ppa : performance,power,area

处理器设计流程：微架构定义(指令集定义)、逻辑实现、物理实现(后端)

计算机硬件：控制器、运算器、存储器、输入输出设备

体系结构可以笼统概括为Interface between HW and SW

SW:programming language , algorithm , application

ISA(instruction set architecture)

HW:microarchitecture,RTL,circuit,physics



如何在体系结构发展中同时支持软件正常工作？

兼容

先前兼容(forward)：开发的

向后兼容(backward)

向后兼容是软件兼容的根本特性，也是系列机的根本特性



**CISC**

* 指令不定长
* 除load,store外，其他指令也可以访问存储器
* 单条指令可以完成复杂的操作

**RISC**

* 指令定长
* 只有load/store可以访问存储器
* 单条指令完成简单的操作

例如实现两数相乘：

CISC ： MUL [0x100c] [0x1004] [0x1008]

RISC :  Load Ra 0x1004

Load Rb 0x1008

Mul Rc Ra Rb

Store Rc 0x100c



CISC单指令复杂的历史原因：

* 存储器昂贵、速度慢，希望不定长的指令提供更大的代码密度
* 编译器不发达

CISC为向后兼容，指令只增不减，但只有20%的指令反复使用，剩下80%的指令使用频率低

CISC代表：x86

RISC(reduced instruction set computer)代表：power,mips,arm,risc-v

ARM架构：A系列高性能，R系列实时处理，M系列工控

现代体系结构挑战：

* 单核性能增长缓慢：①Dennard scaling失效(晶体管尺寸减小，功耗并不会明显降低，甚至因为漏电流导致功耗增加(ARM因为注重低功耗，主频只有3GHz))、②有限的指令集并行
* moore's law 变缓
* 安全问题：幽灵漏洞、熔断漏洞