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【感谢网友sunny,人力辅助电路设计创意,由他提供,对帮助主角快速研发微处理器提供了合情合理的依据,在此表示诚挚谢意!
章节前,感谢网友951274927、懂看不懂写、春笛、看书者001打赏支持,谢谢你们的鼓励与支持!感谢所有点击、收藏、推荐本书的朋友,在此深深鞠躬致谢!】
ComputerAidedDesign,意即计算机辅助设计,取首字母缩写为CAD。
CAD技术不是什么新鲜玩艺儿,作为最高等的人类文明,就是一部创造工具、利用工具的历史。自46年2月第一台计算机诞生之日起,人们就开始尝试使用计算机为现代工业服务。经过十多年摸索,到五十年代后期,计算机辅助人类设计工业产品的运用逐渐成型。
最初大家采用点、线方式,通过计算机进行二维图形计算和表达。当法国人提出了贝塞尔算法后,曲面运算也成为可能,CAD开始由二维图形向三维迈进。
但受限于这个时代的计算机技术,要进行三维空间的超大规模数**算,只能动用超级计算机,成本极其高昂。
到目前为止,除国防科研等国家财力支撑的项目外,也只有石油、化工、飞机、汽车等大型公司、财团才用得起。在计算机设计中还从未有过先例,就连蓝色巨人都还未进行这方面的尝试。
不过郭逸铭自后世穿越而来,又岂会受这些条条框框的限制!
CAD设计多方便,他如果不知道也就罢了,用过了计算机辅助设计,用鼠标将相关的线路、元件一结合,计算机自动进行运算,告诉他电路设计是否错误,并点出错在何处,当场就可以作出修改。一个超大规模芯片设计,也用不了两三个月。
所以当他决定开始研发微处理器,第一时间就想到了CAD设计方式。
当然,在这个时代要实现CAD,困难不是一般的大。
电**算需要专门的电路,通用处理器中固化的相关指令稀少,运算速度达不到要求;没有专门为电**算开发的设计程序……
这都没什么,慢慢磨,也能磨出来。
关键是没有相关数据!
计算机本身是个死物,它是没有思维的。人类给它一个电信号,它就按照内部线路运算以后,还以一个电信号。没有各种电路实测数据,你就是画了一个电路出来,它也不过是一堆点和线构成的几何图形,没有任何意义。只有丰富的电路实测数据作为参照对比,经过各种电**算程序运算以后,才是一个完整的CAD功能程序。
郭逸铭经过仔细思考,消化了CAD的根本核心,实施了这次人力辅助设计方案:既然没有实测数据,那我就用人海战术来快速收集数据,及时反馈。在美国的彭之旭等项目组就相当于CAD运算核心,国内的支援团队就等于判断程序和数据吞吐接口,技校的那批学生充当着数据库的功能。
而且他们都是活生生的人,有自我意识、自我判断,具有主观能动性。
郭逸铭给了他们一个思路,他们立即能领悟其中精髓,在实施中不断自我完善。就好比一台超大规模的人力超级计算机……,不,不只是被动处理数据的计算机,而应该称之为能自我适应作出应对的——智脑!
结果,他们这套超脑体系,在微处理器设计中先拔头筹,跑到了DEC开发小组前面,率先拿出了成熟的设计方案。
这次为了处理器设计而进行的大量电路实测数据,也为他们未来开发专用电路设计芯片储备了宝贵的数据资料。
当然,这其中,DEC的技术支持也功不可没。
DEC搞了几十年的处理器研发,各种功能电路在不同专业领域的运用,已经非常娴熟。哪种电路效果最佳,哪种电路运用面最广,各种电路集成后的相互干扰、排除……,等等,都有着自己的独到之密。没有DEC给与的技术支持,彭之旭他们不花上几年做研究调查,马上就动手设计相关电路根本就没有实现可能。
10月21日,西部计算机第一款个人计算机设计正式定稿。
彭之旭等几十名工程师日以继夜,奋战了一个半月时间,终于拿出了这款微处理器的设计图纸。望着这堆由数百张电路图组成的庞大设计图,他们在疲倦之中,也露出了欣慰的笑容。
这是一款独一无二的处理器!
它不是传统的复杂架构型,也不是现在呼声高涨的精简指令型。它,既包含了精简指令型的基本特征,核心指令只有十几条,也拥有复杂架构型多达数十条的各种外围指令,但并不包括目前各公司开发的所有指令。
整个处理器不是一个,而是两枚!
一块精简指令的核心微处理器,一块包含大部分复杂指令的协处理器,两者采用并行计算电路合二为一,才构成一个完整的处理器系统。
这种天马行空的想象力,就是领受郭逸铭指示,负责具体开发的彭之旭等人也是赞不绝口。
这种思路,真是……
真是怎样,他们一时想不出,但他们隐约觉得,在当前复杂架构和精简指令激烈冲突的时候,这种混合架构或许确实才是最佳解决办法。这种解决方法看似是在和稀泥,但实际仔细分析下来,才可以看出,它确实做到了采两家之长的设计意图,将处理器硬件性能发挥到了极致!
复杂架构和精简指令争执的核心,在于指令长短。
早期核心指令功能不复杂,所以指令本身也很简短精炼,就例如一个加法指令,再长也有限。但随着半导体发展,各领域又热衷于开发自己的专用指令,将一个个原本精炼的指令组合起来,形成了一个庞大的复杂函数体系。
复杂指令,为它设计的名称代号同样简单,但这只是为了编写程序的人方便识别,其本身运算内容却极其浩大繁杂。
现行的处理器,都是处理完一条指令,才能处理第二条,后面待处理指令只能排队等待。如果每一条指令都超长,那后面等待的时间就会很久。等久点也没关系,关键是每条指令调用的电路并不一致,有些运算同时调用不同功能电路,这很好,不占用时间。但有些复杂指令反复调用某一热点电路,热点电路超负荷运转,其他电路却空自等待,不能做其他事情,白白浪费了处理器硬件架构。
打个比方。
全校集合,一个班级的同学从大门出去,如果班上的人越多,出门所花的时间自然也就越多。如果在出门时大家还打打闹闹,有几个人争抢着要先出去,这几个争抢的人长时间堵在门口,后面的人想走也走不了,全班赶到操场集合的时间便会拖延更久。
复杂指令效率低,就低在这里。
在郭逸铭的协调下,大家采用了双处理器,并行运算的设计思路。
核心处理器采用精简指令方式运算,那些调用效率最高的电路集成在这块芯片上,基本满足了80%的运算要求。核心处理器处理的数据指令短、无堵塞,效率自然就高,速度也就更快。而另一块协处理器却集成了另外17%,调用率较低的电路,如果恰逢用户这方面的需求,也可借用协处理器辅助运算。
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