重生时空门- 第38部分

　　　　Alpha也是第一款符合80/20法则的CPU，所谓的80/20法则（二八法则）是由意大利经济家帕累托提出的，也就是大家所熟悉的帕累托定律。

　　　　即，80％的结果，来自20％的原因；20％的努力，常产生80％的结果，或者是80％的财富且被20％的人所掌握。

　　　　而这一法则在CPU当中同样适用，众所周知，微处理器的基本逻辑是运行指令的电路，计算机的任何一个程序都是由或多或少的基本指令组成，而指令本身又是由若干个微操作构成，例如对两个二进制数进行加减运算，或者将结果送进寄存器中等等。

　　　　这些基本指令被称为微处理器的微代码，指令数量越多、完成微操作所需的逻辑电路就越多，芯片的结构就越复杂。

　　　　CISC的英文全称是ComplexInstructionSetComputer，意为“复杂指令系统计算机”。它的特点是指令数量庞大臃肿，每个指令不管执行频度高低都处于同一个优先级，程序员的编程工作相对容易。但它的致命弊端是执行效率低下，处理器的晶体管被大量低效的指令所占据，资源利用率颇为低下。

　　　　早在上个世纪60年代，计算机科学家就发现，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。

　　　　RISC处理器就是在这样的背景下诞生的，由于指令高度简约，RISC处理器的晶体管规模普遍都很小而性能强大，深受超级计算机厂商所青睐。

　　　　它的应用范围也远比X86来得广泛，大到各种超级计算机、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。只不过这些领域同普通消费者较为脱离，故而少为人知。

　　　　无论在执行效率、芯片功耗还是制造成本上，选择RISC都比沿用X86更加英明。

　　　　我们不妨作一番实际的比较：以Intel公司的Pentium4XE为标准，，它的晶体管总数在1亿7800万个以上，最高功耗达到130W，但它的运算能力不超过20GigaFlops（FLoatingpointOperationsperSecond，每秒浮点运算）。

　　　　而与他同期推出的RISC处理器是IBM推出的Cell，它的晶体管总数为2。34亿个，在采用90纳米工艺制造时芯片面积为221平方毫米，但它的运算力高达2560GigaFlops，整整是Pentium4XE的128倍。

　　　　Inte在在年中推出双核心的Smithfield，性能最多能有80％的提升，而芯片规模将达到与Cell相同的水平。由此可见，二者完全不是一个层面上的对手，X86指令系统的低效性在这里一览无遗。

　　　　PC钟情于X86的原因在于软件兼容，尤其是微软只为X86PC开发Windows系统，这也被认为是PC采用RISC架构的最大障碍。

　　　　而Alpha且打破了这个常规，它的理论基础也是着名的80/20法则，与传统的RISC和CISC不同，Alpha另辟蹊径，提出了一个全新的发展思路，将20％的常用指令定义为“热代码（HotCode）”，剩余的80％指令使用频率没那么高，被定义为“冷代码（ColdCode）”。

　　　　对应的CPU也在逻辑上被划分为两个部分：一是热核（HotSpot），只针对调用到热代码的程序；另一部分则是冷核（ColdSpot），负责执行20％的次常用任务。

　　　　由于热核部分要执行80％的任务，设计者便可以将它设计得较为强大，占据更多的晶体管资源。而冷核部分任务相对简单，没有必要在它身上花费同样的功夫。

　　　　而这也就是CPU历史上赫赫有名的双核的慨念，我们现在所使用的双核和多核处理器，就是由Alpha最早提出来的。

　　　　事实上，X86处理器一直都从RISC产品中获取灵感，包括EV6总线、整合内存控制器、超线程技术、双核心等等新技术新概念都是首先在RISC产品中得到成功应用，之后才被Intel/AMD引入到X86处理器当中。实践证明，这种做法往往对X86处理器的性能提升有着决定性的影响，而从RISC汲取营养也就成为X86业界的习惯做法。

