14_原文 2026年01月01日 16:33 好,咱们开始今天的课程。今天咱们主要讲三部分内容。第一咱们把第八章的教材内容结束,这是第一块。第二块我会完成第七章作业的订正。剩下的时间以及下周四的时间,我们重点会讲咱们的一些扩展,就有关华为鲲鹏处理器的业务。
也就是说华为专门处理器,首先它是经一个a ARM架构,就ARM架构的一个号称是纯国产。但是我觉得只能说这个昆仑处理器大致其在七八年以前,就2018年19年生产出来的。在当时咱们国际环境还是不错的。换句话说,华为鲲鹏处理器是由华为下的子公司海思半导体公司设计的,有什么台积电代工的,用的指令集是ARM v8.2中,这个宽盘处理器代表在2021年之前的一个在当时华为的一个最高的技术水平,当然也是借鉴国际一些优秀。
但是到今天我们说之前的很多,比如在在在咱们IT这个IT领域有很多变化。但是我觉得这个就是到目前为止,由于这个昆仑处理器是华为自研的。他用的比如说ARM架构指令集,这都是在当时是和合规他们授权给咱们的。比如说在这个情况下给出来的昆明处理器,当然我们说现在那纯国产自研的这个处理器也是有的,对吧?但是这个水平基本上就空干,920也算是这个档次了。
这是三部分内容。好,首先咱们回顾一下在上周课我们讲的最最重要的有关IO系统中的一个核心与最主要的有关中断系统的学习。中断系统首先大家明确它最早引入中断系统目的是什么?解决主机与外设之间的通讯问题。说白了进行数据交换问题就是引入中断系统的最原始的目标。但是这种系统就中断系统。它的引入第一解决了我们的主机与外设的数据交换,吧?但是从读写性能来说,它跟程序查询方式的IO操作性能是一样的。人流是到哪里去?
但是由于这种中断的切入方式,使得CPU可以在很多情况下与外设进行并行工作。就与程序查询方式相比,中断如果用IO操作,它最大优点能提高CPU以外设并行工作能力。但是就传输性能来说,无论你执行的中断服务程序也罢,总之CPU是执行一段进行IO操作的程序。因此它的读写性能跟程序查询方式是一样的。但是这是早期,但是我们说中断系统,由于它能够对于计算机系统突发事件能够做快速响应。
现代计算机每一台计算机的CPU,它的计算机系统都有中断处理机制。现在计算机系统对于中断处理,它主要解决对于计算机系统中突发事件的快速响应。突发事件比如说硬件故障调边,还有一些应急的一些事情的一个响应。也就说我们中断原来的IO操作会变成他一个非常次要的工作,主要工作主要是解决这个突发事件的处理。这是中断。
对于无论他用于突发事件还是对于IO操作,应该来说对于中断处理的全生命周期,就像我PPT上展示的,它分为五个阶段,中断请求、中断判优、中断响应、中断处理和中断返回五个阶段。其中中断请求也就说我们会为计算机系统中每一个中断源配置一个中断请求触发器。当某个中断员发出中断请求,该请求触发器将被置为是吧?这就代表了我中国发布的研究。如果计算机在某一时刻同时接到若干个中断请求,那么他通过畔优逻辑。来决定对优先级最高的那个中断人做出响应。
判优一般来说我们分为软件判优和硬件判优。目前最主要我用的是硬件判优。判决完了以后,12句对应的中断响应。
中断响应主要是是站在计算机CPU的角度,我们提出了中断响应条件是吧?也就是说在整个中断执行的全生命周期。大家看下这一张图,我们发现并不是在中断全生命周期的所有的时间段,CPU都可以响应新的终端。在整个中断生命周期,只有在中断服务程序执行期间,我可以响应新的终端。在这之前由由现行程序切换到公告服务程序,以及由公告服务程序切换到原有程序,这两个时间段我们都是关中断。也就说中断响应主要我们要讨论中断响应条件。换句话说,这两块响应条件对应的有个新名词叫中断停止令。我说中断响应,说白了我们讨论的是中断的响应条件。
中断响应完以后,就紧接着我们进入到什么中断什么处理。在中断处理我们又讨论了多重中断以及中断什么是就是我们所谓的运用什么中断屏蔽触发器去动态改变若干个中断请求的处理的先后次序?我们利用因为每个中断源有个请求触发器,还有个中断屏蔽触发器。我们通过修改中断源的屏蔽触发器的信息来决定他在特殊情况下,我可以使优先级低的中断员先执行?这个我们在上节课,我们通过一些小例子给大家讲一下,尤其是这张图,大家应该记忆很深刻。
这是我们中断处理过程中,我们有个中断屏蔽是吧?中断屏蔽寄存器的使用,最后是中断返回。这个中断返回基本上我们就没有讨论什么东西。换句话说,我就根据这五个阶段,把中段从请求到法定权利周期做一个描述对吧?每一环节它我们讨论了什么?大家看这五个应该是能够回顾出来的。
我先来说一下,这是我们上节讲的一个非常重要的内容。除此之外我们还讲到了DMA控制器,DMA这种IO操作的方式。这种方式大家要明确DMA传输方式它专注于什么?外部设备与主存之间的信息的快速交换是吧?他主要解决这个问题。刚才我说了程序查询和中断方式,就进行I操作性能来说都是比较低的。从DMA方式它解决了外设与内存之间的信息的快速交换。
我们将DMA接口也称为DMA控制器是吧?DMA接口就这里对应的是我们DMA控制器。我们利用DMA控制器实现什么?数据在储存与外设之间的快速交换。它实现了我们数据的快速大量的交换,这是我们之前讲的一块内容。也就是说我们用这张图描述了整个全流程。
也就是说当外设有数据要进行交换,首先外设发出DMA请求,一2个DMA请求。当DMA控制器接收到这个DMA请求之后,它会向CPU发出一个HRQ什么总线请求信号,那这样就是电控制器。所谓第二请求是外设发给电路控制器的,而DMA控制器向CPU发出的是总线请求信号。当CPU决定响应这个总线程信号以后,它会反馈一个HLDA的总线授权响应这样的信号。当CQ发出这个总线授权响应信号之后,我们说我们的数据总线,我们的地址总线和控制总线的控制权交给DMA控制器,由DMA控制器进控。
在DIV空气的控制下,实现数据在储存与外设之间的一个交换?比如说在数这个交换过程中,CPU不参与谁来控制?由DIV控制器是吧?而且为了实现这个快速的控制,实际上我们在变更控制器,专门设置了硬件的加一减一操作的这样的一些装置,这是DMA控制器。
的一个特点。希望大家注意一下DMA这个控制器,DMA控制器大家注意一下,因为咱们这个PPT,再加上这个PPT。反正我感觉也比之前的好。
大家注意一下,我们有一张图是在对这张这张图大家可以看一下,这张图说明了DIA请求和综上请求的优先级。在一个指令周期里面,记住一个责任周期里面。我只能响应一次中断请求。比如一条指令执行完毕,下一条指令还没有执行的时候,我可以响应一次中断请求。
而DMA请求大家可以看一下它对应的是什么,机器周期。我们说我们一个指认周期至少包含两个机器周期,哪两个呢?曲直的周期和执行指令周期?这些每一个基本操作取指令或者是执行对应的执行,都每个机器周期结束以后,我都可以想念一次DMA请求?也就说我们的DMA请求的优先级要高于中断是吧?
