温故而知新

姜咏江

               本学期选择微体系结构课程的研究生一下子多了起来。这些学生将来都是要搞计算机设计的，任务重大，我自然也马虎不得。自从我设计出第一个真正意义上的计算机，屈指一算也有十二个年头了。现在再回头看看我最早设计自作的一台二进制层面上的计算机，自己都感到有些不可思议。一个用8个开关输入数据和程序，用发光二极管和数码管做为输出，用按钮和开关作人机交互控制的，巴掌大小的计算机竟然能够运行用户程序。不仅如此，这台小小的计算机，还能够进行输入数据编辑浏览等项工作。更有，能够在虚拟存储空间上运行超长程序的功能。当年结合教学写了一本叫《PMC计算机的设计与应用》由清华出版社出版，那里面详细地介绍了这台通用计算机所能够干事情。所有计算机最基本的东西，那台小小的计算机都体现出来了。

       PMC计算机采用了动态核心结构，在多品种处理器同处一个芯片的情况下，可以实现程序自主调动执行，不用所谓的操作系统管理。这种动态计算机最简单的就是单处理器的情况，即一个处理单位和一个存储单位，通过总线通断控制链接的情况。从器件的构成来讲，似乎与其它结构的计算机没有更多的不同，关键是在处理设备和存储设备的构成上，分化独特。独特的地方是将一般CPU内的程序计算器、通用寄存器、状态寄存器、累加器等，一系列过去放在CPU内存储设备都放到了存储器一边，在处理器一端只留下了指令寄存器和运算前端寄存器。这样的设备称为处理单位，用PU来记。进而将规整到一起的存储设备叫存储单位，用MU表示。

       这种结构不仅可以实现程序执行的自我调动，调动之时无需保留和回复现场，因而程序转移只要一个节拍就能够完成，不用象进程调度那样要由操作系统的原语帮忙。动态计算机结构设计最适合多种类型、多个处理单位的情况，能够实现指令级并行执行。甚至可以设计同类处理器个，对多个程序间的指令交叉执行，互不妨碍。

       当年的那种雄心壮志，不能说一点没有了，只是年过七十，有些力不从心了。翻翻我曾经的计算机设计制作，怎样能够以最简单的方法，将我的体验、经验、理论和方法传授给我的学生，应该是我现在优先考虑的问题了。

2017-11-14