　　　　Alpha创造了一种崭新的双核概念，过去我们谈论的双核心指的是在一枚芯片内集成两个对等的CPU内核，通过并行运算获得性能增益，我们可以将它看作是横向维度的对等设计。

　　　　而Alpha则是一种纵向维度的双核理念，热核与冷核地位并不对等，且无法独立运作，只能说是一个CPU内核中的两部分分立逻辑。它所起到的是提高CPU的硬件资源利用率，以高执行效率达到高效能的目的，这种做法显然比目前业界鼓吹的“双核心”更具革命意义。

　　　　后来INTEL的酷睿系列基本上沿袭了Alpha的设计思路，由此可见，Alpha对后来的CPU发展带来了多么广泛的影响。

第76章　被拉了黑户（）　
了解了清楚了各款处理器的优点和缺点，李怡炫对于开发什么样的CPU心里有了个谱。

　　　　以70年代中后期的CPU发展现状和未来CPU的发展方向上来看，CISC首先被他排除了，CISC除了运行效率低下外，更关键的是市面有已经有好几种CISC处理器，除了INTEL的C8008外，还有Zilog公司Z80，摩托罗拉的6500，以及MOS的6502处理器，除此之外，还有众多的第三方授权厂商也在生产兼容性的CISC处理器。

　　　　加入CISC阵营的厂商已经很多了，李怡炫认为自己没有必要去凑这个热闹，就算你加入了，作为CISC的新丁，你的处理器也很难卖得过那些老牌的CISC厂商，因此要想在未来的CPU市场上有自己的一席之地，就只能开辟第二战场。

　　　　RISC就是李怡炫的机会，在ARM、MIPS、SPARC和AIPHA之间，李怡炫首先淘汰了SPARC，因为它的结构太过于复杂了，生产成本也高，特别是在未来会进入一个发展瓶颈，李怡炫自认就算拥有时空门这个作弊器，在未来的某一天也不能解决好性能和成本之间的矛盾，更何况SUN公司就是被SPARC给拖垮的，因此SPARC只能借鉴，不能把它作为发展的核心。

　　　　AIPHA是第二个被放弃的，虽然AIPHA也是RISC，但它主攻方向是桌面CPU，与李怡炫现在的市场主攻方向不符，就算日后他要进军个人桌面市场，也只能把AIPHA作为一个参考，不会照搬它的内核。

　　　　最后只剩下ARM和MIPS了，面对这两款处理器，李怡炫不知道选哪种好，两者各有各的优点，ARM胜在它的运行模式，特别是ARM提出的一种内核多种构架非常适合未来的CPU发展模式，但ARM只适合作为移动终端和一般应用程序机的CPU，虽然后来ARM又发展出了一种工控CPU，但它只能作为低端，与日德的高端工控不是一个档次。

　　　　MIPS的优势胜在结构简单，它比ARM更加省电，运行速度也更快、计算也更准确，但它上面充满了学院派风格，性能虽好，但很多时候与市场都格格不入。

　　　　最后李怡炫想来想去，决定还是采用MIPS，因为MIPS结构更加简单，它的耗电量比ARM更低，性能更可靠，运算速度也比ARM高很多，无论是作为未来的手机CPU，还是高性能的超级计算机CPU，甚至是工控和桌面CPU，MIPS显然比ARM更加有优势。

　　　　不过在用之前，李怡炫会先对MIPS做一番手术，以适应未来的CPU发展。

　　　　首先，MIPS的内存起始地址被修改了，原来的那套寻址方法会导致MIPS在内存和CACHE的支持方面都有限制，也就是MIPS的内核无法面对高容量内存配置，这作为超级计算机的CPU来说非常的不利，采用SPARC的内存地址起始，就能很好的解决超级计算机内存拓展问题。

　　　　第二，MIPS的并行线程也被修改了，这个并行线程与INTEL的超线程技术超不多，只适合运用在桌面CPU上，也就是所谓的PC机，对于移动终端和嵌入式以及高端服务器的CPU来说，物理多核反而更加适合，如果未来要发展桌面CPU，再把并行线程换回来就是。

