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ARM|Zen/苹果A系之父谈转投第三大CPU架构RISC-V：没有x86/ARM那么多垃圾

在半导体设计领域，Jim Keller的名字如雷贯耳，不仅仅是因为他参与或领导的大型成功项目的数量，而且这些项目都为各自的公司创造了数十亿美元的收入 。
他的职业生涯横跨 DEC、AMD、SiByte、Broadcom、PA Semi、Apple、AMD（再次）、Tesla、Intel，现在他在 Tenstorrent 担任首席技术官，开发下一代可扩展的 AI 硬件 。吉姆的职业准则（work ethic ）经常被描述为“享受挑战”，
最近，这意味着致力于当今最激动人心的半导体方向，要么是高性能计算，要么自动驾驶和AI 。今日，AnandTech发布了他们最近与 Jim 聊天的记录，半导体行业观察摘录其中一些自认为关键信息，以飨读者 。
CPU 指令集：Arm 与 x86 与 RISC-V
IC：您过去曾谈到 CPU 指令集，而我在这次采访中收到的最大请求之一是请您谈一下对 CPU 指令集的看法 。具体问题是关于我们应该如何处理对它们的基本限制，我们如何转向更好的限制，以及在 ARM、x86 和 RISC V 方面，你都是什么观点 。
我想在某一时刻，你说大多数计算发生在几十个操作码上 。我没记错吗？
JK：[争论指令集]是一个非常悲伤的故事 。它甚至不是几十个 [操作码]，而是80% 的核心执行只有 6 条指令，加载（（load）、存储（store）、加（add）、减（subtract）、比较（compare）和分支（branch） 。有了这些，你几乎已经涵盖了它 。
如果您使用 Perl 或其他语言编写代码，则调用和返回可能比比较和分支更重要 。但是指令集只有一点点重要——你可能会因为缺少指令而损失 10% 或 20% [性能] 。
有一段时间我们认为可变长度指令（variable-length）真的很难解码 。但我们一直在想办法做到这一点 。您基本上可以预测所有指令在表格中的位置，一旦有了好的预测器，您就可以很好地预测这些内容 。
因此，当您构建小型计算机时，固定长度的指令似乎非常好，但是如果您正在构建一台真正的大型计算机，要预测或找出所有指令的位置，它并不能支配模具 。所以没有那么重要 。
RISC 刚出现时，x86 是半微码 。所以如果你看看芯片，一半的芯片是 ROM，或者可能是三分之一或其他东西 。RISC 人员可以说 RISC 芯片上没有 ROM，因此我们获得了更高的性能 。
【ARM|Zen/苹果A系之父谈转投第三大CPU架构RISC-V：没有x86/ARM那么多垃圾】但是现在ROM这么小，你找不到它 。其实加法器这么小，你怎么都找不到？今天限制计算机性能的是可预测性，其中两大因素是指令/分支可预测性和数据局部性 。
现在，新的预测器非常擅长这一点 。它们很大 -，两个预测器比加法器大得多 。这就是您进入 CPU 与 GPU（或 AI 引擎）辩论的地方 。GPU 人员会说“看，没有分支预测器，因为我们并行执行所有操作” 。所以芯片有更多的加法器和减法器，如果这就是你的问题，那就对了 。但是他们在运行 C 程序方面很糟糕 。
GPU 是为在像素上运行着色器程序而构建的，因此如果给定 800 万像素，而大型 GPU 现在有 6000 个线程，则您可以覆盖所有像素，每个像素每帧运行 1000 个程序 。
但这有点像一群携带沙粒的蚂蚁，而大型人工智能计算机，它们具有非常大的矩阵乘法器 。他们喜欢数量少得多的线程来做更多的数学运算，因为问题本身就很大 。而着色器的问题是问题本质上很小，因为像素太多 。
真正存在三种不同类型的计算机：CPU、GPU 和 AI 。英伟达正在做一些“中间人”的事情，他们使用 GPU 来运行人工智能，并试图增强它 。
其中一些显然工作得很好，而其中一些显然相当复杂 。有趣的是，这种情况经常发生，通用 CPU 在看到 GPU 的矢量性能时，添加了矢量单元 。有时这很好，因为你只有一点点矢量计算要做，但如果你有很多，GPU 可能是更好的解决方案 。
IC：那么回到 ISA 问题——很多人都在问你对 Arm 与 x86 的看法如何？你是怎么看
JK：我有点在意 。这就是发生的事情。当 x86 首次出现时，它非常简单和干净，对吧？当时，有多种 8 位架构：x86、6800、6502 。当时我可能对所有这些架构都进行了编程 。
然后奇怪的是，x86 是开放版本 。他们将其授权给七家不同的公司 。这给了人们机会，但英特尔出人意料地授权了它 。然后他们去了 16 位和 32 位，然后他们添加了虚拟内存、虚拟化、安全性，然后是 64 位和更多功能 。因此，当您添加内容时，架构会发生什么，您保留旧内容以使其兼容 。
所以当 Arm 刚出来的时候，它也是一台干净的 32 位计算机 。与 x86 相比，它看起来更简单，更容易构建 。


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