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处理器指令系统漫谈(16):历史
佟冬 2019-9-5 08:49
“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。 论文主要比较的是编译后的静态二进制 ...
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处理器指令系统漫谈(15):2.0
佟冬 2019-9-3 15:10
下周开课了,这个blog也写了一个多月了,中间有几天休息了,没想到洋洋洒洒、啰里啰嗦写了不少。 12个原则:兼容、微结构无关、代码密度、开放、可扩展、编码格式简单、软硬件协作、权衡、并行、高能效、安全、势力。凑了个吉祥数,一家之言,可能不准确。 回到开始的问题:笔者希望讨论的问题是“未来AI+IoT+5G的时代, ...
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处理器指令系统漫谈(14):势力
佟冬 2019-9-3 13:24
经过从1964年开始的55年,指令系统的设计也迎来了新的时代。CAQA出了第6版,其中服务器、台式机和嵌入式市场的处理器列表如下。大浪淘沙,目前这些指令系统还生存着,x86和ARM处于市场的主导地位。MIPS开放了,Power开放了、SPARC曾经开放开源免费过、RISC-V开放开源免费。是非功过大家自己评说。 一个指令系统是 ...
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处理器指令系统漫谈(13):权能
佟冬 2019-9-3 11:02
安全计算机体系结构是J. Hennessy和D. Patterson在2018年图灵奖讲演中提出的未来4大方向之一。如果说领域专用体系结构是高能效计算的延续,开源硬件和敏捷硬件开发是设计手段,那么安全计算机系统结构就是未来十年最值得突破的领域。所谓信息安全(Information Security),就是对信息的“坑蒙拐骗偷”。我们这里主要关心 ...
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处理器指令系统漫谈(12):能效
佟冬 2019-9-2 13:04
2007年第四版CAQA和第三版在指令系统方面,去掉了DSP相关的专用指令系统的介绍。可能为了减少篇幅,第三版正文800多页,第四版将指令系统介绍和Cache的基础部分放在了附录里。当然这时指令系统大战已经尘埃落定,除了嵌入式系统(可配置指令系统tensilica等)已经很久没有新的桌面/服务器的指令系统出现了。指令系统设计的 ...
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处理器指令系统漫谈(11):功耗
佟冬 2019-8-30 21:10
2003年CAQA第三版的RISC综述的另一个大的特点是加入了嵌入式RISC处理器的总结,一共选择了当时3个处理器,ARM、SH3、M32R/D,我认为MIPS32/64+MIPS16都应该算嵌入式,因为后来MIPS32/64退出了高性能计算市场,主攻嵌入式市场了。Thumb也是ARM的16位指令集。我们来看看下图。 之前没有写MIPS是因为MIPS在教科书中写的非 ...
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微处理器指令系统漫谈(10):并行
佟冬 2019-8-29 14:48
PowrPC在1993年发布后,基本上就没有面向桌面和服务器市场的新型指令系统出现了。各大处理器厂商开始在三个方面展开竞争,提高处理器的性能,主要是多发射推测式乱序执行机制(指令级并行ILP)、Cache层次结构(存储级并行MLP)和SIMD扩展指令(数据并行)。前两个属于处理器微体系结构的范畴,可参考John P. Shen和M. Lap ...
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处理器指令系统漫谈(9):老大
佟冬 2019-8-28 14:49
时间进入到了1993年,从1964年IBM 360提出体系结构概念开始,已经30年了。通过之前的讲述,我们知道指令系统设计的原则有8个了: 兼容、微结构无关、代码密度、开放、可扩展、简单、软硬件协作、权衡。在设计指令系统的时候,在设计处理器的时候,在研究体系结构的时候,时刻要记住“权衡”,不要太保守,更不要太激进。 ...
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处理器指令系统漫谈(8):频率
佟冬 2019-8-27 16:18
DLX指令只出现在CAQA第一版和第二版用作教学之用,其指令助记符基本和MIPS相近,可以理解成MIPS的教学版。从CAQA第三版开始到第五版,DLX消失了,MIPS成为该教材的基础指令系统。 2003年的CAQA第三版终于在10年之后将Alpha指令系统写入了其RISC综述中,毕竟Alpha在业界有很大的影响,一直忽略总不好。如下图所示。 这 ...
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处理器指令系统漫谈(7):大厂
佟冬 2019-8-26 16:19
前次写到“组成无关”(微结构无关)应该是指令系统设计的第6个原则。 在IBM 801、Berkeley RISC、Stanford MIPS等先驱之后,RISC指令系统已经成为共识,美国几个计算机大厂分进入RISC指令系统设计领域。来看看1996年出版的CAQA第二版中RISC综述中的指令系统列表,如下图所示。有意思的是,作者没有介绍Alpha指令系统是因 ...
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