量化(一)

现在的通用处理器是基于冯.伊曼计算机模型设计的，这些处理器大都是单处理器单指令流的工作方式，之所以可以实现"并行处理"，是因为利用了指令级并行（ILP）的特性。超标量流水管线、多级存储（二级缓存、三级缓存）、预测机制等技术先后引入微处理器都是为了提高微处理器的指令级并行性。不过，虽然众多的处理器厂商在这个方面做了很多工作，处理器IPC（每周期完成指令数量，Instructions per Cycle）基本上都在1-2之间。显然，如果依靠提高指令级并行性来大幅度提升通用微处理器的困难是相当高的，成效不会太显著。

影响处理器性能的主要因素除了IPC之外，则是处理器主频了。据统计，从1990年到2005年之间，处理器主频从33MHz增长到了3.8GHz，平均每年的增加幅度达到了37%。处理器性能提升的主要动力80%以上是来自于主频的提升。包括Intel在内的大部分处理器厂商都取道这条"捷径"的原因很简单了，提升主频是提升处理器性能的最有成效的方法。

• 性能来自工艺与结构的结合
• 工艺的进步提供了更多更快的晶体管：Moore Law
• 更快的晶体管+更好的电路设计ó更高的主频   深度流水
• 每个流水级用更少的门
• 更多的晶体管+更好的结构设计ó更高的ILP
• 两个关键的体系结构技术：ILP+复杂的多级存储体系
• 微处理器的两大发明：存储程序概念+晶体管技术
• 推动微处理器芯片发展的三大技术：半导体，集成电路，微体系结构 

 RISC指令集结构设计原则 

• 选取使用频率最高的指令
• 每条指令功能尽可能简单，能在一个机器周期内完成
• 所有指令长度相同，简化指令译码，支持高效的流水线
• 简单的Load/Store型指令集：只有Load和Store指令可以访问存储器，其它指令的操作均在寄存器间进行
• 以最简单有效的方式支持高级语言，支持高效的编译器

基于RISC的机器的设计者把注意力放在两个关键性能技术上：ILP的开发，高速缓存的使用

晶体管性能随着特征尺寸的减小线性增加

指令集系统结构最根本的区别在于CPU内部的存储类型：堆栈，累加器，寄存器

寄存器系统结构计算机：register-memory(任何一条指令都可以访问内存) VS register-register(只能通过load-store访问内存)