中断是为什么这么干呢?事实上我们后面医生也讲过,就是说根据这个DMA传输的一个需求。这是一块,你说这个就是DIV和中段之间的优先级,DI解决的优先级更高,中断请求优先级要低一点是吧?这是我们希望大家注意一下。
第八章有的这个PPT我会我我先记录到我上次我会把蒋老师清华版的那个那个地有关整RU系统的PPT一起发给大家。因为这个是最新配套的,就是几份里面的内容我只加一个咱们的大学的logo是吧?别的基本上都是原始的,我没有变。像不如那个好,回头我一起发给大家。
下面咱们看一下DMA。的传输方式DMA的传输方式。事实上在咱们书上会讲三种传输方式,分别是CPU停止缓存方法,这是第一个。第二种叫存储器分时法,第三种称为周期挪用法。这三种是比较符合我们之前所所讲的什么三板斧原则是吧?
换句话说这三种方法我们怎么评价?实际上大家都很清楚,前面两种是两种极端,第三种是两种极端的一个综合演绎。换成硕士,咱们认为结合了前面两种的优点,去除它的缺点之后的一个所谓的最佳方案。可能咱们三板斧一般都是前面两种,是两种极端,第三种是一个综合优化的产物。
首先咱们可以看一下第一种方案叫CPU停止访问内存法。这种方案是每个同学都能想到的,也称为最为简单的DMA方法。这种方式说白了,我们用他的图大家可以看一下。
也就是说当DMA发出总线使用请求是吧?总线使用请求的时候,如果CPU完成了机器指令对应的基本操作以后,他并且他决定响应这个DM请求,那么CPU就将总线控制权交给DIV。DIV控制器。在该控制器的控制下,实现主存与外设之间的交流,数据的交换。什么时候数据交换完毕以后,DIV控制器才把总线再交给CPU去使用。这每个同学都能想得到的。
这种方式优点简单,每个同学能想到。当然它也有缺点,缺点是什么?如果CPU不能使用总线,大家可以设想一下CPU能干什么。事实上如果离开主线,事实上CPU是基本干不了活的,为什么呢?因为我们很多数据,很多数据都是来自于我的内存,内存的数据给CPU是要通过总线的,当然你总线控制权交给DMA控制器,那么你想想CPU能干什么?这我们不说了,CPU1旦拿到总线控制权以后,就C就DMA控制。
总线控权被交给监控器后,CPU会处于保持状态,停止访问内存,也就说在这个期间内需要CPU处于一种半休息状态。因为他没有数据,他啥也干过是吧?只能做一些与总线有关的内部操作。那你想想这种内部操作有哪一些?很少。
这种方式大家就像CPU停止访问内存的方法,第一最简单。第二它适合于高速外设的乘组数据的传输。当外设和储存需要短时间内进行快速数据交换,我们一般可以采用这种方式是吧?这是这种情况。
第二个方式,我们画一张图就能看到了,一句话,他是将我们的存取周期一分为二,一半用于CPU访问内存,另一半用于DMA访问内存。这种方式是不是咱们曾经。接触过是吧?我们在讲刷新的时候,有一种双刷新方式,就是在存取周期上比较将生理周期一般有点转慢?
同理在我们DMA方式也有类似于这种方式,这种方式我们叫做存储器分数法。一句话将存储周期又分为两个时间段,一个用于CPU1个用于DMA请求。这种方式使得CPU既不停止现行程序的运行,也不进入保持状态。
但是这种方式最大的问题是什么?由于外设的速度与CPU不匹配,当我们的同比周期一分为二的时候,在很多情况下DIV。DM请求对应的时间,由于数据准备不及时,导致DIV请求时间片是被浪费的。尽管我分配了让你做DIA操作,但是你数据没准备好,你做不因此我们说会造成一些DIV使用的时间片成为空操作。这两项要注意一下。
好,实际上这第三种方式,也就是说咱们可以想得到的方式,就是前面两种各有优缺点是吧?那么我们第三板斧就是前面两种方极端方案的一个折衷优化法,被称为周期挪用法。也就是说当外设没有DM请求时,CPU按程序房要求房内存。一旦外设由DMA请求,且CPU批准之后,大家看一下CPU是让出一个周期。让出一个周期的总项目控制权。DMA控制器控制现以后,因为这一个存储周期传输一个字节或者是一个字,这个周期传输结束以后,什么DMC将线控制权就交给CPU。然后CPU继续执行自己操作,等待下一个DMA请求到来。
大家可以看一下这张图。这张图说白了,它描述了在真实情况下,主机与外设利用DMA方式进行处理。因为主机与外设连接,因为外设的这个特点不一样,有的速度快,有的速度慢。如果速度快了,用第一种方式CPU我用的话就可以了。而在绝大部分情况下,若主机和低慢速外设进行通用,这个权重方案是最佳方案。
也就是说每次CPU我只给DIA1个存取周期的时间,将它进行储存与外设的数据交换。尽管存数据量比较小,但是这样的话不影响CPU和DMA的一个并行工作。那么当这个DMA请求结束以后,CQ继续使用链条完成对应的操作。与此同时DMA控制器与外设进行数据下一次交流的数据的准备?就是说我DMAG在准备下一个交通进行交换的数据的同时去使用那个球。当你DMA控制器准备好我的数据之后,再发一个再请求一次一次辨认操作这种方式。
这个是解决了低慢速射设备的,低慢速设备如何利用DIV控制器使用启动这个联通的?也是我们这三种形式各有优缺点。一般来说第一种和第三种是我的第一种。第一种叫CPU停止访问内存的方法用的比较多和第三种周期挪用方法叫第一种用于高速外设重组数据的快速交换,而第三种周期挪用方法用于低慢速设备与CPU进行打交道。这个大家一定要记住我讲不是白讲。因为我们后面的通道也分成三类,跟这极其类似。
好,上节课我们讲到最后主要是讲一个通道。但是我觉得上上节课讲的有点快。我们再回顾一下,通道说白了它是一种什么样的设备呢?是一个专门进行IO操作的处理器,换句话说,它是一个专用的PU什么process unit是吧?中央处理器叫CPU把C去掉写成了PU也就说通道是一个专用的处理器。这个专用处理器通过执行专用的通道程序完成这个数据的IO操作,还有操作。
这种通道,这种方式属于我们现在大型机或者超大型机管理外设的主要的手段。也就是说对于大型机超大的计算机,他如何管理外设呢?他CPU并不直接管是交给一个专用的IO操作处理的这样一个处理器,通过执行通道程序实现IO操作关。
这个在我们现实生活中,大家每个人都会用到最经典的就是什么银行电力。电信。银行大家可以看一下,大家可能你们这个用比如说支付宝、微信支付功能用户。但对我们来说,我可能用银行操作比较?转账、支付等等等等。
对于银行,你想中国工商银行号称是中国第一大商业银行。它的特点就是有一个全球唯一的主服务器,但让全世界N多个客户端。他是最典型的就是这种利用通道来解决阿姨操作。
