“根据摩尔定律的规律,芯片上集成的晶体管和电阻数量每两年将翻一倍,cpu(中央处理器)和dram(主存储器)的性能都在飞速提高。但dram存储容量提高的同时,读取速度却不能同步提高,从而与cpu主频产生极不匹配的情况,这势必大大影响整个微处理系统的总体性能。
我认为,接下来cpu设计的主要问题之一就是解决高速cpu与低速dram之间的平衡问题,以求系统性能整体提高。而在它们之间加入高速缓冲存储器cache可以有效解决这一问题。其实早在1964年,ibm公司推出的大型计算机系统system/360系统中就已经出现了缓存概念……”
这是在赵伟明教授家中的客厅里举行的一个小型学术沙龙,每周周末的下午都会有一批喜爱电子技术的学生和老师,聚在赵教授家客厅的沙发上畅所欲言。赵教授也乐意通过这样的小型聚会,开拓学生们的视野,培养大家的专业兴趣。
今天的话题是微处理器的发展方向,李轩是第一次被邀请,他从开始到现在一直在当一个好听众。整个房间里十几个人中仅有他一人是不是读电子学专业出生,而选择了电子计算研究专业。
中大的电子学专业主要学的是硬件,而电子计算研究就是后世的计算机专业,主要学的是程序语言、数据结构这些软件知识,两者虽有关联,但其实是两个完全不同的方向。
李轩这个学软件出生的人,却老是往硬件人堆里凑热闹。赵伟明对他这个特立独行的学生也有几分好奇,借着今天这个机会点名叫他发言,考考他这个身在曹营心在汉的有趣学生,肚子里到底有多少墨水。
李轩在心里好一番斟酌,才谈了谈自己的看法。他的观点不能太细太深,开学才一个来月,电子这门高深的课程对他这样一个大一新生而言,连入门都算不上。但也不能言之无物,毕竟他来参加聚会的目的是为了展现自己的实力,为以后树立自己技术牛的形象先打基础。
除了这些,他还要特别注意,不能蹦出一些这个时代还没有的名词,比如非阻塞缓存这个词好像是在八十年代的论文中才开始提出的,受害者缓存是在九十年代才开始研究的。
于是李轩选了高速缓存这个切入点,随着微处理器在七十年代的蓬勃发展,内存读取速度慢的问题已经越来越突出。在八位元处理器时代这个问题还不明显,随着英特尔发布十六位元的8086处理器,这个问题已经开始慢慢显现。
李轩记得在1985年,英特尔发布第一款32位元80386处理器时就已经采用了外置的高速缓存,来解决内存速度瓶颈问题。所以他的观点是很符合主流处理器技术接下来的发展趋势,比较有前瞻性。
赵伟明坐在一旁品着咖啡,听了李轩的观点不由微微点了点头。他回香港中文大学任教前,在rca公司本来就是从事微处理器开发的,rca公司唯一一款史上留名的著名微处理器rca1802,他就参与了核心研发工作。
这款八位元处理器被誉为是risc(精简指令集)处理器的鼻祖,它功耗低,可靠性强,能满足外太空高辐射的苛刻环境,是第一块被应用在太空中的微处理器。