计 算 机 组 织 与 系 统 结 构

在 许 多 人 试 图 用 堆 栈 结 构 机 器 , 或 者 用
硬 件 逐 步 取 代 软 件 以 减 小 语 义 差 异 的 同 时 ,
有 些 研 究 人 员 对 指 令 系 统 的 使 用 情 况 、 高 级
语 言 的 使 用 特 点 , 以 及 如 何 真 正 从 性 能 的 角
度 来 对 硬 件 、 软 件 进 行 权 衡 等 问 题 进 行 了 大
量 细 致 的 研 究 , 从 而 , 开 创 了 计 算 机 设 计 工
程 化 的 新 局 面 。
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早 在 五 十 年 代 末 ,Gibson 就 对 IBM7090 机 器
的 指 令 的 使 用 分 布 情 况 进 行 了 研 究 。 但 由 于 当
时 采 集 数 据 的 技 术 还 不 成 熟 , 设 备 非 常 昂 贵 ,
所 以 只 能 对 一 些 小 程 序 进 行 研 究 。 这 样 所 得 结
论 就 不 很 有 说 服 力 。 在 七 十 年 代 末 , 由 于 实 验
条 件 的 不 断 完 善 , 以 及 计 算 机 发 展 的 需 要 , 对
不 同 机 器 的 指 令 系 统 的 测 试 、 分 析 变 得 非 常 活
跃 , 这 为 我 们 更 合 理 地 设 计 机 器 提 供 了 重 要 依
据 。 另 外 , 在 七 十 年 代 , 人 们 对 高 级 语 言 的 使
用 特 点 也 进 行 了 大 量 研 究 。 虽 然 , 这 一 时 期 的
大 部 分 工 作 仅 针 对 程 序 的 静 态 特 性 , 如 代 码 大
小 、 程 序 中 各 指 令 的 使 用 频 度 等 , 但 当 时 对 高
级 语 言 程 序 的 动 态 执 行 特 征 的 研 究 也 已 开 始 引
起 人 们 的 重 视 。
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在 八 十 年 代 初 ,Ditzel 和 Patterson 分 析
了 高 级 语 言 机 器 结 构 所 遇 到 的 一 些 困 难 的 原
因 , 在 此 基 础 上 提 出 了 简 单 的 机 器 结 构 更 有
可 能 获 得 高 性 能 的 观 点 。1980 年 ,Patterson
等 人 提 出 了 、 并 讨 论 了 RISC(Reduced
Instruction ti Set Computer) 的 思 想 。 同 时 期
的 其 它 一 些 研 究 人 员 也 开 始 提 倡 体 系 结 构 应
该 和 编 译 技 术 在 提 高 系 统 整 体 性 能 的 基 础 上
紧 密 结 合 , 而 不 是 仅 仅 在 形 式 上 注 意 结 构 对
编 译 程 序 的 支 持 。
从 1975 年 开 始 ,John Cocke 在 IBM 公 司 开
始 了 一 个 称 为 801 的 计 划 , 他 们 的 最 初 研 究 目
标 是 : 如 何 设 计 比 现 有 机 器 性 能 价 格 比 更 好
的 、 支 持 高 级 语 言 的 机 器 。 在 他 们 的 工 作 中
充 分 借 鉴 了 象 CDC 6600 中 采 用 的 硬 连 线 控 制
这 样 的 设 计 简 单 化 原 则 。 虽 然 801 只 是 一 个 实
验 性 的 计 划 , 但 是 他 们 为 RISC 技 术 的 发 展 做
出 了 许 多 基 础 性 的 贡 献 。 为 此 Cocke 荣 获 了 计
算 机 领 域 的 最 高 奖 -----Eckert-Maunchly 奖
和 Turing 奖 。
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