David Patterson回顧RISC的誕生往事

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在RISC-V 峰會上，計算機體系結構傳奇人物 David Patterson 發表了一場備受好評的主題演講。他利用掃描的原始幻燈片，帶領觀眾回到 1981 年，講述了精簡指令集計算 (RISC) 在加州大學伯克利分校的誕生。

帕特森以幽默的方式開場，提到他妻子酷愛穿越時空的電影，并解釋說年齡增長使人能夠輕松地穿越回過去。他翻閱舊文件，重新發現了那些經典的塑料幻燈片——這些對許多年輕聽眾來說都很陌生——并用它們重現了四十多年前他在校園里做的演講。

1981年2月的計算機格局與現在截然不同：大型機和小型機主導著重要的工作，IBM 無疑是行業領頭羊。DEC 的 VAX 小型機，冰箱大小，32 位，運行頻率 5 MHz，配備 2 KB 緩存，代表了當時的巔峰水平。IBM PC 尚未問世，而英特爾的 8086 則是當時最先進的 16 位微處理器。文化事件包括羅納德·里根就任總統、迪斯科音樂的興起以及電影《奪寶奇兵》的上映。

在此背景下，復雜指令集計算機（CISC）占據了主導地位。當時的主流理念認為，更豐富、更多樣化的指令能夠彌合高級語言和硬件之間的“語義鴻溝”。摩爾定律推動了內存密度的不斷提高，使得微程序設計變得成本低廉。市場營銷強化了這樣一種觀念：程序越復雜，可靠性就越高；而寄存器則被視為過時的技術。

事實證明并非如此。高級語言編程僅使用了一小部分指令。諸如 VAX 的數組索引指令或 IBM 370 的多寄存器移動等復雜操作，通常比一系列簡單的操作要慢。設計周期急劇延長，微代碼錯誤層出不窮；帕特森在 1979 年至 1980 年于 DEC 的休假期間，揭露了 VAX 微代碼需要不斷修補的現狀。

這些觀察結果逐漸凝結成 RISC 原則：除非有充分的理由，否則應盡量保持簡單；優先考慮快速時鐘周期、易于解碼和流水線，而不是指令數量或程序大小；認識到微代碼并不能提供任何神奇的功能；并依靠不斷進步的編譯器技術。

舉例來說，身為汽車愛好者的帕特森將 CISC 比作一輛裝飾過度的 20 世紀 50 年代凱迪拉克，將 RISC 比作一輛線條流暢、靈活敏捷的跑車。

帕特森和學生大衛·迪策爾于 1980 年發表了論文《精簡指令集計算機的案例》，該論文與 VAX 架構師的反駁文章一同發表，這些想法由此獲得了廣泛關注——立即引發了爭議，并在會議上引發了熱烈的 RISC 與 CISC 之爭。

伯克利大學通過研究生課程驗證了這一概念。憑借DARPA資助的CAD工具、簡化的指令集以及一些運氣，大約十幾名學生在不到兩年的時間內完成了RISC-I的設計、布局、制造和測試。值得注意的是，RISC-I指令集與今天的RISC-V核心指令集非常相似——帕特森稱RISC-V的版本略顯優雅。

將伯克利 UNIX 移植到 RISC-I 的過程很簡單，早期的基準測試表明，學生構建的 RISC-I 的速度大約是專業團隊花費多年時間開發的 VAX 的兩倍——這是一個驚人的驗證。

帕特森在演講結尾向最初的團隊成員致敬，其中包括卡洛·塞金和約翰·奧斯特豪特兩位教授以及研究生。他分享了2015年舉行的一場儀式的照片，儀式上為第一款RISC微處理器安裝了一塊紀念牌匾，RISC-I的先驅者們與RISC-V的領導者們齊聚一堂，共同見證了這一感人的跨世代時刻。

現在，45 年過去了，誕生于伯克利教室的簡潔和優雅為全球數十億臺設備提供動力，并在開放的RISC-V 生態系統中蓬勃發展。

https://semiwiki.com/ip/risc-v/364987-journey-back-to-1981-david-patterson-recounts-the-birth-of-risc-and-its-legacy-in-risc-v/

（來源：編譯自semiwiki）

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