你想一想,咱们工商银行它的价格是这样的,它的数据中心利率,主数据中心位于海淀区西三旗。你去查一下西三旗在什么地方是吧?西三旗它有一个很大的,它一栋楼基本上跟咱们这一栋教学楼差不多这么大,就还有生产有很多大型机。这大型机这是主服务器在上海瀚文还有一个备份的一个服务节点,咱们按照北京这个服务节点,它要支持全球所有的网点的操作,以及现在的手机银行的各种操作。这些操作是直连,如果假定直连工商银行的主CPU,CPU光处理这些具体信息,他啥也都不干了,对吧?他只能什么把这些I操IO操作交给通道,由他分地域是吧,分分什么,分IP分什么什么。去进行一个服务提供商。对于这种应用,我们说这属于现代计算机多机系统进行I操作的一个第一点的关系。具体讲。
第一步。也就是说说白了这种有通道的计算机系统。那么是什么?CPU当然我们说这里CPU和我们的PU通道处理器,它定位是不一样的,由CPU发出通道启动。这个程序其通道通过执行通道服务程序完成指定的IO操作。当通道IO操作结束以后,通道服务器通道这个专利处理器向CPU发出通告请求。然后怎么怎么这个CPU回收对应的通道管理的一些操作等等等等,这是它一个整体流程是吧?具体应用我们讲的是银行,电信这些真实的案例。
具体来讲我们的通报类型跟我们刚才讲DMA处理是类似的。我们通道类型也分为三种类型。第一种是字节多路通道,字节登录通道大家注意一下,它使用方式与DMA是差别很大。字节轴通道大家看一下这个ABC3个设备共用一个通道进行IO操作,那么我怎么操作呢?我怎么操作呢?像这个大家可以看一下这个通道我怎么操作。一句话,我的数据读出A1B1C1,A2B1对A2B2C2。也就是说三个设备按照时间片轮转通道,每一次为一个设备进行一个字节或一个字节数据传输,按照时间在轮转。那么这种用于通道管理多个低速设备,以字节交叉的方式进行数据传输,按照时间片轮转传输一个字节。
上面这有些现在这个字节沟通,将字节沟通就是按字节去处理是吧?可以升级一下相关按字,这是字结果通道。我们用一个例子跟他去去描述了。这种方式是通道不间断的轮流启动每一个设备控制器。当通道为某一个设备传输完一个字节之后,转反而为其他设备服务。换句话说,比如说当通道A那个通设AB先高,我完成字节A一的传输之后,那么通告结束为设A服务,然后为设备B服务,那么A干什么呢?准备下一个数据,这样的话就是主要是地幔的数设备,大型计算机连接采用的方式居多。
第二种方式被称为选择通道,它主要针对是高速设备。高速设备它最大的特点跟我们CPU模式是类似的。也就是说既然是高速设备,那么它的处理速度就是设备进行IU交换速度比较快。因此通道是当在某时刻,通道会选择当前与它连接的设备控制器。哪一个设备控制器对应的数据准备好以后,通告在未来的这一段时间内,专为这个设备完成数据传输之后。当这个数据传输完之后,再没有其他设备,大家可以看一下。
比如在某一时刻,通道为设备A进行输入。大家可以看一下,我将设备A的所有的数据传输输入完毕,通道终止于设备A的通讯转而为设备B金服也是把设备P的所有数据传输完毕之后再为设备C因此选择通道最大的在一个时间段内,通道只能为一台设备。也就是说这个设备独占整个通道。这是一个特点,就是这是高速是吧?
吃了这个跟我们刚才所讲的类似,还有自这个数组多路通道。数组多路通道。它是什么?字节多通道和选择多个通道的一种结合产品。
这个也没有。这个数字多个通道,咱们一起来看一下,数组多路通道它的特点是将前面两种字节多路通道和选择多路通道结合起来。具体讲当某个设备数据准备好以后,通道为该设备服务。也就说这种传输方式是属于选择通道的方式。就当你就是准备好我一次进行服务,当设备进行非IO操作,做一些辅助操作的时候,通过断开与该设备的连接,转而为其他设备服务是吧?这个是说是这倒是也是我们535通道。那后面有个有关通道流量的分析,我们就不讲了。这样我们有关计算机组成一体结构教材内容讲到这里也算是告一段落。
剩下的内容,就是这我们这本书的内容,不是后面还有一张第九章是多机系统。这个我们就由于时间关系,我们就不讲了。因为就像第一次在前前两天上课的时候,也就说你就是多少年,你们也算是我头一次遇到,就是48学时,因为国庆和元旦各放了一次,过去一般都是放一次。咱们就还是下周四25号那一次课讲,这个我们就说是这告一段落了。
我想在座各位应该是上了咱们学校的一体化管理系统是吧?教学管理系统,一体化系统应该是看到咱们这门课。今年很不幸,被安排到了考试中的最后一天,1月16号上午对您不错了。记得我们读书的时候,咱们计算机学院是一个大学,通常考试时间是考试周的周五的下午。
作为咱们全学校的电子的学校考试,咱们改天上午我就能。因为1月16号周五上考试,大家应该可以看到也是你还是这周周六。周六你是不是四六级考试,就那天才公布。那么离咱们的考试时间,咱们差不多25号结课的考试足足有三个星期是吧?好不好也不好,因为学完了上完课,离考试时间还有三个星期。按照以往经验,可能有些同学就没有趁热打铁,可能就忘了是吧?这个事情就比较讨厌了。但是没办法,这是学校教务处的安排,像去年都是刚进入考试中,咱们这门课就开考,结果今年安排了最后一次,没办法,好吧,那回头咱们再说,你们把作业拿上,待会我们会上订正一下第七章的作业。
和我的。
是我那个。
好,咱们这个课程讲完了,咱们把第七章的作业订正一下。我看了一下咱们第七章作业,大家做的情况应该来说90%做的都不错,可能这道题也不算太难。那么书上我给大家布置了四道题是吧?四道题其中有两道题是回答问题。这两道回答问题有的同学写的很认真很详细,但是有些同学。这个不怎么样是吧?回答问题,大家觉得。
好,书记说会出回答问题吗?过去我们。是会出回答问题。比如说咱们第。第几章第八章我们讲IO系统是吧?IO系统我们讲了4种IO控制方式,程序查询中断、DMA通道。我给你出一道五分的回答问题,降低减速4种传输控制方式的主要思想,他们之间的优缺点也能写出来是吧?只要我写我出,我觉得就这种题一句话白秀分了,但有个同学白手也拿不着,这是第一点。
第二点,像咱们第七章的作业,这个7.77.8吃上,事实上我们在期末考试设计的时候有7.8这道题我完全可以设计出?选择题,这个之前就这4.7点半就到题,作为408计算机组成的正考题,我记得好像是?也就说这种回答问题就是对于知识某个知识点的辨析有多种考核方式,这点项目大家一定要注意。第二个方式回答问题,回答问题是我期末考试想送分送给你,当然你不接我也没准是吧?这是一块。还有我给你出成这种选择题。那么我们来说咱们第七章的作业,第七第八天有的同学是认真完成,但是有的同学我觉得态度还是不够端正的。好,第七题,咱们一起来看一下。
它是以一条典型的单指单地址单单地址指令为例,简明说简要说明下面各部件在取指和执行周期所起的作用。很多同学可以看一下,明确回答问题,就是把这几个专用寄存器的功能说了一下。但实际上我们按照这个题的以一条典型的单地址指令为例,说明每一个寄存器的住在某个房间的作用。实际上这道题我看一下百分之。八十的同学你要真做这道题,可能你的答案都不是特别合格?
