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2.1.1 无病一身轻——架构的篇幅

《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》第2章大道至简——RISC-V架构之魂,本章将对RISC-V架构的设计思想进行深入浅出的介绍。本节为大家介绍无病一身轻——架构的篇幅。

作者:胡振波来源:人民邮电出版社|2018-05-23 13:10

2.1.1 无病一身轻——架构的篇幅

在第1章中论述过目前主流的架构为x86与ARM架构。作者曾经参与设计ARM架构的应用处理器,因此需要阅读ARM的架构文档。如果对ARM的架构文档熟悉的读者应该了解其篇幅。经过几十年的发展,现在的x86与ARM架构的架构文档多达数千页,打印出来能有半个桌子高,可真是“著作等身”。

想必x86与ARM架构在诞生之初,其篇幅也不至于像现在这般长篇累牍。之所以架构文档长达数千页,且版本众多,一个主要的原因是其架构发展的过程也伴随了现代处理器架构技术的不断发展成熟,并且作为商用的架构,为了能够保持架构的向后兼容性,不得不保留许多过时的定义,或者在定义新的架构部分时为了能够兼容已经存在的技术部分而显得非常的别扭。久而久之就变成了老太婆的裹脚布——极为冗长,可以说是积重难返。

那么现代成熟的架构是否能够选择重新开始,重新定义一个简洁的架构呢?可以说是几乎不可能。Intel也曾经在推出Itanium架构之时另起灶炉,放弃了向前兼容性,最终Intel的Itanium遭遇惨败,其中一个重要的原因便是其无法向前兼容,从而无法得到用户的接受。试想一下,如果我们买了一款具有新的处理器的计算机或者手机,之前所有的软件都无法运行,那肯定是无法让人接受的。

现在推出的RISC-V架构,则具备了后发优势。由于计算机体系结构经过多年的发展已经是一个比较成熟的技术,多年来在不断成熟的过程中暴露的问题都已经被研究透彻了,因此新的RISC-V架构能够加以规避,并且没有背负向后兼容的历史包袱,可以说是无病一身轻。

目前的“RISC-V架构文档”分为“指令集文档”和“特权架构文档”。“指令集文档”的篇幅为100多页,而“特权架构文档”的篇幅也仅为100页左右。熟悉体系结构的工程师仅需一两天便可将其通读,虽然“RISC-V的架构文档”还在不断地丰富,但是相比“x86的架构文档”与“ARM的架构文档”,RISC-V的篇幅可以说是极其短小精悍。

感兴趣的读者可以登录RISC-V基金会的网站,无须注册便可免费下载文档,如图2-1所示。


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