看懂芯片原来这么简单

内容摘要

本书是介绍芯片知识的科普漫画图书，内容来源于华为麒麟公众号中的热门科普漫画“看懂芯片原来这么简单”系列。

全书通过漫画的形式串联起一个个主题故事，晦涩的芯片知识则由拟人化的“元器件”们徐徐道来，带领读者轻松了解“点沙成芯”的奥秘。全书共分为三个部分，首先介绍芯片的设计与制造，解读芯片的基本概念；然后剖析芯片内部结构，解读CPU、GPU、ISP、NPU等核心部件的功能与作用；最后解读旗舰芯片部分功能的实现方式，如连接芯片们“成团出道”、ISP+NPU硬件级协同等芯片设计领域的知识。本书中没有长篇累牍的技术介绍与理论知识，而是以生活场景作为触点，结合终端体验来阐释芯片原理。对于广大读者朋友来说，这种方式可以帮助大家更轻松地了解芯片科学，感受芯片内的广袤世界。

序

集成电路（又称芯片）技术，是社会发展必不可缺的重要技术。大至工业制造、机械设备、物流运输，小至电视机、计算机、手机、智能家居产品，底层都有芯片技术支撑，一颗颗小小的芯片，让我们的生活变得更加智能。随着5G、人工智能、物联网、自动驾驶、大数据、云计算、智慧城市等新兴领域的蓬勃发展，芯片将扮演更加重要的角色，推动人类社会的加速变迁与发展。发展具有自主知识产权的芯片技术是我们中华民族复兴道路上必须迈过的坎儿。

可以说，芯片是信息产业的基础和核心，芯片产业是国民经济和社会发展的战略性、先导性产业。近年来，我国芯片产业快速发展，在设计、制造、特色工艺的技术研发等方面不断取得突破，和国际先进水平之间的差距也越来越小。这得益于国家政策的大力推动，同时离不开一代又一代科学家、工程师的勤勉与奉献，当然也少不了那些有实力，始终保持科技创新活力的芯片企业的奋斗。华为麒麟芯片在5G和AI等关键技术上实现了领先，为我国电子产品设计等产业的发展提供了驱动力。

虽然我国芯片产业前景光明，但由于产业技术基础薄弱，我们在人才培养、研发力量、自主专利技术等方面都存在一定的滞后性，加上芯片研发需要充足的资金和周期，所以在相当长的时间内，我们和国际先进水平之间还会保持追赶状态。但要建设科技强国，攻克芯片难题是必经之路，我们要坚定不移地走自主研发的道路。芯片开发是一项长期的、系统的、跨学科的工程，我们必须在自主研发的基础上，保持开放心态，学习全球的优秀技术和研发经验，才能大大缩短我国芯片技术在发展自主研发道路上的距离和时间。

所幸，现在越来越多的年轻人对集成电路科学和技术感兴趣，很多人不仅热爱科技，而且有很好的创造力和想象力，我们应该提供更好的土壤，让更多人能走近芯片、认识芯片，甚至未来能投身到芯片技术研究和创新中去。

看懂芯片原来这么简单（漫画版）》作为一本芯片科普书，采用了漫画这样一种非常不错的科普形式，进一步拉近了读者与芯片之间的距离。在本书中，没有长篇累牍的技术介绍与理论知识，反之，晦涩的芯片知识被生动形象的“拟人元器件”们徐徐道来，不仅通俗易懂，也相当有趣。希望广大科技爱好者、关心芯片技术发展的社会大众，能够借助这一类科普书，打开芯片的大门，感受芯片的广袤世界和小小芯片的无穷力量。

第一部分 概念篇：初识芯片

第一章 芯片是什么？了解芯片的前世今生

专业词汇拓展

①晶体管：

一种半导体元器件，通过不同的电路连接方式可以实现开关、稳压、电信号放大、调制等多种功能。晶体管是芯片中使用最多的元器件，一块现代芯片上通常有几亿至几百亿个晶体管，这些晶体管和其他电路元器件共同构成了不同功能的电路，从而实现芯片的各种功能。

②SoC：

片上系统（SoC，System on Chip），表示一块芯片中包含了具备不同功能的集成电路模块，它们构成了一个完整的系统，使得芯片的功能大大增强。

③集成：

利用微电子技术将大量电路元器件连接在一起构成具有特定功能电路的过程。一块芯片中可能包含几类不同功能的集成电路。

④封装：

芯片制造的最后阶段，利用塑料、树脂、陶瓷或合金等材料将芯片的核心晶圆电路部分保护起来，防止晶圆受到物理损坏或化学腐蚀，同时在包装上提供与晶圆电路相连的引脚，用于连接外部电路。封装完成之后就可以通过引脚对芯片的各项性能参数进行测试。

⑤能效：

能源效率的缩写，表示电子元器件发挥的实际作用与所消耗的能量之间的比值。能效越高，表示芯片在同等能源供应下，能够进行更多运算，对于手机来说则能够大大提升续航能力。

⑥板级面积：

表示芯片在电路板上所占的面积，芯片所占面积越小，电子设备（例如手机）就能够在一定大小的电路板上容纳更多芯片，从而实现更多或更强的功能。

⑦EUV：

极紫外光（EUV，Extreme Ultraviolet），用极紫外波段的光进行曝光的光刻工艺是极紫外光刻（EUVL，Extreme Ultraviolet Lithography），它是当前最先进的微电子电路加工技术，能够实现5nm工艺集成电路的加工制作。

⑧Modem：

调制解调器，一种数字通信中进行数字信号和模拟信号双向转换的元器件。手机中的Modem主要负责将手机和无线通信网络相连，实现电话、短信、上网等联网功能中的信号转换。

第二章 探索内“芯”世界，芯片是如何设计的？

如今，手几的功能越来越丰富，通话、拍照、玩游戏、听音乐等都被高度集成在一掌可握的移动设备中，为人 们带来便捷的科技体验。助力实现这一切的就是我们今天的主角——小身材大能量的集成电路芯片 （ IC 芯片 ） 。

在指尖大小的集成电路芯片中，有上百亿个晶体管在发挥着以往巨型电路的作用。更加精密的设计与工艺，让集成电路芯片的能耗更低、性能更强，让智能手机、智能手表等便携式移动设备成为可能。

“ 容纳了上百亿个晶体管的芯片，很难用简短的篇幅讲清。但从芯片的构建原理来看，其本质与建筑是非常类似的，只不过房屋是由地基和钢筋水泥组成的，而芯片是由硅晶圆 ④及电路组成的。“

