。RTL常用语言VerilogSystemVerilogVHDL例如always (posedge clk) begin ABC; end这个不是C语言。这是告诉EDA我要一个加法器。第四部分EDA 是什么EDA全拼Electronic Design Automation中文电子设计自动化。它不是Qt。Qt只是GUI框架。EDA是真正设计芯片的软件。例如软件开发VS2022 ↓ 写C芯片开发Cadence ↓ 写RTLEDA做什么例如RTLABCEDA会第一步综合(Synthesis)↓生成几十万个门电路。第二步布局(Layout)↓放到芯片上。第三步布线(Routing)↓连接所有门。第四步时序分析看看500MHz跑不跑得动。第五步生成光刻文件(GDSII)交给台积电。所以EDA几乎就是芯片工程师的 VS2022 编译器 布局工具 调试工具。第五部分IP核是什么IP全拼Intellectual Property Core中文知识产权核IP Core。例如你要设计CPU。里面需要USBPCIeDDREthernet这些别人早就设计好了。可以买。例如ARM Cortex-A78就是ARM卖给华为。卖给高通。卖给三星。大家买回来直接放芯片里。这就是IP核。不是代码。而是一块已经验证好的硬件设计。第六部分相关名词缩写介绍下面这张表你以后基本都会遇到。缩写全拼干什么CPUCentral Processing Unit中央处理器负责通用计算GPUGraphics Processing Unit图形处理器现在也大量用于AI并行计算MCUMicrocontroller Unit单片机控制家电、汽车、工业设备NPUNeural Processing Unit神经网络处理器专门跑AI模型DSPDigital Signal Processor数字信号处理器处理音频、雷达、通信等ISPImage Signal Processor图像信号处理器把摄像头原始数据处理成可用图像DPUData Processing Unit数据处理器负责网络、存储、安全等数据中心任务TPUTensor Processing Unit张量处理器Google 专门用于 AI 的芯片FPGAField-Programmable Gate Array现场可编程门阵列可反复配置硬件逻辑第七部分ISP 为什么很重要很多人以为摄像头拍出来就是图片。其实不是。真正流程摄像头CMOS ↓ RAW数据 ↓ ISP ↓ 降噪 ↓ 白平衡 ↓ HDR ↓ 锐化 ↓ JPEG ↓ 显示所以ISP其实就是相机里的Photoshop。没有ISP照片全是噪点。第八部分HBM 是什么HBM全拼High Bandwidth Memory中文高带宽内存。普通DDRCPU ↓ DDR距离比较远。HBMGPU ↑↓ HBM 上下堆起来速度快很多。AI训练几乎都靠HBM。第九部分5G、Wi-Fi 芯片是什么其实也是芯片。例如手机里面CPU GPU ISP NPU 5G Modem Wi-Fi 蓝牙 GPS都有自己的芯片。5G负责蜂窝通信。Wi-Fi负责无线局域网。最后把整个芯片世界串起来建议你以后记住这张芯片全景图软件工程师 │ C / Linux │ ──────────────────────────────────── 芯片内部世界 │ RTLVerilog │ EDACadence │ 门电路与/或/非 │ 晶体管Transistor │ ──────────────────────────────────── 芯片产品你能买到的 │ CPU GPU MCU NPU DSP ISP DPU │ ──────────────────────────────────── 应用产品 │ 手机 汽车 AGV 机器人 AI服务器
