1，鲲鹏处理器

谈 TaiShan 架构之前，得先说说基于其设计的鲲鹏处理器。鲲鹏是华为在通用计算处理器领域布局的重要产品，在正式命名为鲲鹏之前还有一款名为“Hi1610”的试验性产品。

2014年，华为首款基于ARMv8指令集架构的64位自研芯片——并正式以“鲲鹏”命名的鲲鹏912处理器诞生，其被配备于第一台ARM平台服务器华为 TaiShan（泰山）中。除了存储单元外，该处理器具有完整的自主知识产权。

2016年发布的第二代产品鲲鹏916，则成为了业界第一颗支持多路的ARM处理器，并被应用于 TaiShan2280 平衡型服务器和 TaiShan5280 存储服务器等华为服务器产品中。

最终在2019年，业界首款7nm工艺的数据中心级ARM处理器——鲲鹏920横空出世！其诞生标志着鲲鹏系列产品正式进入商用阶段，也就是说接下来该正式和X86架构服务器抢市场了。

鲲鹏920集成了CPU、南桥、网卡、SAS存储控制器等四个芯片，能够释放出服务器更多槽位，用于拓展更多加速部件功能。此外还内置了自研的多种加速引擎，结合全自研的CPU内核，整体算力和能效比皆大幅优于业界标杆。

至此，华为基于ARMv8.2指令集架构自研的 TaiShanV110 架构就该出场了，其通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计，大幅提高了性能。

2，TaiShan 自研架构

由于制裁原因，鲲鹏930和麒麟9100一样都面临遥遥无期的量产难题。但是，就在近日，麒麟9000s却突然出现在国人面前，同时被深扒的，还有那神秘的华为自研CPU微架构。

本来按华为的规划，鲲鹏930处理器的 TaiShanV120 架构将实装超线程技术并将制程工艺升级为5nm。另外，鲲鹏920还有个“阉割版本”名为鲲鹏920s，其主频为2.6Ghz，单核性能与公版A76架构接近。

言及至此，这次麒麟9000s的CPU架构就大概明了了——基本可以确定就是鲲鹏930s的移动版核心，算上超线程技术的话超越A77架构很简单，继续超越A78架构也非难事。

麒麟9000s的CPU大核主频为2.62Ghz，但是其单核性能竟然超过了A78大核主频更高的天玑8100！A78架构相较于A76架构的性能提升幅度接近30%，加上频率的差异，这超线程的收益稳稳超过了30%（符合理论值）。

就这样，移动端第一款ARM超线程处理器正式诞生。十年前曾经有款联想 K900 手机搭载了英特尔的凌动 Z2580 处理器（双核四线程），那是基于X86架构（复杂指令集）的芯片，所以当时那个发烫程度，用过的应该懂。

但是，这次华为用了八核十二线程的处理器，竟然能够压住处理器的发热，单靠那块超巨大VC均热板肯定是不够的，除了精简指令集的先天优势外，剩下的就是华为自研架构之优化了，下面再说说超线程的事情。

3，超线程

CPU中与超线程相关的有两个模块，分别为 Processing Unit（运算处理单元，简称PU）和 Architectual State（架构状态单元，简称AS）。

PU是执行运算的模块（例如加减乘除），AS则是执行逻辑和调度方面操作的模块（例如控制内存访问），而一个CPU核心内一般只会有一个PU和一个AS，这样AS和PU的配合都是一对一的，这就是所谓的“单线程”。

但是，假如将一个CPU核心内的AS增加一个——从而模拟出一个“逻辑核”，这样就变成了两个AS共享一个PU，这就是所谓的“单核双线程”。

那么，超线程技术能解决什么问题呢？下面打个比方。假如将一个CPU核心比喻为一个教室，将AS比喻为课代表，将PU比喻为老师，而那一堆学生就是待处理的任务。

假如学生要提问得通过课代表收提问卡转达给老师，老师再将答案写在黑板上。那么，在课代表收提问卡的时候，老师如果提前在黑板写完了答案，那么剩下的这空闲时间不就浪费了吗？这就是单线程的缺点，CPU核心的算力资源没有被完美挖掘。

但是，假如增加一个课代表，在另一个课代表收提问卡的时候，迅速把其他同学的提问卡递给老师，那么等老师处理完就可以接着再解答另一个课代表所收之提问卡，效率大大提升！

总结：

看完那个超线程的比喻，估计眼尖的会发现一个问题，即老师这样像陀螺一样转个不停就不累的吗？答案是肯定的，对应到实际就是CPU核心的功耗会明显上升（一般在30%左右）。

此外，假如多线程技术面对的是单线程应用，那么就会产生额外开销——单核性能因此会下降5%到15%之间。所以说，超线程这个功能是不能随便乱用的，而是针对那些需要强大并行处理能力的应用才能发挥最大作用。

华为这次的自研微架构在性能上基本是够用的，但是能效方面肯定不会好到哪去。而且制程工艺方面也不能太乐观，这就是Mate60系列堆豪华散热和重新设计机身结构的根本原因。

END