再详细的讲解也不如亲身体验，请和麒麟君前往 “ 麒麟精装房屋设计中心 ” ，一起探索关于芯片设计的 “ 模拟人生 ” 吧。

专业词汇拓展

①芯片园：

英文Foundry原意为铸造厂，在半导体行业中则代指专门的晶圆加工厂。它们不进行集成电路设计，只负责进行集成电路制造和晶圆加工。

②工艺库：

由晶圆加工厂商提供的集成电路设计范例，用于帮助集成电路工程师进行电路设计。由于各家厂商的加工生产技术各不相同，因此在电路设计过程中需要注意的问题也各不相同。

③Floorplaning：

布局规划，集成电路设计中的一个步骤，在实现了初步的电路功能之后，需要确定各个功能模块在芯片中的具体位置，以便更好地将它们连接起来实现芯片功能。

④硅晶圆：

用于加工集成电路的高纯度硅片。可以通过蚀刻、掺杂其他元素形成大量的半导体元器件，从而构成高集成度的半导体电路。

⑤4K：

屏幕显示分辨率的一种规格，横向共有3840个像素，纵向共有2160个像素，总计约830万个像素。像素越多，屏幕上能够显示的图像就越清晰。类似的常见分辨率规格还有2K（2048像素×1080像素）、FHD（1080p、1920像素×1080像素）、HD（720p、1280像素×720像素）等。

⑥HDR image：

高动态范围成像技术（HDR image，High Dynamic Range image），相比于一般的数字成像，HDR图片或视频的曝光动态范围更大，从而能够表现出不同等级的亮度，使得数字图像显得更加真实。

⑦架构：

芯片设计方式的一种总结性描述，不同架构的芯片在执行运算时的实现方式略有不同，因此架构对于外围应用的开发至关重要。当前主流的芯片架构包括X86、ARM、RISC-V、MIPS等。

华为达芬奇架构：

华为达芬奇架构是华为自研的面向AI计算特征的全新计算架构，具备高算力、高能效、灵活可裁剪的特性，是实现万物智能的重要基础。

⑧NPU：

神经网络处理器（NPU，Neural-Network Processing Unit），专门用于硬件加速人工智能相关计算（例如人工神经网络、机器视觉、机器学习）的微处理器，相比于利用CPU进行此类计算，利用NPU能够获得更高的能效和运算能力。

⑨CPU：

中央处理器（CPU，Central Processing Unit），现代计算机的主要组成部分，负责执行计算机指令并进行数据的计算，具有控制外围设备的功能。

⑩GPU：

图形处理器（GPU，Graphics Processing Unit），计算机中用于辅助进行图形运算的微处理器，通常以独立芯片的形式存在于计算机中，手机上则通常和CPU处于一个芯片中构成SoC。

⑪接口信号：

芯片中不同模块在进行计算时可能需要交换一定的信息，这些信息所使用的传输格式规范即称为接口信号。⑫模块架构：这里的架构不同于之前的芯片架构，指的是芯片中各种功能模块集成电路的组成，例如加法运算单元的数量、指令运行的周期、处理器的核心数量等。

⑫模块架构：

这里的架构不同于之前的芯片架构，指的是芯片中各种功能模块集成电路的组成，例如加法运算单元的数量、指令运行的周期、处理器的核心数量等。

⑬ESL：

电子系统级（ESL，Electronic System-Level），芯片设计中的一个层级，指根据芯片需要实现的功能，利用高级编程语言对芯片进行描述，经过ESL建模之后可以将芯片划分成不同的功能模块，并大致明确各个模块所需的功能单元。具体单元的实现则由寄存器传输级（RTL，Register Transfer Level）设计实现。

⑭门电路：

数字电路中用于进行最基本逻辑运算的最小单位。常见的逻辑运算包括与、或、非、异或等，对应的则有与门电路、或门电路、非门电路、异或门电路等。门电路可以通过电阻、电容、二极管、三极管等电路元器件构成。在芯片上利用电路元器件构成大量的逻辑门电路并相互连接，最终实现芯片的运算功能。

⑮寄存器传输级设计：

寄存器传输级（RTL，Register Transfer Level）设计，集成电路设计中ESL建模的下一步，主要负责将芯片中的功能单元所需要进行的计算利用逻辑运算方式描述出来，这样在后续设计中就可以利用逻辑门电路对相关运算进行实现，从而实现芯片的物理电路设计。

⑯时序：

也叫时钟信号，用于驱动数字电路中的触发器、计数器、寄存器等时序逻辑器件。这类器件通常具有储存和记忆功能，因此时序的准确性对于芯片正确发挥作用至关重要。

⑰硬件描述语言：

用于描述电子电路（尤其是数字电路）的功能、行为的语言，能够在寄存器传输级、逻辑门级等多个层级上对数字电路进行描述，并能够进行仿真验证电路的功能。常用的硬件描述语言包括Verilog、VHDL等。

⑱EDA：

电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation），通过软件的方式帮助芯片设计师完成超大规模集成电路的设计、集成、验证、物理设计等过程。

⑲面向对象：

一种程序设计方法，通常与面向过程的程序设计对比。在面向对象的设计中，通常将数据和计算方法看作一个整体来看待，从而能够更方便地进行完整的系统建模，并且更易于描述事物的自然运行模式。

⑳仿真器：

用于测试、验证芯片功能的软件或硬件，可以帮助芯片设计师测试芯片的功能、性能参数等。

㉑Netlist：

指的是网表或连线表，在完成了寄存器传输级（RTL，Register Transfer Level）设计之后，需要将逻辑运算利用基础门电路进行实现，这时候描述门电路之间连接的即是网表。

㉒GDS：

物理版图（GDS，Graphic Display Systems），经过重重设计之后最终确定的集成电路设计的平面描述，在上面描述半导体掺杂、蚀刻、打孔的位置等信息。代工厂进行芯片加工时是按照物理版图进行的。

㉓Tapeout：

指的是流片或出片，芯片设计完成之后，交付加工厂进行生产的最后一个阶段。通常在这个阶段中，各类设计均为最终版，但是由于芯片设计的复杂性，在最终量产之前会在流片阶段生产少量芯片进行测试。如果通过测试，就可以按照设计进行量产了。

㉔回片：

在流片过程中，如果需要进行设计上的修改，之后重新进行流片，这个过程就叫作回片。

㉕裸片：

裸Die、裸晶圆、裸晶片，指经过加工之后具备了集成电路功能的硅晶片，但此时晶圆上还不具备引脚，因此无法与外部电路连接发挥作用，需要经过封装、测试之后才能成为可以接入电路的芯片。

㉖蚀刻：

利用化学手段对硅晶圆表面进行腐蚀，去除不需要的部分，这样去除的部分就可以用于掺杂其他元素形成半导体元器件了。而具体蚀刻的部分则需要通过光刻进行确定。

㉗光刻：

在硅晶圆上利用光刻胶绘制集成电路图样的过程，通过光照的方式腐蚀光刻胶，从而确定需要蚀刻的部分，并最终构成大规模的集成电路。

㉘光刻胶：

也叫光阻或光阻胶，一种对光敏感的混合液体，用于在硅晶圆上绘制集成电路图样。光刻胶在经过紫外线（UV）、极紫外（EUV）光等光照或辐射后，自身的溶解度会发生变化，从而通过光照区域的选择即可构成不同的区域。

