????【感謝網(wǎng)友sunny,人力輔助電路設(shè)計(jì)創(chuàng)意,由他提供,對(duì)幫助主角快速研發(fā)微處理器提供了合情合理的依據(jù),在此表示誠(chéng)摯謝意!
????章節(jié)前,感謝網(wǎng)友951274927、懂看不懂寫、春笛、看書者001打賞支持,謝謝你們的鼓勵(lì)與支持!感謝所有點(diǎn)擊、收藏、推薦本書的朋友,在此深深鞠躬致謝!】
????computeraideddesign,意即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),取首字母縮寫為cad。
????cad技術(shù)不是什么新鮮玩藝兒,作為最高等的人類文明,就是一部創(chuàng)造工具、利用工具的歷史。自46年2月第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生之日起,人們就開始嘗試使用計(jì)算機(jī)為現(xiàn)代工業(yè)服務(wù)。經(jīng)過(guò)十多年摸索,到五十年代后期,計(jì)算機(jī)輔助人類設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品的運(yùn)用逐漸成型。
????最初大家采用點(diǎn)、線方式,通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行二維圖形計(jì)算和表達(dá)。當(dāng)法國(guó)人提出了貝塞爾算法后,曲面運(yùn)算也成為可能,cad開始由二維圖形向三維邁進(jìn)。
????但受限于這個(gè)時(shí)代的計(jì)算機(jī)技術(shù),要進(jìn)行三維空間的超大規(guī)模數(shù)**算,只能動(dòng)用超級(jí)計(jì)算機(jī),成本極其高昂。
????到目前為止,除國(guó)防科研等國(guó)家財(cái)力支撐的項(xiàng)目外,也只有石油、化工、飛機(jī)、汽車等大型公司、財(cái)團(tuán)才用得起。在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中還從未有過(guò)先例,就連藍(lán)色巨人都還未進(jìn)行這方面的嘗試。
????不過(guò)郭逸銘自后世穿越而來(lái),又豈會(huì)受這些條條框框的限制!
????cad設(shè)計(jì)多方便,他如果不知道也就罷了,用過(guò)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),用鼠標(biāo)將相關(guān)的線路、元件一結(jié)合,計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算,告訴他電路設(shè)計(jì)是否錯(cuò)誤,并點(diǎn)出錯(cuò)在何處,當(dāng)場(chǎng)就可以作出修改。一個(gè)超大規(guī)模芯片設(shè)計(jì),也用不了兩三個(gè)月。
????所以當(dāng)他決定開始研發(fā)微處理器,第一時(shí)間就想到了cad設(shè)計(jì)方式。
????當(dāng)然,在這個(gè)時(shí)代要實(shí)現(xiàn)cad,困難不是一般的大。
????電**算需要專門的電路,通用處理器中固化的相關(guān)指令稀少,運(yùn)算速度達(dá)不到要求;沒(méi)有專門為電**算開發(fā)的設(shè)計(jì)程序……
????這都沒(méi)什么,慢慢磨,也能磨出來(lái)。
????關(guān)鍵是沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)!
????計(jì)算機(jī)本身是個(gè)死物,它是沒(méi)有思維的。人類給它一個(gè)電信號(hào),它就按照內(nèi)部線路運(yùn)算以后,還以一個(gè)電信號(hào)。沒(méi)有各種電路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),你就是畫了一個(gè)電路出來(lái),它也不過(guò)是一堆點(diǎn)和線構(gòu)成的幾何圖形,沒(méi)有任何意義。只有豐富的電路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為參照對(duì)比,經(jīng)過(guò)各種電**算程序運(yùn)算以后,才是一個(gè)完整的cad功能程序。
????郭逸銘經(jīng)過(guò)仔細(xì)思考,消化了cad的根本核心,實(shí)施了這次人力輔助設(shè)計(jì)方案:既然沒(méi)有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),那我就用人海戰(zhàn)術(shù)來(lái)快速收集數(shù)據(jù),及時(shí)反饋。在美國(guó)的彭之旭等項(xiàng)目組就相當(dāng)于cad運(yùn)算核心,國(guó)內(nèi)的支援團(tuán)隊(duì)就等于判斷程序和數(shù)據(jù)吞吐接口,技校的那批學(xué)生充當(dāng)著數(shù)據(jù)庫(kù)的功能。
????而且他們都是活生生的人,有自我意識(shí)、自我判斷,具有主觀能動(dòng)性。
????郭逸銘給了他們一個(gè)思路,他們立即能領(lǐng)悟其中精髓,在實(shí)施中不斷自我完善。就好比一臺(tái)超大規(guī)模的人力超級(jí)計(jì)算機(jī)……,不,不只是被動(dòng)處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī),而應(yīng)該稱之為能自我適應(yīng)作出應(yīng)對(duì)的——智腦!
