?第三章策劃

    告別了埃里克，張億誠知道還要等通知后也沒回教室直接回了家，準備先把頭腦里的幾分前世的芯片設計樣本整理出來，在結合這個時代的制造工藝和技術做個比較，確定那種即能大批量制造出來又有成本和性能優(yōu)勢。

    這個時代的個人計算機水平還很落后，內存就更不用說了，軟件也沒前世那個時候豐富，所以想建設后世那種虛擬實驗室目前還有一定困難，不是造不出來而是就算造出來了也不劃算，功能很有限。

    在專業(yè)的繪圖工具店買好直尺、圓規(guī)、繪圖鉛筆等必須的工具后直接丟到了自己那輛二手汽車后備箱，在路邊加油站旁隨便吃份快餐就回了家。

    張億誠用剛買的大型號的直尺在臥室里的書桌上比劃了下，空間很小幾乎不夠用，這是估算后得出的結論，于是打電話訂購一臺新的超大桌子和一個密碼保險箱約定下午3點前會送到。這些張億誠準備安放在自己的客廳里，工欲善其事必先利其器的道理他還是懂的。

    說起80年代90年代的個人處理器，目前市場上主要有英特爾、摩托羅拉、amd、mos、zilog等。像dec，ibm之類的也可以自己生產處理器，一般他們只生產面向服務器級別的而且與他們的主板等是一起出售所以張億誠不做考慮他們。

    要做處理器就不能不學習英特爾，英特爾的成功主要有2個原因：一趕上了這個時代的計算機行業(yè)的巨人ibm公司想在個人計算機市場有所作為的機會，對于把個人計算機市場經營的紅紅火火的蘋果，ibm決心要從中分一杯羹所以在今年啟動了象棋機會，而為了能夠迅速的推入市場才決定從軟件硬件全自己生產到決定適當的選擇公司外的軟硬件供應商合作，這就給了當時開發(fā)出16位處理器生產商英特爾的8086一個機會，二就是在ibmpc大獲成功后建立的intel聯盟，這樣迫使英特爾一直基于cisc體系架構的x86不斷增大自己的指令集以兼容已有的軟硬件應用，英特爾的技術從來都不是最先進的，他只是緊緊的依靠intel聯盟抓住了用戶需要兼容這個訴求，形成了盈利投入工藝和技術研發(fā)在盈利這樣一個良性循環(huán)。

    張億誠重重的在紙上用大號的記號筆寫上以后的研發(fā)思想。研發(fā)第一條：兼容。第二條：架構。第三條：制造工藝。第四：軟硬件支持。張億誠相信只要遵照這個思路一直走下去他沒有理由懼怕藍色巨人和intel聯盟。自己既然選定發(fā)展risc架構就要先做一番細致的規(guī)劃。

    risc也就是精簡指令集架構的確是一種先進的芯片未來發(fā)展方向，問題出來了，這種架構具有比較強的專業(yè)性。由于指令集是精簡的所以這些指令很簡單，根據前世20－80定律：80%的工作是由20%的常用指令完成，剩下的20%的工作才是由80%的不常用指令完成，，但是指令集架構是精簡的所以就必須有個側重，這樣當這樣一款處理器在執(zhí)行一些不常用指令時將會很慢，復雜指令集就不會存在這樣的問題，因為復雜指令集的所有指令在地位上都是平等的，所以比較的通用。這不是最主要的區(qū)別。因為在前世2010年后英特爾也開始往這方面靠攏還號稱采用的是最新技術。

    主要的區(qū)別是復雜指令集執(zhí)行的是長短不一的指令，所以在處理這些指令的時候必須要先對這些指令分割，因此在執(zhí)行單一指令的時候需要進行較多的處理工作，而risc的指令幾乎都是等長的精簡指令所以在執(zhí)行指令的時候速度很快，性能又穩(wěn)定。還有一點在并行方面risc可以同時執(zhí)行多條指令，它可將一條指令分割成若干個進程或線程，交由多個處理器同時執(zhí)行。由于risc執(zhí)行的是精簡指令集，所以它的制造工藝簡單且成本低廉。成本的低廉正是張億誠最看重的，沒看到前世的中國靠廉價的產品在世界各地攻城拔寨無所不利嘛。