㉙掩膜：

即集成电路的底片，上面描绘的图形可以用于在光刻过程中确定需要腐蚀和保留的区域。

㉚切片：

将经过光刻、蚀刻的完整硅晶片进行切割，形成单个裸晶圆的过程。

第二部分 基础篇：解构芯片

第三章 存储器（Memory）：数据们的安身之处

通信领域的 “ 扛把子选手"有很多，如基带 ② 、射频芯片③，今天我们先来科普手机中的一个重要部件——存储器。

作为数据的载体，存储器是任何电子设备中都必不可少的单元。然而手机中看似最 “ 明码标价 ” 的部分，却是科技小白们的知识盲点。

如何分辨内存和闪存，准确喊出它们的名字呢？其实很简单，请见下页图。

内存和闪存分别起什么作用呢？如果用玩具工厂的生产流程来比喻，手机中的核心部件 CPU 、内存、闪存之间的关系如下所示。

工作台的内存决定了工厂能够同时制多少玩具（ 同时运行的 App 数量 ） ，并且工作台在工作时会置需要处理的材料 （ 数据 ） ，由技术员直接操作工作台 （ CPU 直接处理内存中的数据 ） 。

待工作结束后，工作台会清空。这是因为内存属于储器中的易失性存储器 ④ 。 （ VoIatile Memory ， VM ） 。

仓库的闪存决定了工厂能够存储多少玩具和材料（ 手机中存储的照片、音乐等文件，以及安装的APP）。

仓库内的物品是不会清空的 （ 数据稳定存在 ） ，除非用户丢弃或转出仓库内的物品 （ 下达删除指令或传输文件 ） 。这是因为闪存属于非易失性存储器 ⑤（ Non—Volatile Memory, NVM ） 。

内存和闪存不同的特性，由它们的”体质“决定的。

*手机内存的本质是 DRAM ⑥（ Dynamic RAM ，动态随机存取存储器 ） ，由于存储特性， DRAM 需要周期性地充电，数据也会周期性地刷新。因此， DRAM 既 “ 动态 ” 又 “ 随机 ” ，是不牢靠的。

*手机闪存大多是重量轻、体积小、功率低的 NAND ⑦， NAND在断电后仍然能够保存数据，这样存储数据会非常牢靠，适合作为仓储。

至此，你已经初步认识我们今天的主题——存储器了。接下来，我们从 “ 芯 ” 学习一些存储器小知识。

相比健忘的 DRAM 内存， NAND存储器的稳定性对手机用户来说影响更大。想象一下，刚刚旅行归来的你却 发现手机中存储的照片损坏了，气到砸手机还是轻的。

闪存的性能是由谁决定的呢？我们先来看看闪存的结构组成。闪存的内部可以简化为 3 部分： NAND、控 制器芯片、接口。

这 3 个部分各司其职，但对存储器的稳定性、速率都有直接影响。

NAND 颗粒相当于存储器的 “ 载体 ” ，直接决定了存储器的容量大小。并且 NAND 的质量在一定程度上影响了存储器的稳定性，也就是读写次数 （ 使用寿命 ） 。

ControIIer 相当于 NAND 颗粒的 “ 调度员 ” ，对存储器的稳定性有重要影响，同时也关系到数据的传输速度。

接口，顾名思义是传输数据的通路，对存储器的数据传输速度起决定性作用。

随着存储技术的发展，存储器标准也逐年更新。比如eMMC、UFS。

eMMC 的为 “embedded MuIti Media Card ”即嵌入式的多媒体存储卡。它是由 MMC 协会所订立的，主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。

小插曲：为什么 eMMC 的首字母小写呢？因为 eMMC 技术前身是 MMC （ 一种类似 SD 卡的卡片 ） ，后来 了突出这个设备是嵌在电路板上的，在前面加上了embedded （ 嵌入式 ） 。

UFS 全称为 Universal Flash Storage, 是 JEDEC（ 固态技术协会 ） 制定的标准规格。这种标准与eMMC 的区别主要在于接囗。 eMMC 采用的是 8bit 并行接口，随着技术升级，标准理论值最高可以达到 3200 Mbit/s ，但这一速率仍然无法满足膨胀的传输需求。因此在接口串化的探索中， UFS 出现了。

举个例子， eMMC 采用的半双通、并行通道，可以理解为一条单向的道路，并且车辆必须并行⑧。即使不同大小和速度的车辆也必须保持同一步调并排前进，效率自然受到影响。

而 UFS 采用的全双通、串行通道，可以理解为正逆双向道路，不仅可以同时双向发车，而且串行⑨通道让车辆不再并排前行，将车辆串成一列，速度更快。

从发展角度来看，UFS 是接替 eMMC 技术的升级版。二者互不兼容，但作用与扮演的角色完全相同。

海量信息的涌动，形成了互联时代的浪涛。更大的数据体量也对存储器的存储效率提出了更高的要求，下面我们通过两个常见的传输任务， “ 刁难 ” 一下手机闪存，看看华为 Mate30 系列、华为 P40 系列等手机能否经得住综合传输考验呢？

专业词汇拓展

①DSP：

数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processor），是一种专门用于进行复杂数学运算的微处理器，通常用于辅助CPU进行音频处理、射频信号处理、图像信号处理等运算。

②基带：

在这里指基带芯片，指专门用于生成或解码基带信号的芯片。基带信号则是现代数字通信信息传输的载体，基带芯片能够在基带信号与语音信息或多媒体信息之间进行双向转换。

③射频芯片：

射频即无线电，射频芯片负责将基带调制后的信号进行放大经由天线发射，或将接收到的无线电信号进行滤波得到基带信号交给基带芯片进行解调。

④易失性存储器：

或称随机存储器（Random Access Memory），指断电之后所存信息会丢失的存储电路。手机和计算机中的内存，以及CPU芯片内部的缓存等通常是这类存储器。

⑤非易失性存储器：

只读存储器（Read-Only Memory）就属于非易失性存储器，指断电之后所存信息依然保留的存储电路，手机中的闪存，计算机中的固态硬盘、U盘等通常都是非易失性存储器。

⑥DRAM：

动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory），一种构造相对简单的随机存储电路，它的缺点在于需要周期充电刷新才能保证所存信息准确，但是由于构造简单，因此集成密度相比于静态随机存储器要高得多，可以大大提升随机存储设备的容量。

⑦NAND：

NAND是闪存的略称，一种可以多次擦写的非易失性存储器，成本比老式的EEPROM要低得多，因此现在使用十分广泛。手机、U盘、固态硬盘、轻薄型笔记本电脑中都可以看到NAND的身影。

⑧并行：

电路或计算机中用于描述信号传输或计算方式的形容词，用于表示同时进行这一特征。

⑨串行：

与并行相同，同样用于描述信号传输或计算方式，表示按照时间顺序先后进行这一特征。

第四章 CPU：芯片中的“指挥家”

第五章 GPU：芯片中的“艺术家”

专业词汇拓展

①视频加速解码：

将存储在电子设备中经过编码压缩的视频数据进行还原，呈现在显示屏幕上的过程。

第六章 ISP：芯片中的“拍照担当”

了解了性能担当 CPU 、 GPU 之后， SoC 芯片中还有一位不可或缺的成员一拍照担当 ISP 。

AP 即应用处理器，它的英文全称是 Application Processor. BP 即基带处理器，它的英文全称是 Baseband Processor.

