“影响CISC效率的还有什么原因呢?”李逸轩笑着看了看大家:“影响CISC效率的第二个原因就是二八定律……”
说到这里李逸轩停顿了一下,“二八定律又名80/20定律,也叫巴莱特定律,是19世纪末20世纪初意大利经济学家巴莱多发现的。他认为,在任何一组东西中,最重要的只占其中一小部分,约20%,其余80%尽管是多数,却是次要的,因此又称二八定律。
比如说,商家80%的销售额来自20%的商品,80%的业务收入是由20%的客户创造的;在销售公司里,20%的推销员带回80%的新生意, 20%的人拥有社会财富之和的80%,80%的人拥有社会财富之和的20%,也就是80%的收益来源于20%的高端客户。
再比如说,我们每天的生活里只有20%的时间在做一些有意义的事情,可以提高我们的生活质量的事情,其他80%的时间都是在浪费时间和精力。
这个定律在CPU中依然有效。一块CPU是由逻辑控制电路和执行源代码组成。依据80/20法则我们把源代码划分成“冷代码”与“热代码”概念——前者占据CISC指令总量的80%,后者只占据20%。与之相应,冷代码执行单元占据绝大多数硬件资源,而高度活跃的热代码执行单元所占据的硬件资源反而要少得多。
而这正是CISC运行效率低下了另一项原因。
我们现在所使用的CISC,在设计时并没有考虑到80/20定律,这就导致计算机中80%的任务只是动用了大约20%的指令,而剩下20%的任务才有机会使用到其他80%的指令。我们如果对指令系统作相应的优化,就可以从根本上快速提高处理器的执行效率。
IBM在1975年推出的所谓RISC处理器POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC 的缩写),就是基于80/20原则设计的。
讲真,POWER并不是真正意义上的RISC,POWER依然还是CISC,但就是因为IBM在设计POWER时,运用了80/20原则使得CPU的运行效率提高了20倍不止。”
下面的学生轰动了,他们没有想到仅仅是改变了设计思路就让CPU提高了这么多。
虞有澄也是很的惊讶,他没有想到李逸轩对IBM的POWER处理器这么了解,要知道他也是在推出POWER推出多年以后才慢慢了解到的,这还是利用了英特尔公司的资源。
POWER是美国超级计算机的标准CPU,市面根本就没得卖,那眼前这个年轻人又是怎么了解的呢?有人告诉他,虞有澄想了想,觉得这是最符合常理的解释了。
只听台上的李逸轩继续讲道:“虽然POWER并不是一款真正的RISC处理器,但却为人类指明了CISC未来的发展方向,更同时还指明了RISC的方向,于是真正的RISC诞生了。”
李逸轩举起一块面积只有100平方毫米,拇指甲大小的芯片说道:“大家请看,这就是我们Oranges设计的世界第一款真正的RISC处理器,目前它被作为硬盘的总控制CPU。RISC的应用范围远比X86来得广泛,大到各种超级计算机、顶级工作站、高阶服务器,小到各类嵌入式设备、家用游戏机、消费电子产品、工业控制计算机,都可以看到RISC的身影。
当然,CISC的应用同样也很广泛,除了我们熟知的个人计算外,在电信和移动公司的多功能网络服务器、多功能工作站、通用数控机床、图形工作站等都能用到。RISC的优势讲究专精专强,CISC讲究的是兼容和多功能。虽然在某些领域RISC和CISC有所交叉,有所竞争,但他们都会在各自的领域发展。科普讲完了,你们有什么想问的吗?”
大家面面相觑,今天接受的信息量太大,他们需要时间去消化,一时之间还问不出问题来。
“请问轩少,你是否认为也许在将来,RISC和CISC会走向统一吗?”问话的正是虞有澄,今天他也是获益良多,跟那些菜鸟不同,虞有澄很快就消化了李逸轩讲的那些观点。作为世界上最顶尖的半导体芯片专家,他敏锐的发现,李逸轩提得那些观点或许有一天RISC和CISC会走向统一,于是就把问题提了出来。
虞有澄的话让李逸轩感到意外,但仔细想想,他又不觉得的是偶然。因为虞有澄是历史上第一个提出RISC和CISC统一的提出者,后世包括英特尔、AMD、IBM、DEC等众多半导体巨头都向这个方向努力过,特别是英特尔最为执着,以至于英特尔公司后来所推出的CPU,越来越不像一颗标准的CISC,反而更像一颗带有CISC特质的RISC。
所以说,虞有澄能提出这个观念其实并不奇怪,只不过由于受到李逸轩的影响,这个想法被提前了而已。
可惜的是,这个想法虽然很伟大,可遗憾的是由于两者的源代码长度并不相同,这个想法最终没有得到实现,虞有澄后来自己也放弃了自己提出来的思路。
后来英特尔公司在以色列的实验室里一名科学家,却在虞有澄的思想下提出了内核模块化的CPU设计思想。
什么是内核模块化,就是依据八二定律原则,无论是RISC还是CISC,都使用同一的内核,再把这个内核放在不同的体系中,从而实现RISC和CISC的统一。
比如说,同意一款内核放在X86中,那它就是一款CISC处理器,若放在ARM的构架里面,它就是一款RISC处理器,把内核放在不同的构架里面,它就是一款不同结构的处理器。虽然它并没有真正实现RISC和CISC的统一,但却为CPU和设计和制作大大降低了难度,同时还丰富了芯片公司的产品线。
而内核模块化也成了后世IC设计公司的主流指导思想,同时内核模块化还带来了另外一项科研课题的诞生,那就是微构架技术。
打个比方,我们已英特尔公司著名的酷睿CPU为例,它就是一款把RISC作为内核放在了X86构架当中,然后通过微构架技术又把RISC和X86给有效连接起来,就变成我们所熟知的酷睿CPU。
其运行原理就是,当复杂指令集进入CPU之后,通过为微构架把冗长的分解成无数短促的精简指令,再交给内核处理,这样就大大提高了指令的执行速度,同时还能很好的解决以前CISC应用兼容方面的问题。