    那么還有最有的一點的不同：cisc復雜指令的尋址方式種類繁多，操作數可以直接來自內存。但復雜指令為現代處理器技術中廣泛使用的流水線技術引入了問題：在微處理器中指令的執(zhí)行一般分為“預指”，“取操作數”，“運算”，“存放”等操作。對于cisc復雜指令，他們的執(zhí)行時間各不相同（有的可在4，5個時鐘周期內完成，有的卻需要幾十個，即便對于簡單指令，也會由于尋址方式的不同造成不同的執(zhí)行時間）。更糟糕的是，指令長度也不一致，同一指令的長度也會因不同的尋址方式而變化。針對這些指令，如何設計流水線長度呢？若按最短指令設計流水線，當碰到復雜指令時流水線就會發(fā)生中斷；若按最長指令設計流水線，說道流水線張億誠想到一個很經典的比喻：的一個任務，或者說指令，被分為很多個步驟完成，就跟生產線上裝配汽車，分成若干個零件依次安裝。而cpu的主頻相當于流水線工作的統(tǒng)一節(jié)奏。你可以想象成主頻就是干活時候喊的號子，大家都跟著號子一步一步的干活。執(zhí)行較短指令時就會跳過某些工位，使流水線不能完全充滿。對于上述情況，以及20－80定律（80％的情況下執(zhí)行的是占指令集20％的常用指令）。多數復雜指令很少用到。當使用高級語言進行程序設計時，編譯器為了兼容前期設計的cpu，一般不會生成特殊的復雜指令。如果舍棄這些不常用的復雜指令，就能簡化cpu的設計。這正是risc的出發(fā)點。

    上面的原因也就是張億誠決定優(yōu)先開發(fā)risc的處理器的主要原因，下面又出新問題了這就要求張億誠必須能夠很透徹的了解這個時代的人民對于個人計算機主要有那些方面的要求，也就是他們拿個人計算機主要做什么工作，辦公、游戲、還是研究或者教育等。

    請專業(yè)的咨詢調查公司對于張億誠來說消耗不起，不說金錢方面的問題，單是時間就等不起。要完成一次全面的調查還是群雄并立混亂不堪的行業(yè)，需要的時間至少半年甚至幾年也不稀奇，最后還不一定得到準確的數據，要知道81年大致8月分ibm的pc就會推向市場促使了intel聯盟的成立，等到英特爾和微軟因為ibm的成功而成功的時候，他們將會形成可怕的行業(yè)標準，會涌現大量的運行于他們產品上的應用軟件，無論硬件還是軟件的豐富性都將使用戶不愿更換環(huán)境，這時候張億誠還想獲得成功將會變的比現在困難百倍。

    當想到這里的時候讓張億誠真切的感受到了時間的緊迫?！澳敲聪旅孀屛蚁劝盐业膔isc架構的主要的幾個標準記下來，然后正式開始我的指令的開發(fā)。”張億誠以微不可聞的聲音對自己說了一句。

    在21世紀的芯片領域要開發(fā)成功一款產品這里指的是技術上的成功第一步就要明確你的目的，你要達成什么目的你才會圍繞這個目的的達成開發(fā)芯片，在明確目的后就要選擇你的架構，這個架構必須要突出那些特點，當這些都完成后才會近入模擬指令集的編寫然后就是在虛擬的開發(fā)程序上根據你手頭上的實際的一些電子元件進行模擬組裝，這是個反復修改的過程直到滿足設計的需求，最后才是實際的流片生產，以目前的科技水平虛擬的模擬開發(fā)技術就別想了，別說用這技術開發(fā)了，這技術還等著張億誠去開發(fā)呢。即使在21世紀真正的最新型處理器大部分也是在圖紙上開發(fā)的，因為很多新技術新材料新工藝在這個模擬軟件上根本就體現不出來。那么設計要求也就出來了下面的5點。

    1，指令系統(tǒng)要求較小：種類的數量較少，只提供簡單指令。這些指令大多都能在4，5個時鐘周期內完成。2，指令的操作數必須預存于寄存器中，這樣取指操作的時間也統(tǒng)一了。3，指令長度，尋址方式，格式都整齊劃一：這樣可以充分利用流水線，基本上可實現一個時鐘脈沖執(zhí)行一條指令的目標。4，設計要求指令集中斷可視為特殊的子程序鏈接：要求的指令集對中斷進行區(qū)分對待，分為輕量級和重量級。對輕量級中斷只保存需要保存的寄存器內容；對重量級中斷的處理如同常規(guī)中斷。5，設計要求都要采用流水線、高速緩存。

    只要達到以上的要求也才能保證目前的技術設計上的領先，這只是一個暫時的總的綱領性要求，具體就是根據如此去編寫指令集和編譯器，這是一個辛苦的腦力工作，需要天才的程序員和設計工程師。

    當前這些底層的軟件編寫工作對于穿越來的張億誠還夠不成太大的難題。“看樣是時候開始招兵買馬，哦，不，好像目前只缺一位熟悉電子行業(yè)的采購??！”