ISP 即 lmage SignaI Processor 的缩写，主要用来处理前端图像信号，它能够将光信号变成电信号，是图像处理的核心器件。因此，其性能会直接影响手机的拍照、摄像效果。

镜头 （ Lens ） 会首先把被摄景物投影在图像传感器 (Sensor) 上。与此同时，影像处理器 （ ISP ） 会通过测光、测距算出合适的参数并指示镜头对焦。

虚化效果非常考验 ISP 的算法，人物主体和背景，才能实现更准确的背景虚化。

AI人像留色是对画面的实时 AI 处理，精准识别人物和环境，电影特效触手可及。

麒麟 990 系列的 ISP 支持 4K 分辨率延时摄影，是传统延时摄影分辨率 （ 1080p ） 的 4 倍，视频效果更清晰。

采用更高效的编解码技术，支持 H.265 编码格式，生成相同质量的视频，文件大小较比 H.264编码格式①大幅缩小，能够有效节省手机存储空间，让 4K 超高清延时摄影这一专业摄影功能在智能手机上实现。

超高速摄影需要摄像头与 SoC 芯片之间支持高速的数据传输，华为自研麒麟 ISP 5.0 拥有高像素吞吐率，支持超高帧率②的庞大计算量。

ISP 在 SoC 中总是表现得默默无闻，但它却是手机拍照必不可少的单元。智能手机之所以能拥有越来越丰富、智慧的专业拍摄功能，ISP 技术的升级起到了重要作用。

专业词汇拓展

①编码格式：

指将视频信息压缩存储在电子设备中的方式，常见的视频编码格式有H.264、HEVC、VP9、AV1等。

②帧率：

一帧代表连续动画过程中的一幅静止图画，连续的帧就构成了我们看到的动画和视频。帧率表示的就是设备或视频每秒能够展示的帧的数量，单位通常为赫兹（Hz）或帧/秒（FPS），能够用于衡量视频的质量或显示设备的性能。

③运动估计：

在拍摄视频时，根据拍摄到的图像对画面中移动的元素进行预测，从而减少视频编码过程中需要处理的数据量，实现高效的视频编码。

④运动补偿：

在拍摄的视频前后帧中寻找重复冗余的部分，消除之后可以提高视频编码过程中的压缩比。

⑤插帧：

利用手机的运算能力，绘制与视频中前后帧近似的图像，然后填充到视频中，从而达到提升视频帧率，使动态画面更加流畅的目的。

第七章 NPU：AI应用的“智慧核心”

在手机 SoC 的大家庭里，除了擅长处理任务和发号施令的 CPU 、擅长图形处理的 GPU ，还有擅长处理人工智能任务的 NPU （ 神经网络处理器 ） ，而NPU 就是人工智能芯片 “ 更聪明"的硬件基础。

华为自研架构 NPU ，采用 3DCube, 针对矩阵运算做加速，大幅提升单位功耗下的 AI 算力，相比传统 CPU 和 GPU ，实现了数量级提升，在算力更强的同时，实现更优能效。

AI (Artificial lnte 山 gence) 即我们常说的人工智能，科幻电影中具备高智商的机器人就是 AI 的一种存在形式，但其实，我们日常生活中用到的语音识别、智能摄影等功能中都有 AI 的身影， AI 是大家的老朋友啦。

如今， AI 已融入生活的方方面面，不仅带来丰富的 AI 应用，还让手机的日常操作更加智能。

麒麟 990 5G 为 HiAl 3.0 开放平台注入新的能量，推动开放能力进一步升级， AI 应用生态的发展是万物互联智能世界的开端。

专业词汇拓展

①算力：

描述芯片或计算机运算能力的名词，常通过每秒的浮点运算速度或定点运算速度来衡量。

第八章 DSP：数字信号的“速算家”

很久很久以前，在森林的深处有一座名为“麒麟”的神秘工坊。工坊由CPU创办，起初只有CPU、Memory、Modem3位合作伙伴，后来，随着订单量增加、产品复杂度提升，GPU、ISP、NPU、DSP等成员相继加入。在工作中，大家各司其职，工坊的发展也越来越好。

欣欣向荣的工坊，在发展过程中也并非一帆风顺。比如，在年轻成员DSP加入前，工坊也曾遇到困境，当时到底发生了什么呢？这要从数字时代对工坊的挑战说起。

数字时代悄然来临，更高清的语音、融合虚拟与现实的 AR 图像、 5 G 高速传输等为智能手机带来了更多新奇体验。然而与此同时，这些以数字为载体的任务体量成倍增长，对芯片处理能力提出了更高要求。

神秘工坊作为科技领域的专业团队，直面重重困难，当机立断选择转型。然而，工坊的生产能力却受到挑战。

当交工在即，工坊众人愁容满面的时候，惊喜来临了。工坊的外援神秘博士突然出现，为大家推荐了一位新成员。

然而出乎意料的是，次日抵达工坊的新成员是一位 “ 小个子 ”。

手下见真章， DSP 来到大家为它收拾的新工位，开始工作，第一天的成果就令工坊众人感到惊喜。

工作结束后， DSP 做了自我介绍，并为大家解惑。

DSP 作为一种应时代需求而生的微处理器，虽 “麻雀虽小、五脏俱全 ” ，但由于架构、指令集之间的差异，其能力与 CPU 大相径庭。 CPU长控制、处理多样化的重载任务， DSP 则擅长各种与数字信号相关的运算。

CPU 与 DSP 相比，就像专业的厨师套刀和精的削皮刀一样。厨师套刀能够处理更多样的任务，但削皮效率却远不如削皮刀。而削皮刀能够高效削皮，却无法胜任更多样化的工作。

那么 DSP 是如何修炼数字信号处理能力，成功加入“ 麒麟工坊 ” 的呢？我们从处理器的必修课——架构、核心、指令集 3 个角度来解读。

DSP 作为一种 “ 专精型 ” 微处理器，内部采用的是哈佛结构。在这一结构中，程序存储器和数据存储器采用不同的总线①，通过指令、数据分开的方式，两条总线能够重叠访问两个空间。这样一来， DSP 就具有更大的存储器带宽②，数据的移动和交换更加方便，非常适合处理数字信号任务。

DSP 的核心频率③是比较低的，因为一般来讲，以更高的频率运行时钟需要更高的电压，会导致功耗的迅速增长。因此，为了兼顾高性能与低能耗， DSP 选择执行复杂的并行计算，在更短时间内以更高性能、更低功耗完成任务。

了提高常用信号处理算法的效率， DSP 还具专门的硬件乘法器④，加入了单周期乘加指令、序加减指令、块重复指令等，甚至将很多常用的多操作组成的序列专门设计成一个指令，使每个时钟周期能完成的工作最大化，极大地 提高了数字信号处理的速度。