首先你光说这个寄存器的功能没什么好说的?比如程序计数器PC见名知意知道是干什么的?但是以一条干净的指令为例,你说一下在取指阶段,执行周期阶段,它分别干什么作用。
大家可以看一下,我们是以一个单地单地址指令,一个相当于R加加这加加法加一指令。看一下它的取值,分析执行周期每一个寄存器它的信息的变化。像这道题大家可以看一下这张图你们同学有画,我看了两张两个班的作业,可能画出这张图的不超过五个同学在我记忆中。大家可以看一下我的变化?在取指分析执行。这几个机器基本周期里面,每个寄存器在什么时间变化,我不知道大家能不能搞出来。
事实上大家发现。这些计程器主要变化都在取值的周期,它变化最多。因为这个。这个PC首先它只算当前正在指定的存放地址,也是PC括号的内容要送给MAR。
有了这个之后,这个IR这个指令寄存器内容是什么?根据指令的信息,就根据PC是根据这个信息。那么说白了根据指令就这个你说这个信息将MR将PC所给上的那条指令,通过MDR送到指令寄存器对吧?他认为不是个,然后什么PC加1AL完成PC加1,然后MM点MAR分别做的事儿?然后分析执行分别做了哪些事儿。
咱们一起来看一下,这张图很多同学都没有写出来,那么说大家说这题难吧?不难,大家很多人就是这个没有做出来,你觉得这个不难身上事实上你们可以看一下最近三五年的408考试,计算机总原理的大题。计算机组成原理的大题,你可以看一下408计算机原理大题很多题。按照这个叫什么?我这个教育部每年都会都会在78 9月份出那个所谓的考试大纲,一般都是前两年的那个题。那么很多情况下你可以看下408计算机组成,尤其一般来说都是第一道题,也不是这是新班那个计算组成原理。
两道题做下来基本上就属于填空题的评判标准。你圈一个空。圈个答案扣你几分?
11分12分的那个408计算组织原理的题,基本上就是我们就按照全部解决。你有那个答案是吧?有必要的过程我给你一分,没有过程没有答案的话你就给不了分。比如说你要把这个图你要填补了是吧?我每个空几分给你主要每个空一分,你说你这没这没没这个你们多少,对吧?我希望大家还是注意一下?尽管我们期末考试比起408的那个计算组织体系考试,那不是一个数量级是吧?但是你要真想看的话。咱们贾老师人有版的第七章课后练习,从第。从第二三题往后,你们可以看一下我的我在我的记忆中大部分都是考研真题,408考研的真题。
408考试是从2006年开始的,到现在到今年?这周末正好是研究生入学考试,正好第20个年头是吧?20个年头你们可以看到这种题基本上就这个难度?当然我们期期末考试不会要求这为难大家的,是吧?当然我说的不为难大家,我只是说这个大题。我上次不说过50分基础50分的大题,那么大题的要求基本上跟课后练习的要求差不多?我们没那么复杂,但是像这种题给你送分的,你送不到嘴里,那我没办法,这个也是这一个表,大家可能就都没有写了是吧?
好,这是7-77-8。他说请按照的指令和数据都放在主存里,如何从如何辨别从主存中取出的是指令函数数据?大家看一下这个题,这个题就是叫你区分当前从指令中取出来的是数据还是指令。实际上这个题的我看了很多答案,有些同学有可能20%多个同学,你们答案称之叫公共事是吧?事实上我们的答案要从两个角度去说。
第一个我们取得是指令函数数据,要根据对应的指令周期所具体到的对应的机器周期是哪一个周期。但是如果是取指周期的话,在一个指令周期里面取指周期对应的机器周期,取数一定是指令分析执行周期指的谁?是在指令周期的内部所对应的。不同的机器周期取得信息是不一样的,这是第一个区别。
第二个区别,我取址位和取数据的地址来源是不一样的。指令的地址来源于程序接收器PC而数据地址的来源是由地址形成物件来最终确认,一个是时间,一个是来源于。那么好,我不是红红字给大家列出来了。期末考试我把这道题给你变换成一个选择题,你能不能搞定?OK多的我不想多说,这个应该是比较经典的一道题。就在没有408考试之前,我记得这就已经是某一年的某个学校的研究生考试的真题自命题的这种。因为这两年408是停了,是吧?
各个学校各个学校基本上采用408的居多。但是给大家一个什么咱们学校因为大家都是软件工程专业,是吧?听清楚咱们学校软件工程专业专业课考的是885自命题,不是408。提个喜是吧?
408考试是绝大部分院校清北什么的。因为他应该说是70%以上的,甚至更高都是通过保研搞定的,剩下的基本上就是408去,是吧?但是像咱们学校软件工程专业是考的是这么一个题,对吧?你们明年选择的时候,看清楚是吧?别努力,努力方向是错的,就不要麻烦。
好,这道题。如果考试的时候我可以变成一个选择题,当是这个意思,但是描述可能有变化是吧?那么第十二题他说是某个母鸡的部件如下,像这个题目我直接给了答案了。吃上这部件,刨掉这些为蓝颜色画的线之外,就是这些部件要第一要求大家连接起来,然后按照连接之后的完成对应的操作。这道题。
咱们一起来看一下,第一是补充各部件之间的主要连接线,并且注明数据流动方向。第二。要求大家对于我们给定某一条指令,加法指令ADDRE。R一是括号逗号R2的执行流程。进行说明是吧,该指令的含义,第一是加班指令,这没什么说的是吧?原操作数和目的操作数的地址分别存放在寄存器R1和R22,且目的操作数的寻址方式是一种自尊型寄存器的间接选址。这道题说实话把它升级为一个考研真题妥妥。这个在我记忆中这是多少若干年以前,那是上30年以前,9几年的某个学校的考研真题,这道题它是两步,一个是画图,第二根据你所画的图来说明这个加法指令的操作,就是取值的过程和后继地址的确定的过程,就相当类似于这个操作。
首先我们要把这幅画出来,但是有同学给我画出来的这个图,就像我PPT。上面画的是一模一样。是吧?这个同学应该是不在少数。但是这张图,我们当时蒋老师是。是有意识的把这个图没有画全,结果贾老师没画全,在座各位看绝大部分也没有画。
它问题在哪呢?也就说LALB它怎么连接的,这个是没有画的是吧?你们可以看你们的作用,这幅画你们也不怕。因为为什么当时我会做PPT太麻烦了,讲讲就没话,结果你们答案也没画是吧?反正你觉得这道题我就给了,没给就是取个半个。你看看姚凡是没话题的肯定不给分。
这说白了这蒋老师就是你要琢磨一下这个LALB如何与这些寄存器什么2022IRMAR怎么去接。你接的对不对?你接了没有我这上面是没有接,用文字描述了,就我用文字描述,在座不少同学也是用融资的。这个给大家留个悬念,考试的时候,比如说还是这张图,你要画不出来肯定扣你分,这没什么好的,对吧?这是第一点。
还有一点,有的同学你可以看一下我们的主线,咱们教科书就是PP计划,所有的组件都是横平竖直。有的同学差不多说不好听可以看到千里散花,怎么连的都有是吧?你要用监控项目。一根懂的,然后其他的说我也不要求你非常你觉得画,但是你要画好多点?这个就画成一个心形的总线,不能说你错,但是你按照你后面的逻辑你推不出来那张图。
OK这道题很多同学我就是犯罪,主要是这张图画的不全对吧?考试的时候不画全了?老师是贾老师,就是为了考核大家把这个图是没有画全,只要他不画圈,你们很多同学都不画圈是吧?这个肯定是不太对的是吧?至于这个代码实现。好像我看一下这个,你们反正都对是吧?我只希望你们在考试的时候,如果出这次题你也能做对。
我希望你们真正的会做,不要说是啊这道题我会我把java变成减法,或者我变成乘法。考试的时候说老师题出难了,这说不过去是吧?我只是打个不恰当比方,对吧?这种题说你多少天教了,教了这么多年,随便改改题,我觉得没问题,是吧?OK这道题核心的是。这张图。
这张图你要画。对,因为我这张图是不全的。我知道不全,这么多少年我也没没一直没画,但是考核大家是这个操作大盘都没问题。因为你们手里有什么材料,我心里很很清楚是吧?因为现在说实话这种这叫什么来着?所有的书已经电子化以后,这个在各种平台上太容易掌握?就你有的东西我都有,这个相当注意一下。
好,下面是第十九题,19题是一道非常经典的一道题。也就是说在咱们计算机组织体结构中会学到四大设计。我不知道大家能不能想,到第三章指令系统的设计,这是一块是吧?