　　　　对于运行指令发射这一块也做了修改，把原来的顺序单/双发射改为乱序双/三发射，指令集也做了很大的修改，流水线周期比原先提高了一倍。

　　　　同时，还大量借鉴了ARM的构架发展思路，也就是一种内核，多种构架的核心思想。

　　　　ARM公司在经典处理器ARM11以后的产品改用Cortex命名，并分成A、R和M三类，旨在为各种不同的市场提供服务。

　　　　Cortex－A系列属于应用型处理器，专门针对手机、平板电脑、数字电视和机顶盒到企业网络、打印机和低端服务器的CPU解决方案。

　　　　Cortex－R是实时处理器，要求可靠性、高可用性、容错功能、可维护性和实时响应的嵌入式系统提供高性能计算解决方案。比如说，ATM取款机、电子心电图仪就是这种类型。

　　　　Cortex－M系列针对成本和功耗敏感的MCU和终端应用。像智能测量、人机接口设备、汽车的ECU和工业控制系统、大型家用电器、消费性产品和大中型医疗器械的混合信号设备就属于Cortex－M应用范围。

　　　　这三种处理器的构架都不相同，但他们使用的切是同一种内核，就大大的增加了ARM的应用范围。

　　　　这个思路非常好，李怡炫决定照搬，按照ARM的设计思路，把MIPS分别对应成D、M、G三种构架，D、M、G三个字母合起来正好是德玛吉的英文商标。

　　　　当然未来会不止这三种构架，但是目前这三种构架已经完全够用了。

　　　　经过这么一通整，一款全新的CPU在李怡炫简陋的卧室里诞生了，给这款处理器取个什么名字呢？继续用MIPS？不行，虽然新处理器脱胎于MIPS，但跟MIPS是截然不同的两款处理器，两者的设计思路都不一样，MIPS不合适。

　　　　ARM？也不合适，想了半天李怡炫也没想出个合适的名字来，干脆直接叫Cortex好了，反正这三种处理器也是按照Cortex的思路来的。

　　　　大纲设定好了之后，天早就黑了，李怡炫已是困的不行，简单的洗漱之后，就上床睡觉了。

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　　　　第二天一早，李怡炫打开时空门来到了三十一世纪，虽然Cortex大纲设计好了，但要把Cortex的各种细节设计出来，还需要找专门的芯片设计公司，光靠李怡炫自己一个人，给他十年时间都完不成。

　　　　打开光子电脑，在网上一搜，发现专业的芯片设计公司就有上千家，甚至还有不少的个体户，这些个体户都是个人，其中一个个体户的简洁上写着：专业设计各种类型、各种型号的芯片，还为你设计生产线！

　　　　把李怡炫看得是咂舌不已，也不知道对方是不是吹牛，在我们那里一直是高科技的芯片，在这里居然随随便便一个人就能搞出来，不但给你搞出来，还能为你设计生产线。李怡炫的三观都差点崩塌了。

　　　　在网上找了一通，选了一家看起来比较靠谱的设计公司，李怡炫点了进去。

　　　　“你好，有什么为你服务的吗？”

　　　　李怡炫：你好，我有一种芯片，需要你帮我完善设计。

　　　　“好的，请把你的设计大纲给我看看，如果有不合适的地方我会替你修改。”