现在，你了解 DSP 的能力了吗？它最值得称道的两大特色就是强大的处理能力和超低的功耗。

DSP 到来后不久，工坊内的老员工都非常认可其能力，并且向博士申请再加入一位 DSP 。— 位 DSP 主要参与 AP部分，负责相机、 AR、语音等方面的任务；另一位 DSP 参与 B P 部分，主要负责基带中的数字信号处理任务。

首先是 AP 部分，如今随着手机相机像素越来越高、摄像头越来越多，相机算法压力也越来越大， DSP 能够配合 ISP 完成更先进的成像及视觉相关的庞大复杂算法，提高拍摄体验。

另外，在玩法方面， D S P 也令手机相机可以更好地玩转 AR 应用。如华为 P40 系列与敦煌合作，在 “ 华为应用市场 ” 搜索下载 “ 华为 AR 地图 ”即可在敦煌莫高窟、上海南京路外滩等地体验"AR 敦煌 ” “AR 外滩 ” 。这一应用不仅在景区内加入了实景引导，还打破时间与空间的界限，比如 “AR 敦煌 ” 可以让文物走出洞窟，探索弘扬敦煌文化的新途径。

另外，在 B P 部分， 5G 的快速发展使通信系统与上一代相比在性能上有巨大提升，但其功耗也越来越高，工坊也压力倍增。 DSP 通过其专长，使基带内的数字信号处理部分走上快车道，保证5G 时代依然能够实现性能与能效的同步升级。

看到这里，想必你已经明白了，故事中的工坊就是麒麟 SoC 。设计 SoC 最基本的前提就是在最恰当的处理引擎上运行相应的任务，以此实现更高的性能和能效比。

看似 “ 小巧 ” 的 DSP, 却是从 “ 芯 ” 赋能体验升级的重要一环。未来， DSP 也将持续升级专业能力，与 CPU 、GPU 等伙伴们一同应对更多的时代挑战。

专业词汇拓展

①总线：

计算机或芯片内部各种功能部件之间交换信息的公共通信线路，通常由导线构成，按照总线上传输的信号不同可以划分出数据总线、地址总线和控制总线等类别。根据规格的不同也有不同的技术名称，例如PCI、PCIE、SATA、USB等。

②带宽：

指数字信号的传输速率，手机或计算机与网络之间、芯片之间或芯片内部集成电路之间进行的数据交换均可以用带宽进行衡量，常用单位为bit/s。

③核心频率：

指微处理器的工作频率，与单位时间内处理器能够进行的运算数量呈正相关，通常可以用于衡量微处理器的工作性能。

④硬件乘法器：

专门用于进行乘法运算的数字电路，由于通用逻辑门电路只有在进行加法运算时效率较高，因此需要快速进行乘法运算时通常需要配备专门电路进行。

第九章 5G Modem：芯片连接速度由此“起飞”

前文中我们介绍了 CPU 、 GPU 和 NPU, 以上这些属于 SoC 中的 AP, 它是主要负责处理各种应用的单元。而本章我们要介绍的是中要负责通信的 BP, 即 5G SoC大家庭中的重要成员一 5G Modemo。

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5G ，即第五代移动通信技术。相比于 4G ，5G 具有大带宽、低延时、广连接的特性，正在赋能更多极具想象力的应用。

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在网络良好的情况下， 5G 网络可体验速率约是 4G 网络的10倍，疾速连接之下，以往很耗时间的音乐、视频、大文件下载，如今转瞬即可完成。

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一架切开的钢琴，被分别送往两个不同的城市。在麒麟 990 5G 超低时延加持下，实现了声音和图像的无缝衔接，使得干里之外的陌生人，也能相逢共弹一曲。 5G 不仅消除了距离的限制，也拉近了人与人之间的关系。

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在麒麟 990 5G 疾速连接下， VR 体验更具实时性，还能够连接全身力反馈套装和定位追踪系统，让玩家操作的虚拟角色能够与真实世界的传统武者同台竞技，实现传统文化与现代科技的碰撞。

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专业词汇拓展

①基站：

固定位置的无线电信号收发机，手机需要通过基站接入移动通信网。

②核心网：

移动通信网的核心部分，将不同区域的基站连接在一起构成大范围的通信网络，并且对网络中进行的通信进行转发、计费等操作。

③VoLTE：

利用现代移动通信网络传输语音电话信号的技术，运营商和手机不再需要支持老式的语音通信网络。

④TDD：

时分双工（TDD，Time-Division Duplex），一种数字通信技术，在同一个通信频道上按照时间划分，在不同的时间区块分别进行发送和接收。相比于FDD，TDD能够节省频段资源，但是传输效率稍低。

⑤FDD：

频分双工（FDD，Frequency-Division Duplex），一种数字通信技术，在两个不同的通信频道上同时进行数据的发送和接收。相比于TDD，FDD的传输效率更高，但是频谱利用率较低。

第三部分 进阶篇：探秘旗舰芯片

第十章 射频芯片（RFIC）：打电话的必需品

在前面的章节中，我们科普了手机 SoC 芯片中的明星元器件 CPU、GPU、NPU、5G Modem、ISP 等。本章我们介绍一位 SoC 之外的新成员， “ 作用至关重要，处事却异常低调 ” 的射频芯片。

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射频 （ Radio Frequency ） 是一种高频交流变化电磁波，射频的频率范围是 300kHz~300GHz 。

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了解射频之后，再来看看今天的主角一一射频芯片。

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射频芯片的主要作用是收/发射频。它能够将无线通信基带信号转换成无线电射频信号波形，并通过天线谐振发送出去。

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射频芯片的架构包括接收通道和发射通道两大部分，其中又有功率放大器、低噪声放大器和天线开关等单元，相对来说是比较复杂难懂的。我们通过一次大富翁游戏，来模拟一场 “ 信号的旅行 ” 吧。

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然而到达射频芯片，基带信号还不能起飞，因为基带信号频率分量较低、波长较长。从理论上看，当天线的长度为无线电信号波长的 1 / 4 时，天线的发射和接收转换效率最高。如果不调制到高频，天线就需要做得很长。

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精致、亮的手机当然不需要 “ 巨型 ” 外置天线，如今手机天线能够做得更加精密、微小，少不了射频芯片的功劳。正是因为射频芯片将基带信号调制到高频，天线的体积才得以减小。

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至此，我们模拟射频芯片的作用，完成了一次信息的无专输。虽然这一段旅程看似漫长，但在无线电接近光速 （ 300 000km/s ） 的传输速度下，我们几乎实现了实时通信。

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如今第五代移动通信技术 （ 5G ） 全面来临，基带面临着更大的技术挑战，射频技术也必须跟上节奏。在通信体验中，基带芯片、射频芯片、机身天线等缺一不可。这也是为什么在基带相同的情况下，不同手机之间仍有通信体验的差别。

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5G 时代，身、频研发更难。 5G 的本质是多天线、多通道，并通过并行处理实现更大的数据吞吐量。但并行要求的提高，物理上就需要射频支持的频段更多，制式更多，组合更多。

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由于研发方式更 “ 物理化 ” ，因此射频芯片的研发需要更多时间成本、金钱成本、经验成本，不但需要考验芯片设计能力，还要面临多次流片的挑战。

