@ 2018.03.27 , 12:00

如果没有这俩人,手机续航会更辣鸡

如果没有这俩人,手机续航会更辣鸡
credit:123RF

你的手机续航能一直变好,但其实本来不应该有这么好。 数十年前 John Hennessy 和 David Patterson 发明了让高性能低功耗设备成为可能的技术,他们得到了无上的荣誉——一百万美金和图灵奖。当你拿出你得手机时,应该首先想到他们。

在上个世纪八十年代,两位教授(Hennessy 来自斯坦福,Patterson 来自伯克利),他们发展了被称为 RISC 的技术——种精简指令集计算机,原理大概是:如果软件给 CPU 传递大量简单的指令,而非更少但跟复杂的指令,那么 CPU 的运行将更有效率。早期的程序员和芯片设计师都倾向于后者,因为他们能少写点代码,把其他的事情交给 CPU,而随着 上过世纪 70-80 年代 编程语言变得更加复杂,编译器取代了 CPU 繁重的工作,能将程序员写高级语言翻译成 CPU 需要的指令。于是在没有给程序员添麻烦的情况下,RISC 的概念就显得顺理成章了。

在九十年,像 IBM 的 PowerPC 和 Sun Microsystems 的 SPARC 这样的 RISC 芯片开始对抗当时 PC 使用量最大的 Intel 的复杂指令集芯片。Intel 芯片的强大性能(还有插头带来的电源)弥补了其所需的大量代码。但在本世纪,RISC 因其兼具高性能与低功耗芯片一跃而起成为了手机芯片。几乎每一部智能手机、平板和各种各样的移动设备都用一种 ARM 处理器,而 ARM 就是 RISC 的一种设计架构,这种处理器苹果、三星、高通都有研发。

Fast Company 采访了 Hennessy 和 Patterson ,讨论了他们在移动时代的角色,也讨论了现在计算领域的变革。

Fast Company:你们在开发 RISC 的时候,你们是想解决一个什么问题?你们又是如何解决这些问题的?

David Patterson:但软件和硬件交流时,会用一种很特别的语言。在我们开发 RISC 之前,流行的是一种很复杂的语言,而我们用一种很简单的语言代替了。所以精简指令集的意思就是减少硬件和软件交流时的语言复杂程度。

FC:为什这能够提高处理器的效率?

John Hennessy:想象一下,有个复杂的单词你很少用,但却还是要花四倍的时间去把他找出来。

FC:这和查字典类似吗?

Patterson:是的,这叫微代码(microcode)。他们需要运行一个小程序来解释这些指令。

FC:那么像英特尔这样全尺寸的 CPU 运行起来有什么不一样?

Hennessy:他们有年代更久远的多音节指令集(polysyllabic instruction set)...他们需要将 $5 words (不知道是啥....)翻译成简单的代码,然后,剩下的处理器再运算这些简化过的代码。所以你需要更强的硬件和更多的时间。

Patterson:当你讨论手机的处理器时,你更关心的是续航,所以额外的消耗是个大问题,这就是为什么 x86 在台式机上运行,而不在手机上运行。

FC:SPARC 和 PowerPC 都是基于 RISC 的,当他们却最终消失了,这让你们沮丧吗?

Patterson:如果 x86 能够硬件转码成 RISC,那么 Intel 能够创造出功耗非常低的服务器,这正是 SPARC 当时的卖点.....我们从来没想过让大家都用一个架构。结果就是 RISC 的世界崩塌了,而 Intel 还风生水起。

FC:ARM 在移动端不会被消灭,对吗?

Patterson:他们钻了移动端的空子,他们不必和 Intel 竞争,而且他们本来就有手机方面的业务,他们就在那里,进入智能机和平板市场太容易了。

FC:你们未来最期待什么?

Hennessy:我对 RISC-V 比较期待,这是一次开源的努力。如果我们要解决安全问题,我们就需要大家共同努力,而不是依靠几家大公司。

Patterson:我比较期待特定领域的架构(domain-specific architectures),那种能够用于特定领域的处理器。最明显的一个例子就是神经网络.....能够通过做很多线性代数来进行深度计算.....或许未来我们可以造专注于这方面的硬件,作为加速器或者协处理器。

FC:在计算世界,我们过去有很多毫无关联的处理器,在把他们都放进 CPU 以后就变得比较知名了。

Hennessy:我们正在做这件事情。能够做出更好的综合型CPU肯定是更好的,但是现在我们做不到。所以,现在我们做的事情就是如何让这些处理跑的更快,然后就是让它在不进行特定任务时更省电。

FC:对未来的计算世界有什么看法吗?

Patterson:计算界将迎来一次文艺复兴。会有很多新东西进入市场,如果你只想继续做以前做过的事情,就别想有所作为,如果你想为这颗星期带来点新东西,这将会是一个激动人心的时代。

本文译自 fastcompany,由译者 Dkphhh 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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