第四章有关加法器。比如说给你个四位,给你一个三位的加ava器,要求叫你设计一个16位或者32位或者多少位加网系统。这是第四章的。第五章有关存储器的设计,第七章有关微指令系统。微信号微信的控制的设计,这是四大设计?我们期末考试第四章加法器的设计不考,剩下的这三种设计都要要求大家掌握。
那么这道题就是我们第七章微指令系统有关微命令设计最经典的一道题最经典的一道题。基本上我们每一年都会设计它,说某鸡有八条微指令R1到R8。每一条微指令所包含的微命令控制信号如下。比如说I一它并发要输出ABCDE就是并发执行这五个微命令,排号是ADFG是吧?我们有这一张表给大家进行罗列了。其中A到J代表十种不同性质的微定力。
假设一条微指令的操作工字段是八位,要求安排微指令的操作控制字段的格式,将所有微指令代码化。这道题是大家注意下,我的操作字段是八位,但是可能执行的微命令有十个是吧?那么直接用直因为我们学了三这个操作运算的设计方式,一个是直接编码,但是八位十个微命令直接编码法享用不了。
第二种方式是最短编码法,一个微指令只能描述一个微命令,显然也不合适。第三种是字段编码法,那么你怎么去弄实际上这道题,我们的这个答案应该是怎么说呢?这个字段编码法和直接编码法就直接控制法相结合。
因为你字段编码法,我们说。这个如果两位一段是吧,两位一段那么它能描述三个微密密三位一段能描述八个微幂幂,但是17个,事实上这道题是八位十个微命令。那显然如果我找一个三位作为一个字段的话,好像证人是不恰当的是吧?不恰当。因为什么?三位我空出来五位,而剩下的状态是三个,还浪费了,肯定是不行的。
一般来说我们这个最终的答案是什么?四位是直接控制法,剩下的四位均分成两段,两位?大家注意一下,我在这给出了其中一种解决解法。也就是说这两个由于是四位是肢解,还有四位是两位段的,分成两小段。第一小段是BRJ,第二小段EF即答案不唯一。比如说就是第二届是吧,我改成DIG行不行?答案也是第二句,也就说这答案不唯一。我记得这个答案应该有3种方式。
345当然有同学这道题给我把这张图画出来。比如说这道题是一个八分的题,大家看清楚,如果八分的题你过写成当前PPT所展示的一些信息,第一不可能给你全分,就写成这样,不可以给你全分。因为咱们题干是要求什么?咱们题干要求的很,明确要求将指令什么淡化,就是你要根据这规则,要把这八条指令01012B代码给我都写出来。这才是完整的答案,听清楚,看清楚,这才是完整的答案,缺一点不都不可以。
但是还有同学做的比比这还要多,这些没有,只有红颜色的R1R2,你导航H8,你们有同学正国教的答案,如果光有这一个,没有其他的,听清楚。期末考试如果光有I1到I8描述,别的没有,这道题是零分,听清楚,因为我不知道,比如说阿一你写的11100101,你这个1描述的是谁是吧?你要是给我这一组八位的01012代码,我不知道的含义。既然不知道你的你你所说的含义就是一分不给。
有的同学是你们交的作业里面有百分之不多,5%的同学是投机了,但这种投机的同学是一分不给。好吧,这个每年考就是正好期末考试,总有人给我投机,但是是一个分布。有的同学说你对这个答案,我都写出来,我有什么文章。结果有同学说我预期他我能考80分,结果只是60分。我要求什么复审?
在我上这门课二十多,管理员好像还没有说谁复审之后改过成绩的。我可以很负责的说这一点没有是吧?因为这些标准在上课的时候我给每个同学都说了,而且我觉得能坚持在这上课的同学都是好同学,基本上不会犯这种错误,往往都是一些最后这个因为我每次不是要求点名,但我能看出来谁来了,谁没来,是吧?你来的同学像这东西根本不会犯完了。我为啥现在我不想多说什么,我每次说的想说给某些人听的那些人都不来,你们来的同学没必要说是吧?
OK, 这道题核心的有两部分。首先你要给出这道题的设计思路,就是字段编码法与直接控制法相结合。最合理的是四位直接编码,四位是字段编码。那么四位字段编码分成两位一段,两位一段变成这种形式,这是第一点。第二点,答案不唯一是吧?你答案不一,这个我在我记忆中至少有三种答案选择。OK, 这是第七章的作业,第八章因为我看了一下答案,里面这个课作业我记得好像应该有。
第八章作业有三道题,第我们先去复制,我也懒得说了。
人优人优版教材的247页的第二题,这是第二题,是一个总线计算。你们看一下第二题,第三个月来第十三题。
第十3题大家看一下,第13题是一道问答题。然后是第21题,这三道题我复制了,就是第二第八章第二题、第十三题、第21题。由于时间的关系,因为咱们下一次就算是这个学期最后一次了,我没有时间再给他收作业了。因此第八章的作业要求大家去做到天津去做。但是我不会说。这个。OK.