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第十一章 Wi-Fi 6标准：如何让Wi-Fi提速？

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说起 Wi-Fi, 大家一定很熟悉，无论是娱乐、工作亦或是外出用餐，总会实时关注’’⌔” 这个小图标，出门在外，最先找的也是 Wi-Fi。

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人人都爱的 Wi-Fi ，是无线通信领域最重要的技术之一。以前想要上网必须连接网线，而Wi-Fi 技术出现后，终端设备能够通过路由器发出的无线电波实现联网，上网更简单了。

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说得不错，但准确来说 Wi-Fi 是一个基于IEEE802.11标准创建的无线局域网技术。此前Wi-Fi 标准命名非常复杂，是一串802.11的予列，直到 Wi-Fi 联盟正式宣布，将最新一代技术802.11ax 命名为我们熟悉的 Wi-Fi 6 。

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而 Wi-Fi 6 标准下的最新一代终端设备，正是从终端设备侧助力 Wi-Fi 体验升级的。

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Wi-Fi 6 为无线通信带来了众多 “ 黑科技“。

第十二章 Connectivity芯片：蓝牙、Wi-Fi、GNSS的协作历程

身处信息时代，数据的互联互通为我们带来了很多便利。一次扫码支付、一次文件分享、一次音乐下载，背后都是 “ 数据传输 ” 在支持。我们常用的定位导航是一种卫星数据传输。

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那么这些复杂应用场景，分别都是哪些技术负责支持的呢？首先，移动蜂窝网络是由 SoC 内集成的 5G Modem 来实现的，在前文中我们已经进行了解读 （ 见第九章 ） 。

除了 5G Modem ，在无线传输场景中还有另一位擅沟通的重要芯片——Connectivity 芯片，主要提供蓝牙①、Wi-Fi 、 GNSS②等功能，常用于近距离传输与定位导航。

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最初， Connectivity 芯片内的成员各司其职，随着人们对速率、便捷性要求的提升， 3 位成员开始互相协作，在 常见的传输场景中碰撞出了不一样的火花。 “ 成团 ” 的故事就这始了。

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在近距离传输场景中，蓝牙是一位先行者，在流量贵如油的 2G / 3G 年代，用蓝牙传歌是友情的象征。

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重新回到记忆中的场景，我们现了蓝牙的与丛不同。同是无线传输，蜂窝网络③需要经过基站>核心网>基站才能实现传输，即使你的朋友就在身边，核心网也是会计费的。

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而蓝牙则不同，蓝牙是点对点传输，也就是由一台手机发出的射频，另一台手机直接接收。传输稳定性主要受环境和手机影响，与网络质量无关。

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然而风水轮流转，随着家用 Wi-Fi 的普及，人们更习惯于用即时消息、网盘等软件来完成文件的传输，蓝牙失宠了。

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然而蓝牙只是一时失宠，并非落幕，属于蓝牙的新时代才刚刚开始。 2007 年，蓝牙发展至2.1时代，由于其长时间稳定连接的特性，被广泛应用于 PC 键鼠连接。

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2010 年，蓝牙4.0实现了功耗方面的跨越式提升，为蓝牙带来了新的发展机会。这时的蓝牙不需要实时反馈，并一直保持收发状态，因此占空比更小，功耗降低到传统蓝牙的1％~50％。以蓝牙为基础的智能手表、智能血压计等产品相继登场。

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2016 年，蓝牙 5.0 实现了物理上的大幅升级，速率由1 Mbit/s 提高到 2 Mbit/s ，有效距离提升 4 倍。其后，蓝牙 5.1 实现了更精准的测距和定位，能够实现更多基于位置的服务 （ Location Based Services ， LBS④) ，结合 Wi-Fi最高能够实现精度小于 1 米的室内定位。蓝牙技术不断升级，为智能可穿戴设备的发展打下了技术基础。

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从最初简单地连接 PC 外设、传输文件，再到如今广泛应用于物联网 （ LoT⑤ ） 设备和智能可穿戴设备、连接超高清真无线耳机。蓝牙的功能变化，几乎映射了近 10 年来的通信技术发展史。

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2019 年 10 月，华为发布了麒麟 AI 芯片，在 4.3mm x4.4mm的小巧尺寸上集成了蓝牙处理单元、音频处理单元、超低功耗的应用处理器和独立的高效电源管理单元。这是首款同时支持无线音频设备和智能手表，且获得蓝牙 5.1 和蓝牙低功耗双模5.1标准认证的可穿戴芯片。

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芯片技术与蓝牙标准的共同进步，让蓝牙能够赋能更多、更广的应用领域。在’‘免费 ” 之后，蓝牙再次玩出了更多花样。

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当初，人们在近距离传输场景选择 Wi-Fi 之后， Wi-Fi 和蓝牙之间难免有点小尴尬。然而，随着用户对近距离传输提出了更高的要求，蓝牙选择帮助 Wi-Fi ，二者合作。

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以前，Wi-Fi 点对点近距离传输需要采用直连的方式，设置交麻烦。诵过’技术融合 ” 的方式， Wi-Fi 和蓝牙各取所 长，组队建立了新的近距离传输通道——Huawei Share。

Huawei Share 中，擅长 “ 打招呼 ” 的蓝牙，可以快速发现身边的设备并与其 “ 握手 ” ，建立通道，而之后的传输 部分则依靠速度更快的 Wi-Fi 来完成。这种传输方式兼具两位小队成员的优点。

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同时，在 Huawei 账号的系统之下，分享文件时不必像传统蓝牙那样配对，只需选中文件，长按分享，再选择对方账号即可传输。更方便的是， Huawei Share 还可以连接打印机，直接安排打印。

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Huawei Share 适用于不同用户之间互相传输文件，对于同一用户的多设备互传，还有没有更便捷的方式呢？为 此， Wi-Fi 找到了 Connectivity 芯片中的另一位成员NFC。作为 Connectivity 组合中的普通成员， NFC 是一位不太自信的朋友。

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经过不断尝试，让用户大呼便捷的 “ 一碰传 ” 出现了。由 NFC 及其他设备上的 NFC 标签进行配对，再通过 Wi-Fi进行高速的点对点传输。

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ConnectivitY 芯片的成员中，没有孰强孰弱，最有趣的莫过于互相协作碰撞出的无限想象。尤其在导航定位中，更是需要集各方所长。

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提起导航定位，大家首先想到的就是 GPS 。但准确来说，我们使用的导航卫星系统称为全球导航卫星系统 （ GIobal Navigation Satellite System ， GNSS), 其中包括GPS 、北斗、 GLONASS、GALELEO 全球导航卫星 系统。

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不过，卫星导航系统有一个明显的弱点。卫星通信是微波通信的一种，而微波只能沿直线传播，因此在室内、隧道内等场景，信号被遮挡，无法使用。

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想要在卫星信号无法到达的场景实现定位，就需要融合定位的方式。通过卫星报道的位置和上层的传感器做融合，在Wi-Fi、蜂窝网络、蓝牙的帮助下，计算出位置信息。

