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处理器指令系统漫谈(16):历史

已有 5449 次阅读 2019-9-5 08:49 |个人分类:观点评述|系统分类:科普集锦| 处理器, 指令

“以史为鉴,可知兴替”,处理器指令系统的历史,对未来新时代指令系统的设计至关重要。

出于对二进制的习惯和迷恋 ,总感觉应该凑成2的幂次方才心安。写最后一个吧。

对于所有指令系统的横向对比,是否有文献呢。有一篇,虽然不太全面,但可参考。2019年ICCD中的一篇文章。

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论文主要比较的是编译后的静态二进制尺寸,总结了影响代码密度的体系结构级因素。

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看看结果,前面的全是RISC指令系统,一帮难兄难弟,IA64(EPIC/Itanium)代码密度最低。当然,VLIW在未来的指令系统设计中应该也有特殊的地位,在目前DSP领域中应用比较广泛。需要考虑。RISC-V有RVC16位字长指令,可以拼成32位含两个指令的VLIW。

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再看看之前讲过的x86/ARM/Power这三个指令系统,ARM/Power/x86-64排在中间,x86排在较后位置,CISC对于代码密度的意义可见一斑。

再来看看,RISC-V主要设计者的博士论文中的比较。

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发现ARM的Thumb-2,也就是现在的ARMv8m的前身,代码密度不错啊。RISC-V不错啊。

还有Spec有历年的几乎所有计算机的性能数据,CPU DB也是个很好的数据库,都可以用来比较比较。为未来新时代指令系统设计添砖加瓦。

在之前讲并行的时候,和指令系统体系结构相关还有一个因素叫Cache Coherence and Memory Consistency,就是Cache一致性模型和load/store的序模型。不想讲过多的细节,大家可以去看CAQA和《A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence》这个教材。还有一篇ACM通讯的定性分析文章如下,又是大佬Mark Hill。还有x86/ARM都是TSO序模型,RISC指令系统大多是Weakly Order,RISCV之前和MIPS一样,最近也加入了TSO的模式,未来还得走TSO,并行编程更容易,硬件设计更简单。具体的大家自行补脑吧。

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回归到J. Hennessy和D. Patterson的图灵奖讲演论文,四个方向:领域专用体系结构、安全、开源指令系统体系结构、敏捷芯片开发。

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谁能看出来,那是夕阳还是朝霞。当然,夕阳过后,朝霞总会出现的。1978年前后,8086出现了,1987年前后RISC大爆发了,1997年曾经有一次未来芯片体系结构的大讨论(Billion Transistors Chip, 超标量+SIMD胜利了),2008年前后又有一次(Energy-Efficiency, GPU加速器胜利了),2018年又来一次(DSA+安全,胜利者会是谁呢?)。



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