晶元在哪些方面不能代替軟體？

01-04

"數理邏輯是一個系統的靈魂，一旦完成系統里所有的演算法設計，把其中複雜的軟體演算法變成微電路就成晶元了。海思半導體就這麼誕生的。"這句話是不是說軟體能做到的，理論上硬體都可以做到？

科學原理上，軟體能做的，硬體理論上都能做。這是理論上的，但是實際上，我們要知道硬體是人類設計的，人的大腦是有局限的，所以硬體沒法做設計者無法預知的事情。簡單的講： err handle。

一個系統對，只有一種方式；但是一個系統錯，可以有無數的方式。所以確定的演算法，協議都可以用硬體來做，也很適合用硬體來做加速。但是還不確定的，無法預知的，就不適合用硬體來做，只能留給軟體。這是軟硬劃分的基本原則。

硬體適合做對的事情，一旦出錯，硬體不適合繼續往下做任何事情。硬體應該做的是保持現場，然後打中斷通知軟體來處理，由軟體來分析錯誤的原因，並恢復系統。

「是不是軟體能做到的，理論上硬體都可以做到？」

——這個問法讓我一時語塞不知道該怎麼吐槽……能問出這種神奇問題，顯然連最基本的「軟體是什麼」都沒搞清楚，或者是某企業的托。我看了一下題主頁面不像是後者，姑且本著善意認為題主是真不懂吧……

所以「軟體」是什麼呢？軟體是程序和數據，或者用更簡單的話講：本質上，它就是一套「規則」，硬體按照這套規則來完成指定任務。軟體沒有實體，離開了記錄載體、執行主體（硬體），它必然什麼也做不了。

打個比方，你的問題就類似「是不是法律能做到的，警察都可以做到？」「是不是菜譜能做到的，廚師都可以做到？」這樣荒謬。

雖然軟體作為一種信息是無形的，但它可以通過載體表現出來。對於電子計算機，各種形式的軟體都是電路結構，無論你用什麼載體保存它，ROM晶元、RAM晶元、磁碟、磁帶、光碟、打孔紙帶……當你執行這個軟體的時候，它都會反映在電路結構上。換言之，只要你的硬體電路是這個邏輯結構，執行任務出來就應該是這個結果。這個結構（門電路排列組合規則）就稱作軟體。

注意，邏輯相同的結構可以有不同的劃分方式，哪些部分用PCB走線、哪些部分燒進ROM、哪些部分存在外存儲器，這是設計問題。現代語境下的「硬體」其實有點含糊，往往除了硬體實體本身外還包括Firmware，即固化在晶元中的底層軟體。我們做上層應用的說的「應用程序」對於Firmware這個底層程序來講只是一些「數據」。 @馮敬堯的答案說的主要就是這一塊。

極端情況下，你可以想像一個集成度極高的單片機，ROM中燒了巨複雜的固件，這一個晶元加上電源和輸入輸出設備就構成完整的系統，能玩憤怒小鳥英雄聯盟，理論上這是可能的。只不過，工業上這種設計不一定划算。

成本。

差1萬倍。

不是把複雜的軟體演算法變成電路，而是把軟體演算法分解之後重複次數多的部分變成電路。

數字邏輯想必很多有些微電子學基礎的人都知道，與，非，或?相應的硬體三極體也有與，非，或相應的電路。也就是演算法與硬體上的一一對應關係。現在的數字電路，在演算法邏輯確定的前提下是可以基本靠電腦完成硬體版圖化的。這也就是你提到海思的硬體編譯。

但是硬體的速度是有限的，也就是0，1變化的速度在三極體中也是有極限的。硬體的的速度一般影響的因素有天生製造時的偏差（溝道長短的誤差），運行溫度的變化以及供電電壓的變化。於是數字電路最大的敵人就產生了那就是時序誤差，明明要一起出的信號卻有了先後之分。

所以很明顯的相同的演算法，硬體完成還是軟體的完成，風險不言而喻。肯定是軟體完成出錯的機率更低（前提：軟體需要完美的硬體運算載體）。聰明的人肯定發現了如果有這個前提，那軟體其實還是要面對硬體會面對的問題。所以說單是從這個方面比較還是不夠的。我們要從問題的源頭說起，才能更清楚我們需要比較的是什麼。

在三極體運算出現的早期是沒有軟體的，那時的運算都是硬體運算，也就是最簡單的邏輯門的堆砌，隨著三極體製程的發展，三極體越做越小，集成度越來越高，運算的變化也越來越複雜，固化的硬體運算的弊端也日益展現，雖然採用了模塊化的設計，但是當時的編程都是物理變成，靠重新連接模塊實現硬體運算的變化。剛算完炮彈的軌跡，想算衛星的軌道就要忙上好幾天到好幾個星期。於是設計萬能的硬體，然後依靠軟體完成運算的變化就成為當時計算機發展的趨勢。於是也就有了硬體運算和軟體運算的區別。那理論上軟體運算應該能完全代替硬體運算咯。但歷史總是喜歡反覆的。隨著移動運算終端的發展，硬體需要更省電更小。這恰恰是硬體運算的優勢，於是對於相對標準化的模塊，就採用硬體運算的方式減小功耗以及晶元面積。而對於處理信息的模塊仍使用萬能硬體（cpu），軟體計算的方式。

所以如果比較軟硬體運算的優劣，現在看來是各有所長的。需要根據不同的需求選擇不同的運算方式。

PS：我知道海思的那句話是想說自己硬體編譯的能力。但鑑於題主也不是很清楚想問什麼，所以我就從姑且從軟硬體運算的角度來答一下這個問題。

客戶改需求的時候

所有運算邏輯通過硬體都可以直接實現，但是如果為每一個運算邏輯都單獨搭設一個硬體的話，一是成本太高，二是太占面積。所以問什麼不搭建一個通用的硬體平台，而通過一個一個的軟體調用硬體，實現特定功能呢？這就是軟體和硬體的關係了。

學過《數字邏輯》這門課的童鞋都應該知道這個邏輯的。

理論上足夠給力的晶元可以做軟體能做的事，但晶元是固化的，不像軟體可以改，可以安裝卸載。

電子計算機發展史上，最早的機器是硬體邏輯，硬體連接編程。

後來工程師們發現，每次解決新的問題都要重新連接硬體，不划算，且電路連接容易出問題。

因此有了存儲程序原理的通用計算機，控制相應硬體做的步驟被稱為指令什麼的，保存在存儲器里，這樣一台計算機只需執行不同的指令，就可以做不同的工作。

指令，軟體，邏輯什麼的，都是人為定義的辭彙符號，用來表示我們讓計算機做的事的一個個步驟。

老實說，我沒看懂你的問題。到底是你問錯了還是你知識量不足以理解？

理論上真沒有，樓上說的那些自我學習的東西其實也可以，因為大腦就可以看出硬體電路

專用硬體速度快，通用硬體用處廣。

x86 和 arm 在一些專用場合的確有一定的局限性，但是他們在大部分時候都可以滿足用戶的需求，因此使用最廣泛。

一些專用硬體，如數字信號處理晶元， NAT 硬體轉發晶元主要是出現在有相應需求的場合。

題主問題沒問好，不知道是不是問得這個意思。

理論上來說是這樣，但操作量會難以想像

什麼叫演算法？

放大的過程是不是演算法？

你脫離硬體來放大我看看啊？連最簡單的電平搬移都做不到。

廣告是不能深究的

硬體比較難做到在使用中不斷自我學習來完善自身吧