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讲到这里，你了解 Connectivity 芯片了吗？ Connectivity芯片就像感好的团队，里面集合着擅长连接的成员，每 位成员各有所长并且持续成长，合作之下让近距离传输、导航定位等功能的体验更加出众。

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Connectivity不像 5G Modem 那名声在外，却支持着手机日常使用最频繁的功能。无论是日常上网必备的Wi-Fi、为LoT提供基础连接能力的蓝牙，还是网购、外卖必不可少的 GNSS ，都是 Connectivity 芯片在全力支持。

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专业词汇拓展

①蓝牙：

一种近距离的无线通信技术，能够让无线设备在一定范围内进行数据交换、语音信号传输，现在常用于耳机、鼠标、键盘、智能手表等对信号传输速率要求不高的智能设备。

②GNSS：

全球导航卫星系统，利用接收器接收太空中卫星发射的导航信号从而确定自身位置的电子导航系统。目前能够覆盖全球范围的导航卫星系统仅有美国GPS、中国的北斗、俄罗斯的GLONASS和欧盟的GALILEO。

③蜂窝网络：

移动通信网络的别名，来源于移动通信网的划分通常以基站能够覆盖的六边形区域拼接确定，构成的形状类似于蜂巢的形状。

④LBS：

基于位置的服务（LBS，Location Based Services），随着室内外定位技术不断发展而衍生出的软件服务类别，最早的汽车导航即可算作LBS的一种，现在各种应用程序中基于所处位置的推荐都是LBS的体现，例如在外卖订餐软件中根据位置推荐商家，在地图软件中根据搜索位置推荐周边景点等。

⑤IoT：

物联网（loT，Internet of Things）。随着嵌入式技术不断发展，将许多传统设备进行智能化改造然后接入互联网，这样最终形成的就是物联网。目前常见的应用包括智能家居、智能农业、智慧城市等。

第十三章 China DRM认证：芯片是如何保护数字版权的？

以前，人们想要在家看电影、电视剧，很多情况下通过实体光碟观看，交换光碟是观影爱好者沟通感 情 （ 获取片源 ） 的重要方式。

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随着通信技的发展，人们通过网络即可观看海量电影、电视剧，收听音乐专辑。购买会员或付费后，还 能享有超高清画质、高保真音质，享受数字时代的内容观看福利。

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这种随时随地欣赏精彩内容的体验来之不易。为了数字内容能够更好地在内容提供方、平台、用户之间传输，就需要借助数字权利管理 （ Digital Rights Management, DRM) 技术，建设优质的内容生态环境。

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为了让广大用户能够享受更多、更精彩的数字媒体内容。麒麟 990 系列芯片成为首批获得 China DRM增强硬件安全级别认证的 SoC ，从 “ 芯 ” 出发赋能移动端内容保护。

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当数字内容 “ 被联网 ” 时，必须要有一套独特的技术来加强保护，这种技术的关就是一数字钥匙 （ 加密数字内容的密码学’钥匙 ” ） 。简单来说，数字内容在传输中会使用数字钥匙进行 “ 加密算法 ” 编码 （ 加锁 ） ，只有通过鉴权①获得钥匙的用户才能解密内容，从而正常播放。

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理解了基本逻辑之后，我们来看看实际的解密流程。工作流程可以简单地概括为 4 个步骤。

步骤 1 各大平台都有海量视频供挑选、试看。用户通过网站平台浏览并发现喜欢的内容，选择购买，相当于发出观看申请。

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步骤 2 想要顺利观看视频，还需要通过权限证书服务器进行用户鉴权，鉴权成功后平台方会发给用户一把 “ 数字钥匙 ” 。

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步骤 3 与此同时，媒体资源平台通过 DRM 服务器将内容进行转码，再通过内容分发网络发出。

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步骤 4 用户在内容分发网络进行内容申请，下载媒体数据，同时调用芯片内部 “ 密码模块 ” ，通过手里的 “ 数字钥匙 ” 进行解密，成功观看到视频。

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相应地，如果被认证设备没有达到相应的安全级别或用户没有获得鉴权，就无法 “ 解锁 ” 视频，这样数字版权就得到了保护。

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如果没有很好的 DRM 保护，不仅整个视频产业难以健康运作，而且会限制用户的观看体验。比如，为了保护版权，内容提供方往往会提出比较苛刻的要求。

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我国广播电视行业构建了自主创新的 China DRM 生态体系，促进数字媒体的数字版权管理体制的建立和法律法规的制定，对数字媒体提供保护。

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在DRM生态链中， China DRM 属于标准组织机构，核心功能是形成可验证的标准。就像统一考试一样，通过考试之后就相当于获得了行业认可的通行证。

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麒麟芯片作为解决方案供应商，在芯片内加入了 “ 密码模块 ” ，比软件级算法的保护能力更强，因此在 DRM 标准组织 China DRM 的安全认证中获得了最高级别——增强硬件安全级别认证。

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麒麟 990 系列作为一款手机芯片，其安全认证弥补了移动端 App 在 DRM 上的不足。完成硬件安全级别认证之后，使用 China DRM 增强硬件安全级别认证的视频 App 能够获得更多优质内容方的认可，这意味着热爰追剧的小伙伴将能够 “ 掌握 ” 海量最新影片、 4K 片源。

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高分大屏、家庭投影等装备正在逐渐普及，线上院线成为新的发展趋势。麒麟 990 系列完成增强硬件安全级别认证，从终端设备方面提升了 DRM 保护。未来，这一项技术不但能使线上院线成为现实，也能使国际大片更快抵达网络平台。

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麒麟 990 系列之所以率先完成 China DRM 增强硬件安全级别认证，是因为麒麟芯片始终重视数字版权保护的重要性。未来不仅麒麟 990 芯片， 1 + 8 + N 战略下的智慧屏、平板、 OTT 盒子、 VR、PC 等华为全系列终端产品均会跟进认证，为用户带来覆盖全场景的无缝视听体验。

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专业词汇拓展

①鉴权：

计算机通信过程中的一步，用于验证对方是否有访问系统或特定数据的权利。

第十四章 ISP+NPU融合架构：芯片内最紧密的关系

随着数码影像技术不断升级，手机相机的功能越来越丰富。从日常记录进阶到长篇艺术创作，其担当的角色也 越来越多。

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面对微电影等高难度需求，手机影像系统必须要不断升级，适应更多复杂的拍摄环境。

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处理视频的难度比静态图片要大很多。简单来讲，视频是由静态帧连续变化产生的，实时处理一段 24 帧/秒的视频，相当于每秒处理 24 张静态图片，因此， “ 算法 ”要扛起更多重任。

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专业词汇拓展

①降噪：

数字相机在接收光线产生图像的过程中会产生粗糙的部分，这些部分被称为噪点。降噪能通过软件算法将这一部分图像进行修复，以求还原真实图像。

②像素：

图形显示的最基本单位，即将一幅图像划分后得到的一个个小方格。通过在方格中填上不同的颜色，构成最终显示出的图像。

③色温：

用于衡量光纤中包含颜色成分的计量单位。通常用开尔文温度（单位K）表示。常见的白光色温范围为3000~5000K，小于3000K的光线会偏红、偏黄，大于5000K的光线则会偏蓝。不同色温的光源会给人眼带来不同的影响，改变图像色温也可以改变人所感受到的图像的氛围。

