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方面,構架,我們的微處理器,究竟採用什麼構架來設計?”
談到具體技術細節,眾人都精神起來,這是他們的長項。
處理器架構,詳細說起來很多,每家公司都有自己的設計標準和專攻特長。但在畫繁為簡之後,總體可以歸納為兩類。
精簡型架構、複雜性架構。
計算機運算是靠無數的0、1邏輯判斷組合而成。眾多的0、1組成了複雜的邏輯閘,眾多的邏輯閘形成功能電路,呼叫不同功能電路對資料進行計算,產生不同的指令運算。
早期的電子計算機是很簡陋的,用電子管搭建結構。那時候沒有什麼架構之爭,能夠用這套簡陋電路完成專門的運算需求,已經是最大的幸福了,哪裡還敢奢望更多?敢這麼說的人,腦袋都要被別人彈腫!
不同的運算要求,產生了不同的計算機型號,每一種都對應了一個專業的計算領域。
石油、化工、數學、天文、機械、空氣動力……
在六十年代半導體產業興起之後,計算機結構開始複雜化,功能逐漸強大,運用面也開始逐漸廣泛。為了節約成本,讓特殊行業之外的一般商業機構也能買得起、用得起計算機,一種計算機應該要能夠跨領域使用的呼聲,開始高漲。
通用計算機開始出現。
一條數學函式,可以歸為一條指令;一個存取動作,可以歸為一條指令。無數的指令疊加,設計入電路,做成積體電路,這就是處理器。為了滿足不同領域的需求,各個公司都針對使用者需求,將他們的一個個簡單動作操作,固化為一條條指令,寫入處理器內部電路。
指令漸趨繁雜。
這就是複雜架構型計算機。
這個時候的通用計算機,都是這種複雜架構處理器。使用者編寫程式,直接呼叫處理器內的專用指令,進行組合運用,就可以進行需要的計算處理。
將指令設計為程式,從資料儲存器上呼叫,不是不可以,但速度哪有整合在處理器內快?
十多年來,當半導體工藝水平飛速發展,處理器內疊加的指令也越來越多、越來越龐大。各個公司、各種領域、各個使用者都試圖將自己設計的指令加入處理器,方便他們使用。而計算機運用範圍的擴大,又加速了這種行為的快速增殖。每一條新指令都要設計一個專用的電路,處理器在快速新增的新指令堆積下,漸漸開始變得不堪承受之重。
因應這種瘋狂疊加的現象,讓計算機迴歸最初的呼聲出現。
例如加州大學伯克萊分校的帕特遜教授,從去年開始對計算機處理器結構進行研究。他公開的研究報告顯示:現在各公司推出的處理器,80%的運算,實際是由20%的電路所完成的。這也意味著,一塊處理器中,有80%的電路大多數時候是處於閒置狀態,只在很少的情況下被呼叫。
大量閒置的電路,時刻處於充電狀態,能量的消耗、電路散發出的熱量、對相鄰電路的干擾,反而降低了處理器的運算效率。
這種理論漸漸被更多的科學家研究後所認可,他們也相繼發出呼籲,要求別再往處理器新增大量無效指令了。最好是能將現在已經臃腫不堪的指令大幅削減下來,保留其中最核心的十幾條指令就足以完成基本運算,讓計算機發揮最高使用效率。
於是精簡指令集倡議,開始對計算機處理器如何設計架構,提出了新的課題。
郭逸銘他們現在就要考慮,他們是採用傳統的複雜架構型處理器呢,還是順應呼籲,用更精簡的指令來構建處理器電路設計。
“我看還是用複雜架構的好!”四機部計算機所的勞工程師慢吞吞道,“大家都用複雜架構型,我們標新立異,能否為市場所認可還未可知。複雜架構已經成熟,而精減指令,到底要精簡到什麼程度?是將所有很少使用的指令都精簡,還是有所選擇?這需要長期的研究才能得出結論。一旦初戰失敗,對大家的信心會造成重大打擊。”
“我贊成!”
“我也同意。現在市場上採用複雜架構,這是由計算機硬體效能所決定的,不是拍腦瓜子想出來的。現在的計算機資料儲存,無非是磁芯、半導體、磁帶,以及我們自己發明的軟盤。
這幾種儲存裝置,磁芯太笨重、半導體太貴,而且這兩種普通使用者基本上都用不起。就連大公司使用的商用機,儲存電路也達不到1兆!
磁帶倒是很便宜,可磁帶速度太慢、定位困難,呼叫一個指令,光是讀就要幾分鐘,讓人無法忍耐……”
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