好。我再跟大家商量一件事儿,上次课咱们我上次就是前两天我布置大作业的时候,咱们的实验还有报告都是看看是哪一天要求大家去交了。
25号是吧,我觉得这时间正好考完试,是16号到25号正好十天,应该是没有问题的。如果个别情况有问题,你直接先跟我说,别到最后你这个截止时间到了,截止时间没有交上是吧?这个相关注意一下,这个时间应该没有什么问题。比如说放假,就是咱们16号考完试,到你们这个交作业时间正好有有个正好十天的样子,我们就没什么问题。
好,下面咱们看一下咱们教材中的一个新加的内容,因为这个也不算新家。因为在过去的这五六年,我们都会讲基于ARM v8架构,华为自研的宽带处理器。那么这个处理器是让咱们实际上核心的会讲两件事。第一我会讲RARM到底是什么,是吧?这第一件事。第二件事就现代主流的CPU它是怎样进行设计的。咱们举个小例子,你就用华为鲲鹏920服务器用的CPU核看一下它是怎么设计的。我们主要讲这个,当然我们说我讲不是白讲。
因为按照咱们和华为公司的相关的要求,在期末考试的时候,我会出五道选择题答这个与五道选择题配套的复习材料,我会明天会在咱们爱美的课程群里面去给大家去分享。这个大家注意一下,也就是说在这儿我们主要是解决这两个问题。首先咱们看一下什么是ARM,之前咱们一起来看一下,ARM应该来说也称为ARM,那么ARM就是它的是什么?英文缩写advance risk machine的英文缩写。
这个说起来,事实上站在这个risk站在阿里多斯,他对于指令集的精简指令系统精简指令集和复杂指令集做了自己的界定,这是站在ARM公司的角度去说的是吧。那么首先他对于ARM公司,自己的产品ARM说他是用了精简指令集。比如说ARM v8是它第一代支持64位操作的指令集。这个ARM v8是2011年的产品,而叉86它相比ARM就是ARM架构的指令集,应该是它认为是一个复杂指令集系统。
当然英特尔公司始终不承认这一点,但是从指令集的规模来说,基于英特尔叉86架构的指令集现在应该是非常多的。从从他我们8086基本指令及之后,比如说MMX这是什么?这个大概是在30年前,998年99年推出的多媒体直流武器,多媒体仪器,再往后什么sse,什么AVS等等,都在英特尔在他的黄金时代,他推随着他的每一年的新一代的CPU出现之后,它总是扩充它的指令指令集系统。使得站在外界的看来角度来看,就说明叉八这个架构是具有拥非常多的这种繁杂的指令集。相比较ARM,它相当于指令集要小很多。
在过去的就2015年,应该是我看2015在2020年之前,就2020年之前,在当时在PC机领域中市占率第一的是什么?美国英特公司X86架构的CPU就在2020年之前,始终是叉86架构的这个C公司市场占比最低。但是从2020年之后,随着基于ARM架构的无论是手机端,无论是服务器端成为主流的服务体系。
也就是说最近的这三五年,应该来说英特尔公司是他经营是非常惨淡的,为什么呢?第一它的CPU是有问题的,也就是说21年。21年。是所谓的它的11代CPUR2是十二代。从二三年开始,13 24年14。好,咱们休息五分钟,待会解释。
完了。
对。
的公司。
这是。
刚刚第二个内容讲,这是21年十一代,22年12代,二三年13代,24年14代。今年他的应该就是25,应该是15代。但是他的到了十5代,他就是用什么忧愁进行新的描述。
这是英特尔的这个CPU1句话到目前大家发现它的英特尔13 14代CPU自身是有问题的,就它有硬件的缺陷。也就是大家不能买,你们就说比如说尤其你们不是说换笔记本什么的,是吧?一般来说你会发现你今年或者明年去买,因为今年因为是内存硬盘涨价,可能大家觉得有点花冤枉钱,有点花冤枉钱,但是他商家会很优惠的给你推销。英特尔十三代十4代CPU,记住千万别买,他那个是有问题的,有缺陷。这是十二、13、14在被很多相关验证及证明,绝对不能还是有问题。
十一代十二代相比同一时期的基于ARM架构,由ARM架构什么?苹果的M系列由M2到现在M5还是四个,我不知道,房产你看。十一代十二代英特尔CPUM2和M5是什么?苹果的基于ARM架构笔记本服处理器相比,他没有硬件缺陷。但相比功耗,英特尔的CPU的功耗与2架构的代表产品苹果的M2到M的处理器功耗大很多。
就因为这两点,现在英特尔的这个CPU为啥说这过去的这三五年,就是过去的这五年,他这儿不是这个日子非常难,年年亏损是吧?为什么?这个就是说至少是在去年之前,英特币你都说都要快破产了是吧?你可以看一下英特股价跌的很厉害,它的原因在这13 14代CPU有缺陷,11 12代这个CPU没有缺陷,但是它的功耗大。就是说同样干同样事儿,他更更更耗电是吧,更耗资源。
这是现在的发展,也就说在过去ARM架构主要是做嵌入系统上一步。但是现在咱们的手机就除了就应该是除了基本上好像就已经没有除了这个概念了,基本上都是ARM架构的天下。你说英特尔叉86的这个手机有吗?是吧?十年以前是有的,微软自己推出了基于叉86架构的CPU,十年差不多15年就16年,就算这个也翻车了,现在手机端全都是ARM架构,这是第一点。第二点,这个ARM架构不但有手机端嵌入系统,目前也像什么PC端和服务器端快速的迈进。比如说华为的鲲鹏处理器,就基于ARM架构,面向服务器端的一个产品。
因为我们说这ARM传统,我们读书的时候都是什么?做嵌入式芯片时候,用了ARM ARM架构的一个处理器作为控制芯片?现在跟完全之前完全不一样了。这是早期就是说在30年以前,那时候我们对于当时处理器的认知,我用绿颜色这一个大家可以看一下,高端PC power是IBM处理器,RPM处理器的一个型号,是power系列的。这是高端服务器用的CPU,比如说语音RDM的power为代号的一些处理器。在当时如果PC端我们是叉86架构,平均主义。比如说我的家用电器,我的冰箱、电视等等,用的是基于ARM架构的处理器是吧?
这是30年前绿颜色标注出来的。就是30年前或者是2十五二十年以前,我们当时对于各种类型芯片它应该干什么事当时的认知。经过这二十多年的发展之后,大家发现这个高端的power阿典礼系列已经没人用了。而且在前两年阿边公司做了一次重组,把它硬件生产的所有部分都打包卖了。你说现在RCM公司没有计算机硬件的这方面的业务,留下来的是云计算。什么react红帽子,也就是说媒介上的一些资源,现在是二点主要。这个累计power系列的,尽管是它的架构干这个很有优势,但是没有人用。而叉86由于它的封闭,它的功耗,它种种原因,现在从2000年2020年开始直线走下坡路。
说白了叉86现在很多都不用了,现在唯一是一枝独秀的就是第二价格。大家拿着手机吧,那可以说你现在市面上卖的,近十年之内市面上卖的非ARM架构的问题手机有吗?没有是吧?没有,比如说risk什么,这些还是停留在实验室阶段。这跟你说落地的risk,基于risk的,没有人说手机up价格绝对统治。
大家看ARM架构,除了手机端,就所谓的嵌入式移动消费类的这种产品,就是手机家用电器等等等等这一系列,或者是什么什么无人机什么的,ARM用的多是吧?除此之外ARM产品把嵌入式的这方面的所有的百分之市场98%的份额都降了。除此之外它向PC端服务器端市场也在迈进。
最经典的代表是苹果的笔记本,基于ARM架构的这是最最经典的。别的你说有没有?也有,但是恐怕说说出来可能很关注,都没有认识到是吧。这个GM家的还有一些是国产的一些现在政府采购我们称为信创产品?他们还会有信创?信创手机国产唇膏版的TCG很多是TR架构是吧?就是PC端ARM架构。
最经典的代表是苹果的笔记本,都是ARM家。除此之外服务器端华为的鲲鹏服务器为代表。华为还有什么?阿里还也有自己的自研的服务器。
现在比如说是什么小米,各大手机公司都有这个颜这种芯片,这个设计公司基本上都是几万,就是mix是吧?Mix这种架构,曾经有一段是比较时髦的,就在过去十年以前,也是比较时髦的。但是因为为什么现在大家都不提mix,就MRPS mix这种架构的基金原因是什么?这个知识产权属于美国,比如说它性能不好?咱们国内中科院系统,它的自研的产品都属于电气,长大的时候什么意思?现在由于这个mix的制度已经属于美国,因为咱们国内在咱中国大陆基本上没有多少人去研究mix。
现在上面最新的是什么?基于rest find是吧。但是前两天我就是在半个月之前,我看到有个消息说with find这个所谓的开源的CPU指令集,这个mix file这个指令集原来属于加州伯克利加州高科技技校的下面一个公司知识知识产权。他当时什么开门的是吧?战场卖给美国政府所主导的一个某个公司,可能respire将来会怎么用不知道是吧?
