处理器设计的谬误—第二部分.pdf

《处理器设计的谬误—第二部分》这篇文章深入探讨了处理器设计中的常见误区，特别是那些导致特定处理器种群消亡的重大设计错误。文章作者Grant Martin和Steve Leibson，分别是系统级硬件设计和嵌入式软件链接研究的专家，以及曾任《微处理器报告》主编的资深工程师，他们结合自身丰富的经验，揭示了处理器设计的历史演变和一些过时的技术。 文章第一部分提到了Myopisaur这一处理器种群，它们试图通过高级计算机指令集架构（ISA）来支持特定的语言或领域。然而，这种设计方法往往过于专注于某种特定的高级语言（HLL），导致处理器功能过于局限。文章指出，早期处理器设计中，人们常常将中间ISA裁剪以适应HLL，再通过微码技术来模拟定义的ISA。微码是一种在剑桥大学的EDSAC项目中由Maurice Wilkes首次引入的概念，其目的是简化计算机的控制逻辑。微码由基本处理器指令序列组成，可以通过简化的中间语言编译或手工编写微汇编，然后转换为可执行代码存储在片上存储器中。 文章接下来的部分讨论了微码在处理器设计中的应用及其优缺点。微码的一大优势在于它能确保处理器家族间的兼容性，允许创建具有不同价格和性能特性的处理器系列。例如，高端处理器可以对中间ISA进行更直接的硬件加速，而低端处理器则可以在有限的硬件上运行，虽然速度较慢但成本更低。此外，微码还使得编译器的编写和升级更为灵活，因为中间ISA与最终的机器指令之间的映射可以独立处理，避免或减少了对复杂编译器的需求。 然而，随着时间的推移，微码逐渐淡出现代处理器设计的舞台。随着集成电路技术的进步，硬件的集成度提高，硬件成本降低，逻辑综合技术的广泛应用使得直接硬件实现ISA变得更为经济且高效。因此，微码的优势逐渐被硬件的直接实现所取代。 文章中提到的这些“错误”并不是绝对的，而是相对于特定时间点而言的。随着技术的快速发展，曾经看似合理的设计选择可能变得不再适用。因此，文章强调，评价设计的正确与否应基于当时的技术环境和发展阶段。 《处理器设计的谬误—第二部分》为我们揭示了处理器设计历史上的一个重要阶段，即微码在处理器设计中的角色及其逐步退出历史舞台的过程。文章提醒我们在设计时要考虑到技术的发展趋势和经济性，以及如何在兼容性、灵活性和效率之间找到平衡。同时，它也展示了处理器设计的动态性和持续演进的本质，对于理解和预测未来的处理器设计趋势具有重要的参考价值。