　　　　李怡炫拿起光子手机，对着自己的设计大纲一阵猛拍，然后把资料传给了对方。

　　　　……

　　　　“兄弟，你是在逗我玩吗？”对方不等李怡炫回答，就把通讯关了。

　　　　什么情况，发生什么事了，怎么好好的就把我关了呢？李怡炫连续点了好几次，对方根本就没有回答，最后还把李怡炫拉入了黑名单。

　　　　搞不明白的李怡炫又点了几家设计公司，但最后跟第一家一样，刚看了李怡炫上传的芯片设计大纲，对方都会留下一句：你在逗我吗！然后就把给黑掉了。

　　　　怎么回事啊，难道我的芯片设计有问题？不是说有问题可以帮我修改吗？怎么直接把我给拉了？

第77章　花钱如流水（）　
想了半天不得要领的李怡炫，最后看着个体这一栏，指着那个说能为你设计芯片生产线的那个个体户，点了进去。

　　　　”你好，有什么我能帮你的吗？“

　　　　李怡炫：你好，我设计了一款CPU，但是交给设计公司完善细节的时候，他们只看了一眼，就把我给拉了，连续找了好几家都是这样，我搞不明白这是为什么，难道我设计的CPU有问题？不是说有问题可以帮我修改吗，为什么会是这个样子？于是我就找到你这里来了，你能告诉我原因吗？

　　　　“居然有这种事？真是奇了怪了，兄弟你别急，你先把你的设计先给我看看是怎么回事。“

　　　　李怡炫：你也不会跟他们一样直接把我给拉了吧？

　　　　”不会，不会，我有职业操守的，我先看看是怎么回事，搞明白了我会告诉你原因的。“

　　　　李怡炫：好吧，我相信你一会。

　　　　接着李怡炫把设计大纲给对方传了过去。

　　　　对方果然没有把李怡炫给拉掉，但就是久久的没有回音，李怡炫都等得不耐烦了，就给对方说道：喂，怎么不说话，我等得花儿都谢了，说话啊，难道我的设计真有问题？“

　　　　过了良久，对方才回复到：亲，这个真是你设计的吗？

　　　　李怡炫：是啊，有什么地方不对吗？

　　　　“我擦，不对的地方多了！现在都什么时代了，早已经是光子时代了，你看看你自己给我的芯片设计图，我的老天，居然是老得不能再老的硅晶元芯片！大哥，千多年前的芯片现在还有人要吗？

　　　　李怡炫这下才恍然大悟，搞来半天根子在这呢，我说他们为什么只看了一眼，就把我给拉了，原来是自己设计的芯片太过落后导致的啊！

　　　　也是，对31世纪的人来说，自己拿着这么一款芯片找上门去，对方当然会认为李怡炫是在拿他们寻开心，把他拉黑是在正常不过得了，不过也没办法啊，20世纪的半导体技术也就这水平，我不可能直接把光子芯片拿到哪里去吧，那非得乱了不可。

　　　　坐在电脑前，李怡炫想了半天，才说道：有啊，我家乡。

　　　　”你家乡……你家乡在哪啊，这么落后？“

　　　　李怡炫：你猜！

　　　　”猜不着，猜不着！你直接说吧，再哪。”

　　　　李怡炫想了想，回道：哥，你别问了，这是我的商业秘密，我是不会告诉你的。给个痛快话，做不做，不做我找别人去。”

　　　　……对方想了好半天，回道：做，干嘛不做？跟谁也不能给钱过不去啊，这单子我接了！”

　　　　李怡炫打了响指，说道：痛快，放心，钱少不了你得，顺便帮我把生产线也一块做了吧！

　　　　对方听到要生产线，立马高兴起来，“设计生产线？没问题！需要什么工艺的？

　　　　李怡炫回道：450MM硅晶元生产线，三微米制成工艺，铜互连技术，N阱CMOS工艺，年产能一千万颗，能设计吗？

　　　　对方回复道：能，不过这样的生产线我们这早就没有了，就算给你设计出来，你也得找厂家定做才行啊。

　　　　李怡炫：你有好介绍吗？

　　　　“我认识一家公司，能做，不过定制的价格很高，你愿意？

　　　　李怡炫：有多高。

　　　　”连封装一起，总共需要1000万联邦币。“

　　　　李怡炫咂舌道：真贵啊，能不能少点。

　　　　”少不了，从沙子变成一片片的晶元，接着刻蚀成裸芯片，最后完成封装测试，这一整套下来，一千万已经是良心价了。“

　　　　李怡炫：我不要晶元片制备厂，只要芯片加工厂和封装测试厂。

　　　　”你不要晶元制备厂，那你的原料怎么解决，要知道硅晶元早