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第三十一章 采访（第2页）

到了六十年代半导体出现后，计算机开始进入集成电路时代，经过这十年的展，计算机结构开始复杂化，功能逐渐强大，运用面也开始逐渐广泛。为了节约成本，汤特殊行业之外的一般商业机构也能买的起、用的起计算机，一种跨领域的计算机技术开始出现，就是通用计算机，比如dec公司pdp--8。

一个数学函数，就是一条指令;一个存取动作，也是一条指令。无数的指令叠加，设计到电路之中做成集成电路，这就是处理器。为了满足不同领域的需求，各个公司都针对用户需求，将他们的一个个坚定动作操作，固话为一条条的指令，写入处理器内部电路，指令逐渐复杂起来。这个就是复杂型构架计算机的由来，也就是我在贵杂志《科学》上提到的cisc--复杂指令集计算机。

通用计算机，使用的都是这种复杂构架处理器--cisc。用户编写程序，之间调用助力器内的专用指令，进行组合运用，就可以进行需要的计算处理。将至邻近设计为程序，从数据存储器里调用，不是不可以，但书店哪有集成在处理器内快?

半导体出生到现在已经有十年了，处理器内的叠加的指令也开的越来越多、越来越复杂、各个公司、各种领域、各个不同的用户都试图将自己设计的指令加入处理器，方便他们使用。计算机应用范围的扩大，有加了这种行为的快增值。每一条新指令都要设计一个专用的电路，处理器在快新增的新指令堆积下，慢慢的开始变得不堪承受。这样我就想到了risc--精简指令集计算机构架，让计算机回归最初的设计初衷。”凌世哲对这些问题早做好了准备，回答起来一点难度都没有。

“那么它们之间又什么区别呢，这两种处理器到底谁更加优秀?”

“要说明这个问题，我先要明白cpu到底是一个什么东西，cpu说白了不是什么神秘的玩意，它仅仅只是一个执行部件，他之所以能执行，也是因为人们在里面制作了各种攻略的硬件电路，人后在用一定的逻辑让它按照一定的顺序工作，这样就能完成人们给它的任务。简单的说，如果把cpu看做一个人，先它就要有正常的工作能力（执行能力），然后又有足够的逻辑能力（能明白做事的顺序），最后还要能听懂别人的话（指令集），这样它才能正常的工作。而这些集中在一起就构成了所谓的”构架“，它可以理解为一套“工具”、”方法”和“规范”的集合。不构架之间，工具可能不同，方法可能不同，规范也可能不同，这就造成了它们之间的不兼容---你给一个建筑工程师看厨师的烹饪指南，他当然不知道应该干什么了。

把计算机按照逻辑角度来分类，它们可以被分为两大类，即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统，也就是我提出的“cisc”与“risc”。属于这两种类中的各种架构之间最大的区别，在于它们的设计者考虑问题方式的不同。我们可以继续举个例子，比如说我们要命令一个人吃饭，那么我们应该怎么命令呢?我们可以直接对他下达“吃饭”的命令，也可以命令他“先拿勺子，然后舀起一勺饭，然后张嘴，然后送到嘴里，最后咽下去”。从这里可以看到，对于命令别人做事这样一件事情，不同的人有不同的理解，有人认为，如果我先给接受命令的人以足够的训练，让他掌握各种复杂技能（即在硬件中实现对应的复杂功能），那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情--比如只要说一句“吃饭”，他就会吃饭。但是也有人认为这样会让事情变的太复杂，毕竟接受命令的人要做的事情很复杂，如果你这时候想让他吃菜怎么办?难道继续训练他吃菜的方法?我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤，这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能，就可以完成同样的工作，无非是下达命令的人稍微累一点--比如现在我要他吃菜，只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”，问题就解决了，多么简单。

这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。可能有人说，明显是精简指令集好啊，但是我们不好去判断它们之间到底谁好谁坏，因为目前他们两种指令集都有各自不同的应用领域，而且都很成功--我设计的ce4oo和ce8ooo就是复杂指令集（cisc）的代表（就是后世x86构架的雏形），而arm则是精简指令集（risc）的代表，甚至arm的名字就直接表明了它的技术:advannete--高级risc机。

到了这里你就应该明白为什么risc和cisc之间不好直接比较性能了，因为它们之间的设计思路差异太大。这样的思路导致了cisc和risc分道扬镳--前者更加专注于高性能但同时高功耗的实现，而后者则专注于小尺寸低功耗领域。实际上也有很多事情cisc更加合适，而另外一些事情则是risc更加合适，比如在执行高密度的运算任务的时候cisc就更具备优势，而在执行简单重复劳动的时候risc就能占到上风，比如假设我们是在举办吃饭大赛，那么cisc只需要不停的喊“吃饭吃饭吃饭”就行了，而risc则要一遍一遍重复吃饭流程，负责喊话的人如果嘴巴不够快（即内存带宽不够大），那么risc就很难吃的过cisc。但是如果我们只是要两个人把饭舀出来，那么cisc就麻烦得多，因为cisc里没有这么简单的舀饭动作，而risc就只需要不停喊“舀饭舀饭舀饭”就ok。这就是cisc和risc之间的区别。

cisc实际上是以增加处理器本身复杂度作为代价，去换取更高的性能，而risc则是将复杂度交给了编译器，牺牲了程序大小和指令带宽，换取了简单和低功耗的硬件实现。”

“它们之间有什么优点和缺点嘛?”

“cisc体系的优点:能够有效缩短新指令的微代码设计时间，允许设计师实现cisc体系机器的向上相容。新的系统可以使用一个包含早期系统的指令集合，也就可以使用较早电脑上使用的相同软体。另外微程式指令的格式与高阶语言相匹配，因而编译器并不一定要重新编写。

缺点:指令集以及晶片的设计比上一代产品更复杂，不同的指令，需要不同的时钟周期来完成，执行较慢的指令，将影响整台机器的执行效率。

risc体系的优点:在使用相同的晶片技术和相同运行时钟下，risc系统的运行度将是cisc的2~4倍。由于risc处理器的指令集是精简的，它的记忆体管理单元、浮点单元等都能设计在同一块晶片上。risc处理器比相对应的cisc处理器设计更简单，所需要的时间将变得更短，并可以比cisc处理器应用更多先进的技术，开更快的下一代处理器。

缺点:多指令的操作使得程式开者必须小心地选用合适的编译器，而且编写的代码量会变得非常大。另外就是risc体系的处理器需要更快记忆体，这通常都集成于处理器内部，就是11cache（一级缓存）。

爱德森看了那自己的采访记录，又问道:“杰斯特，我可不可以这样来理解，cisc的优势在兼容性和通用性上，而risc的优势是在特殊的专业领域上?”

“是的，你说的没错，这两种构架的计算机各有各的优点和缺点，要根据不同领域和用户不同的需求采用最合适的计算机，才是最好的。”

“好的，我的采结束了，我能去参观一下你的工厂吗，听说你为牧场设计了一个新的计算机，能带我去看看嘛?”

凌世哲说道:“可以，我这就代你去看看我的新的计算机，它是世界上第一台risc计算机，我想你一点会大吃一惊的。”说完，凌世哲和爱德森以及安琪尔离开了办公室向工厂走去。

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