在最近举行的 RISC-V 峰会上,计算机架构领域的泰斗级人物 David Patterson 发表了一场备受赞誉的主题演讲。他带领听众开启了一段引人入胜的时光之旅,回到了 1981 年。Patterson 利用扫描版的原始投影胶片(Overhead Transparencies),生动地讲述了精简指令集计算(Reduced Instruction Set Computing,简称 RISC)在加州大学伯克利分校(UC Berkeley)诞生的传奇故事。
Patterson 以幽默的方式开场,他提到了当时计算领域的现状。在那个年代,主流的处理器架构是复杂指令集计算(CISC),代表产品包括 VAX 系列和 IBM 的大型机。Patterson 指出,当时的工程师们面临着一个巨大的挑战:尽管硬件变得越来越复杂,但处理器的实际执行效率却低得惊人。他形象地比喻道,如果把处理器比作一支军队,CISC 就像是拥有庞大编制但只有 20% 士兵在真正作战的部队,其余的士兵都在等待复杂的微指令码或进行繁琐的解码工作。正是这种对效率的极致追求,促使伯克利团队开始探索一种截然不同的道路——即通过简化指令集来提高指令的执行效率和流水线的吞吐率。
演讲的核心部分,Patterson 展示了那些具有历史意义的胶片,上面记录了 RISC 架构最初的几个关键设计原则:统一的指令长度、 Load/Store 架构(即只有 Load 和 Store 指令访问内存,算术运算只在寄存器间进行)以及强调编译器的作用。这些在当时看似激进的想法,最终成为了现代处理器设计的基石。Patterson 特别强调了 RISC 理念与 RISC-V 指令集架构(ISA)之间的深刻联系。RISC-V 不仅仅是 RISC 思想的延续,它更通过开源、模块化和可扩展的特性,将这种高效、简洁的设计哲学推向了全新的高度,为全球的芯片设计者提供了前所未有的自由度和创新空间。