但是我们说现在。这个最好的发展最好的应该属于架构。不但在欠人力式移动端它占据了主流,而且现在在贴心端它也是最时髦最好的一个系统。最好在哪?它的功耗低,它的架构先进,它的生产工艺期,这比起这个PC就叉86架构它优势在这。那么每种他追求的点就比如power性,他表示重创,就通过处理器内核的叠加是增强它的处理能力。而PC叉86它主要强调易购CPUGPU吧?
而二的架构它主要是什么?通过对于内存。的重构CPU和内存深度融合。主要体现于开始是吧?开始这是不同的一个目标是不一样的。这是一个发展的一个脉络。
下面咱们看一下这个,on是advanced risc machine的英文缩写,但是ARM这三个字母有三种含义,大家一定要要区分出来。首先ARM是一个公司的名称,是一个美英国知识产权设计公司。也就说这个概念它是知识产权的,是吧?别人不能,别人也叫ARM,世界上只有一个公司能叫ARM。这个知识产权目前我确实写的时候,它属于英国,现在大家都应该知道属于日籍一个叫孙正义,在他们在他名下是吧?
这是第一个概念。首先它是公司名称,第二是一类微处理器的通称。比如说在在二十多年以前,在讲我们嵌入式系统的时候,有一些有一系列的处理器,就像是用的处理器,我们都是是由ARM基于ARM公司的理念设计出来的,ARM v5V7都是砖,都是你就是都是这种硬件产品的一个通处理器的一个通称。
还第三个概念就是一种技术的名称。这个主要体现什么?基于ARM架构问题是吧?也就是说英国这个公司将ARM这种处理器的指令集授权给全世界各个主要的ICPU设计企业。因为CPU设计的话一个是硬件,你的内核怎么设计?还有你内核出来以后你跑什么指令集?这个指令集就是我们应用技术的名称。那只能是这个大家看一下,就ARM是公司名称是吧,是一个所谓的知识产权IP,这是一个公司名称。
第二是一类硬件处理器的成ARM v7ARM v5,这就是二十多年以前嵌入式系统主流的这个CPU。第三种是什么?一类技术的名称,主要是指的是ARM指令集。比如说现在最最时髦的CPU处理器,美国高通公司的骁龙这个CPU,它用到的都是ARM争议器。比如说苹果的M系列的处理器,它也是在这个二路直升机基础上做了深度的优化是吧?
你就说AR是这么一个理解,具体发展我们看一下,作为公司,我们世界上第一块ARM处理器是诞生在1983年到1985年之间,仅比我们第一代8086CPU晚个三四年。其实也很早是吧。这家公司是当时属于美英国剑桥大学下面一个几个几个IT人员和创业公司的一个小产品。像就相当于咱们学校老师同学办的公司,他搞了这么一个签的是一个小芯片是吧?这个公司在1990年改名称为ARM。
华为公司在当时干什么事?干三件事儿。第一,设计及RM系列瑞斯科处理器的内核,也就是说这个CPU的内核应该怎么设计安排这个公司这是他的老板,就是相当于咱们学校建了西安是吧?做金甸路的第21个设计。第二,他只是做实验室的ARM处理器内核的设计验证工作,但是他不生产。那么他实验室出成果,他做什么授权?将阿姆内核授权给对应的半导体合作伙伴。也就是说二航公司不申请这个芯片。
第二个这种设计方法我们叫做什么?IP是吧?现在咱们在很多IT行业的这些报道里面,经常说什么IP它是什么知识产权的缩写?RP那么这授权的就是授权的知识产权对吧?授权什么?就这个RARM硬件处理器内核的设计蓝图的授权,这种授权叫知识产权的授权,对吧?这是第二个,就是授权设计的东西。第三块提供及按键这个设计开发的技术。比如说我的软件工具,评估板,测试工具,应用软件等等等等。
就是这个公司在早期,事实上在很长一段时间,就是在2020年之前,咱们国内比如说华为的海思公司基本上干就就跟201早期干的事儿是完全一样的,是不完全一样。只不过是华为的海思公司,他的授权,他只是设计。在当时这个全球分工比较明确的情况下,像早期的这个鲲鹏处理器,或者目前的,华为手机用的这个处理器。华为手机用的处理器都是由台积电代工的,后来不是因为工人都改为国内生产是吧?那么在当时就是当时按公司所干的事儿,就是当年华为海思公司干的事。
这个特意我们对于知识产权做了一个说明。知识产权英文缩写叫IP是吧?In this property, 知识产权是一种预先设计好的电力模块。阿里公司提供内核的IP授权,半导半导体公司购买内核的使用权并进行扩展制成芯片。这是针对当时海思公司的一种方式,这种形式就是被称为什么RC设计公司是吧?
这是早期,实际上到现在,我们说这个公司对于世界半导体公司影响最大的是什么?ARM体系结构或者说是ARM指令集影响最多。因为世界上有很多做CPU设计的公司,是吧?只要你有上这方面经验,你都可以设计出属于自己的芯片。但是你芯片设计出来,你上面跑什么样的指令集,这是一个很大的问题。你像英特尔的指令集,你像RBM在早期的指令集都是什么必然的。也就是说它只供自家使用。
在世界发展很长一段时间,包括今天唯一就是对外开放授权使用CPU指令集,而且做的比较成功的公司就剩A他M了。他最起码他授权的东西能够商业化应用,对吧?别的你授权了,但是达不到商业发音的这这个级别。因此我们说我们ARM现在被称为ARM体系结构。它是一种硬件规范,用来约定指令集、芯片内部结构等等等等。具体讲它的指令集,大家看一下,二级结构没有约定每一条指令在硬件的描述语言是如何实现的,只约定了这每一条指令的格式,这个行为规范参数等等。比如说我告诉你,我这程序应该有什么样的功能,每条指令集你的参数是什么?你应该完成什么样的功能,它作为准确的描述,但是作为底层的这个指令的实现,你要根据你自己的设计的CPU具体的具体具体的实验方案。
因为我们我们前面也跟你讲的很清楚,指令集的具体的每一条指令解释执行是由CPU内部结构所决定的。不同的处理器的设计公司,它内部结构的设计方式有差别,或者他追求的目标不一样。你每一条指令的具体的解释执行是有差异的,是吧?
对目前这个ARM级结构和ARM指令以及已经发展到了RV9.0是吧?就是RV九这是最新的是吧?最新的我们用这张图描述了早期阿姆从V1到V7对应的这这大家会想这里的第一列,它对应的是我们二级结构的指令集的版本,第一版到第7版MV七这种题出现在2004年是吧?而右边的最右边的是指的是具体的G25这个指令集所对应的真实的处理器嵌入处理器的型号是吧?这是比较早期的那V7是2004年出现,你说这些产品大概在15年以前是吧?这都是历史。
而大家真正感兴趣用的比较多的,我们用这张表回答你。比如说基于25V8这个指令集,这个出现在2011年。2011年为什么用的比较多?因为在当时它是ARM指令集系列中第一款支持64位指令和操作的。这个问题之前都是32甚至16是吧?事实上ARM指令集里面影响最大的是澳门V8,这里面就2011出现的。
比如说context a53、A57、A72、A七三这几个术语可能大家直接看不到。但是你们可以看一下,从2015年到现在,各种新出的手机处理器。比如说骁龙什么八几几是吧,骁龙七几几,那你可以看一下它属于骁龙什么处理器,或者是苹果的什么处理器。它在描述这个处理器内不处理签订合的时候,一定会出现什么A53、A57、A72、A70等等等等是吧,这些都会出现,也是说骁龙只是整个处理器的名称,但是用的处理器内核是什么A53、A57、A72等等。这是11年,到了2021年,也是咱们疫情比较严重的那几年ARM公司推出了ARM v9MV9它的代表的产品V8A后面都是两位数,到了V九指令集,它对应的这个处理器内核,比如A710是吧,A510,它的A后面由两位数变成三位数,所以你可以看到处理器如果是A后面是两位数,如果是三位数,一定是对应的指令仪是V9的。可以看一下现在效果最新款的都是基于危险是吧?
