¿Cómo afectan la arquitectura de la CPU y el conjunto de instrucciones a la CPU?
Tomemos como ejemplo el sistema de transporte de un país. El sistema de transporte completo de un país incluye tres partes: terrestre, marítima y aérea. Cada parte se puede subdividir en muchas unidades, como unidades de transporte terrestre de pasajeros de larga y corta distancia, unidades de carga general, unidades de carga de mercancías peligrosas, etc. El mar y el aire son similares y hay muchas unidades con diferentes funciones. Al mismo tiempo, para el transporte normal de este sistema de transporte, también se necesitan funciones de coordinación, por lo que habrá una sala de despacho entre unidades de transporte para coordinarse entre sí, despacho dentro de la unidad, y habrá almacenamiento temporal o de largo plazo. almacenes para el traslado de carga y Todos utilizan un tiempo estándar unificado.
Al igual que este sistema de transporte, la CPU también consta de varias unidades informáticas con diferentes funciones (al igual que varias unidades de transporte con diferentes propiedades en el sistema de transporte), registros internos (almacén de transferencia de carga) y controladores lógicos. Se compone de diferentes componentes como (salas de programación de diferentes departamentos) y relojes (utilizando un tiempo de referencia unificado para permitir que todos actúen al unísono).
Originalmente, en la antigüedad, la gente podía construir un sistema de transporte nacional a voluntad. Sin embargo, con el desarrollo de los tiempos y los frecuentes intercambios, han surgido algunos problemas. Por ejemplo, la pista requerida por los aviones súper grandes de Boeing en el sistema de transporte estadounidense tiene 4 kilómetros de largo, mientras que la pista requerida por Airbus en el sistema de transporte francés no es tan larga, pero es más ancha que la de Boeing, y sus sistemas de soporte de mantenimiento son también diferente. De esta manera surge el problema. Boeing y Airbus tienen estándares diferentes. Los países que hayan comprado aviones Boeing deberían construir sus propios sistemas de transporte de acuerdo con los estándares de Boeing, y viceversa. Los automóviles en tierra también tienen estándares diferentes, por ejemplo, algunos son de izquierda y derecha y otros son opuestos. Algunos trenes utilizan vías de vía ancha y otros utilizan vías de vía estrecha. También existen diferentes estándares para puertos, etc.
En esta época, los primeros países como Estados Unidos formularon una serie de normas, estipulando cuántos metros debía tener la pista de un aeropuerto, las carreteras debían estar a la derecha, las vías del tren debían ser anchas y los puertos debe tener 50 metros de profundidad. Al mismo tiempo, Estados Unidos ha registrado patentes para algunas partes clave de sus normas. Si desea construir su propio sistema de transporte nacional según sus estándares, probablemente encontrará sus patentes de posiciones clave. Algunas personas podrían decir, maldita sea, estoy usando un estándar que es el doble de su tamaño. Quiero construir una pista de aterrizaje de 5 kilómetros de largo y cavar un puerto de 100 metros de profundidad. Todo es incompatible. Lo siento, todavía no puedes llevarte bien con los demás. Aunque los aviones de otras personas pueden aterrizar, su patente limita las partes clave: si quiere conectarse con su puerta, debe tener 1 metro o 2 metros de altura, y el grosor que debe instalarse la película de contacto. Si sus estándares son diferentes a los de él, su avión se niega a aterrizar. Si sus estándares son los mismos que los de él, pague.
CPU también se ha encontrado con la misma situación. Las empresas que están un paso por delante continúan formulando estándares y solicitando patentes. En este momento, si quieres ponerte al día, ¿qué harás? Se podría decir: No me importan en absoluto, ¿puedo establecer mis propios estándares? Está bien, pero el resultado es que a la gente no le importas, no les importan todos sus aviones, barcos, trenes, etc. Ninguno de ellos está en su camino (su software no puede ejecutarse en su CPU), por lo que su sistema de transporte sólo puede admirarse a sí mismo, y lo potente y versátil que es sólo puede considerarse una minoría. Si desea que sus aviones y barcos circulen en su sistema de transporte, inevitablemente encontrará esos puntos clave patentados y podrá pagar por ellos. Por supuesto, si algún día se desarrolla, también puede solicitar patentes sobre puntos clave para restringir otros. Pero antes de volverte fuerte, debes seguir el camino de los demás. Debes ser compatible con los demás, no hacer que los demás sean compatibles contigo.