????結(jié)果,他們這套超腦體系,在微處理器設(shè)計(jì)中先拔頭籌,跑到了dec開發(fā)小組前面,率先拿出了成熟的設(shè)計(jì)方案。
????這次為了處理器設(shè)計(jì)而進(jìn)行的大量電路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),也為他們未來(lái)開發(fā)專用電路設(shè)計(jì)芯片儲(chǔ)備了寶貴的數(shù)據(jù)資料。
????當(dāng)然,這其中,dec的技術(shù)支持也功不可沒(méi)。
????dec搞了幾十年的處理器研發(fā),各種功能電路在不同專業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用,已經(jīng)非常嫻熟。哪種電路效果最佳,哪種電路運(yùn)用面最廣,各種電路集成后的相互干擾、排除……,等等,都有著自己的獨(dú)到之密。沒(méi)有dec給與的技術(shù)支持,彭之旭他們不花上幾年做研究調(diào)查,馬上就動(dòng)手設(shè)計(jì)相關(guān)電路根本就沒(méi)有實(shí)現(xiàn)可能。
????10月21日,西部計(jì)算機(jī)第一款個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)正式定稿。
????彭之旭等幾十名工程師日以繼夜,奮戰(zhàn)了一個(gè)半月時(shí)間,終于拿出了這款微處理器的設(shè)計(jì)圖紙。望著這堆由數(shù)百?gòu)堧娐穲D組成的龐大設(shè)計(jì)圖,他們?cè)谄>胫?,也露出了欣慰的笑容?br/>
????這是一款獨(dú)一無(wú)二的處理器!
????它不是傳統(tǒng)的復(fù)雜架構(gòu)型,也不是現(xiàn)在呼聲高漲的精簡(jiǎn)指令型。它,既包含了精簡(jiǎn)指令型的基本特征,核心指令只有十幾條,也擁有復(fù)雜架構(gòu)型多達(dá)數(shù)十條的各種外圍指令,但并不包括目前各公司開發(fā)的所有指令。
????整個(gè)處理器不是一個(gè),而是兩枚!
????一塊精簡(jiǎn)指令的核心微處理器,一塊包含大部分復(fù)雜指令的協(xié)處理器,兩者采用并行計(jì)算電路合二為一,才構(gòu)成一個(gè)完整的處理器系統(tǒng)。
????這種天馬行空的想象力,就是領(lǐng)受郭逸銘指示,負(fù)責(zé)具體開發(fā)的彭之旭等人也是贊不絕口。
????這種思路,真是……
????真是怎樣,他們一時(shí)想不出,但他們隱約覺(jué)得,在當(dāng)前復(fù)雜架構(gòu)和精簡(jiǎn)指令激烈沖突的時(shí)候,這種混合架構(gòu)或許確實(shí)才是最佳解決辦法。這種解決方法看似是在和稀泥,但實(shí)際仔細(xì)分析下來(lái),才可以看出,它確實(shí)做到了采兩家之長(zhǎng)的設(shè)計(jì)意圖,將處理器硬件性能發(fā)揮到了極致!
????復(fù)雜架構(gòu)和精簡(jiǎn)指令爭(zhēng)執(zhí)的核心,在于指令長(zhǎng)短。
????早期核心指令功能不復(fù)雜,所以指令本身也很簡(jiǎn)短精煉,就例如一個(gè)加法指令,再長(zhǎng)也有限。但隨著半導(dǎo)體發(fā)展,各領(lǐng)域又熱衷于開發(fā)自己的專用指令,將一個(gè)個(gè)原本精煉的指令組合起來(lái),形成了一個(gè)龐大的復(fù)雜函數(shù)體系。
????復(fù)雜指令,為它設(shè)計(jì)的名稱代號(hào)同樣簡(jiǎn)單,但這只是為了編寫程序的人方便識(shí)別,其本身運(yùn)算內(nèi)容卻極其浩大繁雜。
????現(xiàn)行的處理器,都是處理完一條指令,才能處理第二條,后面待處理指令只能排隊(duì)等待。如果每一條指令都超長(zhǎng),那后面等待的時(shí)間就會(huì)很久。等久點(diǎn)也沒(méi)關(guān)系,關(guān)鍵是每條指令調(diào)用的電路并不一致,有些運(yùn)算同時(shí)調(diào)用不同功能電路,這很好,不占用時(shí)間。但有些復(fù)雜指令反復(fù)調(diào)用某一熱點(diǎn)電路,熱點(diǎn)電路超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),其他電路卻空自等待,不能做其他事情,白白浪費(fèi)了處理器硬件架構(gòu)。
????打個(gè)比方。
????全校集合,一個(gè)班級(jí)的同學(xué)從大門出去,如果班上的人越多,出門所花的時(shí)間自然也就越多。如果在出門時(shí)大家還打打鬧鬧,有幾個(gè)人爭(zhēng)搶著要先出去,這幾個(gè)爭(zhēng)搶的人長(zhǎng)時(shí)間堵在門口,后面的人想走也走不了,全班趕到操場(chǎng)集合的時(shí)間便會(huì)拖延更久。
????復(fù)雜指令效率低,就低在這里。
????在郭逸銘的協(xié)調(diào)下,大家采用了雙處理器,并行運(yùn)算的設(shè)計(jì)思路。
????核心處理器采用精簡(jiǎn)指令方式運(yùn)算,那些調(diào)用效率最高的電路集成在這塊芯片上,基本滿足了80%的運(yùn)算要求。核心處理器處理的數(shù)據(jù)指令短、無(wú)堵塞,效率自然就高,速度也就更快。而另一塊協(xié)處理器卻集成了另外17%,調(diào)用率較低的電路,如果恰逢用戶這方面的需求,也可借用協(xié)處理器輔助運(yùn)算。
????協(xié)處理器的運(yùn)算,不影響核心處理器,雙方各算各的。如果恰好同時(shí)運(yùn)用到兩個(gè)部分,兩部分處理器各自運(yùn)算完畢,經(jīng)由并行處理電路綜合匯總,得出最后結(jié)論,速度也快于單純的復(fù)雜架構(gòu)處理器。