④白平衡：

描述数字显示设备将红、绿、蓝3种颜色混合所得白色精确度的一项指标。白平衡直接反映了相机或显示设备还原色彩的能力。

⑤神经网络：

又名人工神经网络，利用数学模型和计算模型对生物的神经网络进行模拟的计算方式。能够在一定程度上赋予计算机系统简单的决定和判断能力，现在常用于进行机器视觉识别和语音识别等。

第十五章 CG Kit ＆ Accelerate Kit：华为开放能力升级

2020 年 7 月，华为面向全球 HMS Core 5.0 ，为广大开发者提供全面的生态基础开放能力，共同构建应用生态。 HMS Core 是华为 “ 芯端云 ” 开放能力的合集，是提供基础服务的生态平台， HMS Core 5.0 的上线将进一步把华为更多优质的软硬件能力开放给全球开发者，充分发挥华为端到端优势。

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此次 HMS Core 5.0更新了众多开发套件，其中有两位重磅成员，能够帮助开发者实现更加逼真绚丽的游戏、应用画面，并且提高多线程编程效率与多核多线程加速能力，它们就是一 CG Kit （ Computer Graphics Kit ，图形计算服务 ） 和 Accelerate Kit（ 计算加速服务 ） 。

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“ 两位 Kit ” 是如何助力华为开放能力升级的？一起来看看吧。

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华为开放能力是如何赋能开发者，丰富用户体验的呢？故事从一个 “ 初级开发者 ” 讲起。

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对于广大开发者来说，应用开发不仅需要庞杂的知识储备，还要经历复杂的开发过程。

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然而，开发应用一定要 “ 秃头 ” 吗？在 HMS Core 5.0丰富的开发工具支持下，应用开发难度瞬间从 “ 白手起家模式 ” 变成 “ 加盟店模式 ” 。

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新店初建，问题也随之来临，如何才能让店铺更好地运营呢？这就需要今天的——CG Kit 和 Accelerate Kit 的帮助了。

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新店起步，如何聚集人气？对于游戏行业来说，绚丽的画面和更加流畅的视觉体验就是门面。

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图形学相关的问题，是 “ 图像大师 ” 华为 CG Kit 最擅长的。

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1.到移动端 Vulkan 圭实践框架 名为 CG Kit 能够为开发者挖掘 Vulkan 极限渲染能力，并为开发者提供 Vulkan 渲染框架 SDK ，便于开发者 成和使用。

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在华为 CG Kit 加持下，开发者能够更轻松地进行引擎渲染效果优化、渲染效率提升，最终在华为平台推出高画质、高帧率、高运行时长的游戏，整体提升游戏体验。

2.高性能渲染插件 CG Kit 提供实用高性能的图形渲染组件，支持多种主流开发引擎，助力开发者快速、便捷地提高图形渲染表现。有了 CG Kit 的帮助，开发者能够更轻松地在移动游戏中加入 PBR 材质、抗锯齿、体积云、超分等最新图形算法，为移动游戏提供更具沉浸感与真实度的 3D 图形渲染效果。

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3 .图形调试工具 CG 共一能强大，使用方便的图形调试工具，可以协助开发者在开发图形渲染应用中迅速定位和解决问题。接入 CG Kit ，开发者自多实现以下几个方面的功能。

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1.逐帧调试渲染过程，支持游戏兼容性调试和第三方游戏开发。

2.跟踪查看图形渲染状态，支持性能和功耗的调试。

3.能够快速分析性能和功耗，如果是基于麒麟芯片，还能够针对 CPU / GPU 状态进行特性调优。

有了 CG Kit 的帮助后，开发者在游戏开发、影音娱乐、艺术设计、电商购物等应用中均能够充分释放底层硬件能力。使手机游戏、短视频、 3D 原生应用等具备更好的图形渲染能力，实现极致的娱乐体验，应用效果轻松脱颖而出。

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随着开发能力的逐渐提升，初级开发者开始着手更加复杂的应用开发，这就面临着复杂场景的多线程编程、大规模数学计算和图像计算等 “ 困难模式 ” 的考验。

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如何让游戏馆的餐饮小站快速升级？这里要解读两个概念，单线程和多线程。

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大规模数字和图像计算，可以简单地理解为：

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看似复杂，好在有 Accelerate Kit 的帮助。 Accelerate Kit 能够为应用开发者提供更简单易用的多线程编程口，开发者的单线程任务通过接口，更容易被改造成多线程任务，再由多线程库统一地调度到不同核。

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有了 AcceIerate Kit ，开发者不需要 “ 死磕 ” 线程的细节只需将任务分配给多线程库，并设定任务的要顺序执行/并行执行/同步关系。

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Accelerate Ki t 带来的惊喜不仅于此。除了使开发节奏更快， AcceIerate Kit 还能够最大化调用异构③多核能力,让开发者有效利用多核 SoC 和计算性能。简化如大型游戏、拍照类 App 等复杂场景下的多线程编程模型，充分利用多核多线程能力提升程序性能。

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在 Acce lerate Kit 的帮助下，店铺运营蒸蒸日上，用户体验也越来越好。

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对于华为开放能力来说， CG Kit 和 AcceIerate Kit 的登场是一次非常大的升级，但这仍然只是前进路上的一小步。未来， HMS Core 5.0 还将在后续版本中支持更多应用数据、计算库、异构计算平台，帮助开发者将更多想法去付诸实践。

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数字世界、智能世界的构建与落地需要整个生态的共同努力。值得一提的是，除了麒麟平台以外，CG Kit 和 AcceIerate Kit 可以跨平台，在更多的芯片平台上发挥性能优势，让更多开发者享受快捷高效的开发体验。

未来，华为将进一步发展 HMS 生态，向开发者持续开放 HMS Core 能力，在华为 1 + 8 + N 战略背景下，为更多用户带来 5G 时代的全场景智慧生活体验，我们共同期待。

专业词汇拓展

①Vulkan：

一个跨平台的二维、三维、图形与计算的应用程序接口，程序员可以在使用它的基础上开发三维图形应用程序（例如大型三维游戏），类似的接口还有Direct3D和OpenGL。

②渲染：

在电子设备中显示三维图形时，从模型到最终生成图像的过程，渲染的质量直接决定了最终的现实效果。

③异构：

表示在一个完整的计算机系统中不同架构的计算单元，例如CPU和GPU就是异构的计算单元。而同时使用这些异构单元进行计算的过程就叫作异构计算。

番外篇

番外篇A：防范伪基站—为通信安全保驾护航

番外篇B：华为HiAI

尾声

至此，故事已经走到了尾声。故事有尽，而学海无涯，希望这本漫画能成为你爱上科学的起点。未来，我们携手探索更多芯片奥秘。