Volviendo a la CPU, la arquitectura MIPS es en realidad como las especificaciones técnicas de este sistema de transporte, al igual que el sistema de transporte nacional. Especifica algunas normas y funciones generales que debe tener cada unidad de transporte. Al mismo tiempo, también se formuló una serie de instrucciones, como llamar al 100 para decirle a la otra parte dónde están mis productos y dónde deben enviarse. Este número es el sistema de transporte de mercancías de larga distancia correspondiente al terrestre. En este momento el sistema de transporte nacional transportará su mercancía por vía terrestre. Esta es una instrucción, y hay muchas otras, como llamar al 101, transporte en tren, avión 102, barco 103, etc. La colección de estas instrucciones es un "conjunto de instrucciones" completo. El sistema de transporte nacional deberá seguir estas instrucciones para completar el transporte de mercancías y poner operativo todo el sistema. En ese momento, alguien debe haber dicho: "Dado que el conjunto de instrucciones es tan importante, no puedes usar el de otra persona y personalizar uno tú mismo". ¡Está bien! ¿No quieres llegar a 100? Cambié el número a 200. Dijiste que quería la entrega en inglés, así que lo cambié a chino. No hay problema. El problema es que su sistema de transporte sólo puede utilizarse dentro de su propia casa. Si llevas tu sistema de transporte al extranjero y la gente no entiende chino, se acostumbran a llamar al 100 en lugar de al 200. ¿No es su CPU sólo para su propio uso? ¿No planea comprar una en el extranjero? ¿Qué hacía Loongson antes cuando no tenía autorización MIPS? Solo puede hacer esto: usted llama al 100, lo transferiré al 200 y sus instrucciones en inglés se traducirán al 200, sin pasar por el punto de patente MIPS 100. La consecuencia de esto es que si la gente dice que todavía llamas al número 100, se llenará de dudas y se sentirá como un ladrón. Ahora que tengo la autorización MIPS, ya no tengo que tomar esos desvíos. Puedo buscar tus instrucciones directamente en 100, lo que puede acelerar mucho.
Seamos claros: Loongson nunca ha dicho que utilice su propio "conjunto de instrucciones". Para aquellos que dicen que Loongson les mintió, deben recordar que Loongson nunca les ha mentido sobre el "conjunto de instrucciones". Siempre ha dicho que es un conjunto de instrucciones compatible con "MIPS".
De hecho, cualquiera puede crear un conjunto de "instrucciones", y es el núcleo de la CPU el que realmente implementa estas instrucciones. Por ejemplo, podría enviar una instrucción a la CPU que devuelva la suma de 5 más 5. La unidad aritmética de la CPU puede sumar de 1 a 10 veces para devolver el resultado, o puede sumar de 1 a 5 veces y luego multiplicar por 2 para devolver el resultado. Cómo implementar esta instrucción es habilidad de la CPU, y los pasos específicos y los métodos de cálculo para implementar esta instrucción no están determinados por el conjunto de instrucciones o la arquitectura de la CPU, y eso no es lo que el conjunto de instrucciones puede venderle. Por lo tanto, la verdadera importancia de la investigación y el desarrollo independientes de la CPU radica en cómo implementar estas "instrucciones". La eficiencia de implementar estas "instrucciones" refleja la velocidad de computación de una CPU, cómo implementar estas instrucciones y cómo hacer que todas las unidades de computación en estas CPU se coordinen y funcionen rápidamente. Este es el valor de la CPU. Por lo tanto, las CPU con el mismo "conjunto de instrucciones" y la misma arquitectura de CPU pueden tener un rendimiento informático completamente diferente. Para decirlo sin rodeos: lo que realmente determina el rendimiento de la CPU no es el conjunto de instrucciones, al igual que lo que determina la velocidad de su transporte de carga no son las instrucciones en sí, sino la capacidad de transporte específica de la unidad de carga específica en este país y el plan de ruta de transporte. adoptado. Al igual que su próximo pedido es transportar 100 toneladas en avión, este avión solo puede transportar 5 toneladas de sus mercancías a la vez y tiene que trasladarse a varios aeropuertos para llegar al destino. En este momento, no es tan rápido como un avión que transporta 100 toneladas a la vez y llega directamente de un punto a otro. Los "derechos de propiedad intelectual independientes" del sistema de transporte de este país se reflejan en: usted diseñó de forma independiente las rutas de tráfico del sistema de transporte, desarrolló de forma independiente el transporte interno, etc.