CISC的目标是使程序员更容易进行(提供沸腾指令

2020-08-25 16:06:28

CPU是计算机最重要的组件之一,负责执行基本计算,逻辑比较和移动数据。这些简单的任务是任何更复杂的操作的基础,并使运行我们的系统和程序成为可能。这些操作的完成方式不是随机的:指令集体系结构(ISA)定义它们是什么以及应该执行的计算机处理器。

ISA定义了受支持的指令和功能,但没有具体定义这些指令的执行方式。可以将其视为烹饪食谱-假设它是百吉饼:尽管食谱相同,但每个厨师都会以不同的方式进行烹饪,例如,将芝麻进行不同的排列。在我们的示例中,基于食谱的厨师烹饪是根据定义的ISA执行指令的计算机处理器。结果在理论上始终是相同的:美味的百吉饼。

ARM徽标不同的指令集可能不会直接定义沸水,而是让您对对象执行某些操作:加热,测量和比较。厨师现在必须加热水,并将其测得的温度与已知的沸腾温度进行比较。处理器有两种主要的体系结构类型:复杂指令集计算(CISC)和精简指令集计算(RISC)。

简而言之,CISC的目标是使程序员更容易进行(提供沸腾指令,加热油等指令),而大型处理器则为此付出代价,而RISC则尝试使用一套更简单的指令,需要更多的精力从程序员那里获得,但是却导致了更小的处理器和更低的功耗。由于两种体系结构具有不同的功能,因此通常必须将在一个体系上运行的程序重写为在另一个体系上运行。当今,智能手机上最受欢迎的体系结构之一是RISC系列的一部分:ARM,代表Acorn RISC Machine。

值得注意的是,这主要适用于编程/移植编译器。为了其他目的(例如编写用户程序),您通常使用高级语言,该语言在软件级别上与CISC相当。另一个重要的注意事项是,此比较旨在为您提供对这些概念的简单而直观的理解。准确,深入的解释将需要更长的时间和更多的技术性知识。

最终,这使我们进入了RISC-V(发音为“风险五”),这是针对SoC(片上系统,基本上将CPU和其他必要组件封装在一起以运行系统)的免费开源ISA。 。大多数其他ISA(例如Intel,IBM或ARM的ISA)都是专有的,没有许可证(例如,最多可能需要花费两年的时间才能进行协商),其他ISA不能使用它们。另一方面,任何人都可以免费使用,实施和生产RISC-V,唯一真实的条件是承认RISC-V的作者。

这样一来,独立的研究人员和开发人员就可以实施自己的处理器或修改开源RISC-V实现,例如,使用ARM许可证是无法实现的(例如,需要单独的许可证,大约有15家大公司拥有)。同时,ISA也可以由公司扩展和修改,而无需发布源代码,其方式与Android类似。没有许可费也意味着处理器更便宜,尽管即使长期使用RISC-V也不会在实践中大幅度降低智能手机的价格:SoC的专利使用费仅占智能手机价格的一大部分。智能手机的费用(例如,高通收取专利权使用费的2.5%至5%)。

RISC-V并不是第一个免费的ISA,同时也存在其他免费的ISA。OpenRISC是其他最受欢迎和最活跃的软件,它始于2000年,并在GNU GPL下发布。忽略其他差异,RISC-V的许可许可使其更可能被较大的公司采用,并且有所作为。例如,谷歌,惠普企业(HPE)和甲骨文是最近加入的三大公司RISC-V标准工作组,有效地展示了他们对RISC-V作为开放标准的兴趣。只要所有实现都符合规范(“符合RISC-V”),理论上客户仍将能够使用一个或另一个生态系统(例如GNU / Linux),而公司将有动力这样做以避免从头开始编写或移植其系统。同时,RISC-V越来越受到青睐,这意味着较小的公司实际上可以支持开源社区,同时仍然拥有一个灵活的系统(对RISC-V感兴趣的此类公司之一就是lowRISC)。

RISC-V是否可以为有兴趣使用开放系统或在兼容的SoC上运行任何受支持的操作系统的客户带来实际的改进,还有待观察。同时,除了RISC-V的吸引力外,还有其他潜在的问题:虽然许可许可具有某些好处,但它也可能使巨头能够使用“ 拥抱,扩展和熄灭”策略(在Android上可以说是这样) / AOSP和Google的服务,甚至是Android Wear),尽管有人可能会认为这将比当前情况更好。甚至可以将其与当今的Android场景进行比较,各种OEM试图区分其皮肤以获取更多用户,而自定义ROM社区仍在为高级用户提供支持。

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