事实上在RMV7RRM公司对于CPU用AR和M来描述处理器内核的前缀A代表application,它什么被称为应用型处理器,为手机平板终端设备提供这个服务的。R对应的是run time,就是实时高性能处理器在做R什么什么还有M是吧,有的前有的后坠关于应该钱居多是吧?没错,A主要是面向手机平板,R是实时,那M表示这种低端消费类控制器。那么您说什么咱们的这个什么冰箱、彩电这些,冰箱居多。因为这是这个电视,你可以看它一般以现在咱们这种智能电视,一般它都是用A系列的处理器是吧?M系列的就更低端一点。
我们重点因为我们昆明处理器18年发布的,基本上用的是ARM v8。而且说白了那个ARM v8它身上有八个小版本是8.0,一直到8.6、8.7。事实上华为因为他按他的授权年代,华为的这个处理器用的版本是2A8.2020。这八点其实很很很你现在非常近了也说华为公司拿到的V8的授权版本对应的小型号是RMV8.2,每个小版本都是对于原油体结构做小幅度的升级和优化。
这张图描述了V8和V7V8对应的相应的这个处理器,A系列的、R系列的、M系列。大家看一下,像这个东西,你刚看相关的这种专业报道说,你都可以仔细看一下他用的什么处理器内核作V8的,V8的妈妈少了,但是比如说智能家电上面V8的还是有不少。那么你要去问V8和V9的话,你看七是吧?V七一般都是个位数,但是这个V8是2位数,V9就成了36。
比如V8它拥有31个通用寄存器,指令集支持64位运算。待会我们会说。那么。具体来讲,这个按V8它的指令集分为A64、A32、T32。大家注意一下,VAA64它对应的是up 64。比如说它主要是对64位的一个处理,我们支持64位指令集的A32是32位,T32更早,它支持16位和32,就属于早期的一些架构的指令指令经济的一个扩展和引用。请大家注意一下,ARM v8是ARM公司提供的第一代64位的脂类器官。由于64位和32位在处理能力上差别很大,因此事实上这个ARM v8 64位的指令和32位置是不兼容的,这点大家在用的时候要注意一下。
到了21年5月份,阿姆公司推出了他全新架构ARM v9。ARM v9应该来说,从它的发布的相关的报道来看的话,它主要增强在移动端PC端的一个算法,支持它的改进。我们说他我们这用文字说明,他在AI矢量DSP和增强安全性这方面做了改进。具体就指令集,它还是在A64指令集基础上做了变化。实际这个大家看这张图就能明白了。
事实上RMV9是在V8基础上,首先是做了一个首先打给MV九是完全兼容RMV8的指控体系这第一部分。然后在V8基础上增强了它的安全性。这安全性是一个增强的。就是说在在过去我们做嵌入式使用过程中,早期因为这签证系统都是要么专用的,要么封闭的,大家对安全性的关注程度不是合适,特别关注因为什么用的比较少,而且属于小众。但是随着以ARM v8架构设计的手机PC机这种快速呈现,现在针对ARM架构处理器的攻击的并发或者有些非法工作相对也越来越多。因此在RV9整体出现的时候,第一件事先是强化指令的安全性,对吧?指定的安全性。在强化指定安全性能之后,大家可以看一下。
事实上在强化人类安全性基础上,大家可以看一下,它增强了三件事。一个是enhance vector process,什么矢量数据,还有什么motion running机器学习。这两块说白了就强化了ARM处理器对于人工智能方面的一个优化是吧?
在这方面除此之外。它还增强了什么?DSP数字信号处理数字信号处,就是做嵌入式的一种特别专用的一种处理器,它在这方面工作非常重要。二增强主要是安全A2和第二三方增强遥控能扩展新功能。
我们说由于前些年咱们国内中国和以美国为首的国家对欧美国家关系很不好,而且牵扯到种种竞争。因此在21年五月份推出之后,在当时国内能够基于RMV9做这个芯片设计的公司只有一个是阿里的。半导体是公司在当时叫平头哥是吧?现在我好像这个平头哥这个名字改了,叫什么我忘了。他发布了全球第一款基于RMV9的处理器启天710。因为这个东西可能阿里云它上面用了很多是吧?用了很多,它是基于5纳米工艺制成。要基于5纳米制成,21年出现,想一想,21年国内是没有制造5纳米处理器的能力是吧,到现在也没有。
然后2021年年底,基于MV9的CP这个手机芯片也出来了,一个是联发科的天玑9000系列。骁龙年底高峰发布了基于RMV9骁龙8系列,骁龙八一系列所有的都是基于的ARM v9的处理器。大家可以就说我们说后面不是有一个大作业的分析吗?那你可以就是对于骁龙最新的你分析不了,骁龙8G1是吧?G一就差不多是21年四五年前的这种处理器相关的资料,现在肯定也不是,你可以分析他是怎么用的,目前二公司在全球授权了大概一千多个合作厂商。包括咱们华为、飞腾,还有这个叫阿里,它都是应该是属于大家是架构授权是吧?
大家看一下他的阿里公司的授权分为三个层次。一个是架构指令集的授权,这是最高层次。然后是处理器授权,然后是这个处理器优化包局部的授权。最高层的是指令引擎的授。国内的华为、飞腾还有阿里,它都是这个层面的。
但是在早期由于在20年21年的时候中美关系特别不好,华为公司没有拿到MV9的授权。但是去年24年四月份中美关系稍微缓和以后,华为公司拿到了ARM v9的永久授权。也就说现在华为公司的新版的这些产品处理器,都是都是都拿到了。之前很长时间都不给中国和社区,现在是拿到了。
但是大家注意一下,冷到了澳门V9之后,阿姆公司对于他的知识产权的授权,做了一些调整。阿姆V8它是永久授权,从V9开始它不是永久授权,因为它是有很多限制。你要说当你就说白了就2V9,他授权是有年限的,超过年限以后有可能他会回收授权,也说这就跟这个ARM VV8不1样,ARM v8是永久授权。因此现在华为有应对这些,他开始自研各种处理器是吧?他主要是以海思公司,当然这方面做了一些很大的进步,但是具体到什么程度,因为这属于商业机密,就华为公司也能够给我们做介绍。
由于时间关系,我们下次课重点会讲一下鲲鹏920芯片架构。鲲鹏920的芯片它可以有64核,64克。到时候咱们可以对比一下跟同期的英特尔的多少,这个高通的这些我可以看一下,好吧,先由时间工程放到下课。
然后他定的是人改一下。不过我这好像有点过了,你现在就发现是,然后我在前面加了一个字叫。
把记录下,然后。