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材料为王

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第四十章 架构之争第(3/4)页
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,他自然尽力提携。中途掉队了,他也不会回头。这条路必然是艰辛的,会付出巨大牺牲,只有心志坚定者,才能陪他走到尽头,迎来那天边第一线曙光。     “好了,目标明确了,现在我们再回过头来,从技术角度来谈谈我们的第一款微处理器的设计思路……     时间不多,我们不再天马行空,我先为大家画一个圈子好了。     构架、工艺、操作系统,大家就围绕这三个方面来讨论,首先是第一个方面,构架,我们的微处理器,究竟采用什么构架来设计?”     谈到具体技术细节,众人都精神起来,这是他们的长项。     处理器架构,详细说起来很多,每家公司都有自己的设计标准和专攻特长。但在画繁为简之后,总体可以归纳为两类。     精简型架构、复杂性架构。     计算机运算是靠无数的0、1逻辑判断组合而成。众多的0、1组成了复杂的逻辑门,众多的逻辑门形成功能电路,调用不同功能电路对数据进行计算,产生不同的指令运算。     早期的电子计算机是很简陋的,用电子管搭建结构。那时候没有什么架构之争,能够用这套简陋电路完成专门的运算需求,已经是最大的幸福了,哪里还敢奢望更多?敢这么说的人,脑袋都要被别人弹肿!     不同的运算要求,产生了不同的计算机型号,每一种都对应了一个专业的计算领域。     石油、化工、数学、天文、机械、空气动力……     在六十年代半导体产业兴起之后,计算机结构开始复杂化,功能逐渐强大,运用面也开始逐渐广泛。为了节约成本,让特殊行业之外的一般商业机构也能买得起、用得起计算机,一种计算机应该要能够跨领域使用的呼声,开始高涨。     通用计算机开始出现。     一条数学函数,可以归为一条指令;一个存取动作,可以归为一条指令。无数的指令叠加,设计入电路,做成集成电路,这就是处理器。为了满足不同领域的需求,各个公司都针对用户需求,将他们的一个个简单动作操作,固化为一条条指令,写入处理器内部电路。     指令渐趋繁杂。     这就是复杂架构型计算机。     这个时候的通用计算机,都是这种复杂架构处理器。用户编写程序,直接调用处理器内的专用指令,进行组合运用,就可以进行需要的计算处理。     将指令设计为程序,从数据存储器上调用,不是不可以,但速度哪有集成在处理器内快?     十多年来,当半导体工艺水平飞速发展,处理器内叠加的指令也越来越多、越来越庞大。各个公司、各种领域、各个用户都试图将自己设计的指令加入处理器,方便他们使用。而计算机运用范围的扩大,又加速了这种行为的快速增殖。每一条新指令都要设计一个专用的电路,处理器在快速新增的新指令堆积下,渐渐开始变得不堪承受之重。     因应这种疯狂叠加的现象,让计算机回归最初的呼声出现。     例如加州大学伯克莱分校的帕特逊教授,从去年开始对计算机处理器结构进行研究。他公开的研究报告显示:现在各公司推出的处理器,80%的运算,实际是由20%的电路所完成的。这也意味着,一块处理器中,有80%的电路大多数时候是处于闲置状态,只在很少的情况下被调用。     大量闲置的电路,时刻处于充电状态,能量的消耗、电路散发出的热量、对相邻电路的干扰,反而降低了处理器的运算效率。     这种理论渐渐被更多的科学家研究后所认可,他们也相继发出呼吁,要求别再往处理器添加大量无效指令了。最好是能将现在已经臃肿不堪的指令大幅削减下来,保留其中最核心的十几条指令就足以完成基本运算,让计算机发挥最高使用效率。     于是精简指令集倡议,开始对计算机处理器如何设计架构,提出了新的课题。     郭逸铭他们现在就要考虑,他们是采用传统的复杂架构型处理器呢,还是顺应呼吁,用更精简的指令来构建处理器电路设计。     “我看还是用复杂架构的好!”四机部计算机所的劳工程师慢吞吞道,“大家都用复杂架构型,我们标新立异,能否为市场所认可还未可知。复杂架构已经成熟,而精减指令,到底要精简到什么程度?是将所有很少使用的指令都精简,还是有所选择?这需要长期的研究才能得出结论。一旦初战失败,对大家的信心会造成重大打击。”     “我赞成!”     “我也同意。现在市场上采用复杂架构,这是由计算机硬件性能所决定的,不是拍脑瓜子想出来的。现在的计算机数据存储,无非是磁芯、半导体、磁带,以及我们自己发明的软盘。     这几种存储装置,磁芯太笨重、半导体太贵,而且这两种普通用户基本上都用不起。就连大公司使用的商用机,存储电路也达不到1兆!     磁带倒是很便宜,可磁带速度太慢、定位困难,调用一个指令,光是读就要几分钟,让人无法忍耐……”     他这话得到了很多人的认可,许多人都点起头来。     国内的技术水平低,许多研究单位即便配备了计算机,好多还在用磁带存储数据。磁带都算跟上时代潮流了,用卡片、纸带的都有。这种存储装置的缺点,所有人都深有体会,为了运算一个科学项目,编程、为纸带卡片打孔、嘎嘎嘎被计算机吞进去识别,全过程耗时个把月那是常事。打孔也是个技术活,许多单位还有专门为打孔员,熟练处理纸带录入时出现的故障。     要是打错了孔,审核时又没发现……     天啦,那就是一场灾难!不是推倒重来,就是得到一个错误的计算结果,无论哪个结果,对申请使用计算运算的科研人员、计算机操作员,都生不如死!     一想到精减指令的技术难题,所有人都心有窃窃焉的同感。     “……我们自己研发的软盘,速度比磁带快很多,但比半导体存储器依然慢得多。一条两条指令无所谓,一个复杂的科学计算,涉及到大量指令调用的话,那就痛苦了。遇到处理器中没有的指令,运算就要停顿下来,从磁盘调取,速度慢也就不说了,关键是占用内部存储单位!     一台个人计算机内部存储器能有多大?     4K?8K?     顶天了32K!     这么多的指令都从磁盘调用,要占用多大的内存空间?还给运算留出了空间吗?难道我们给每一个卖计算机的用户说:请您给计算机配上64K的内

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