对话：图灵奖得主David Patterson谈体系结构和RISC-V
发布日期：2018-11-20
加州大学伯克利分校退休教授David A. Patterson作为体系结构领域的大师于2018年6月在加州旧金山举行的ACM年度颁奖晚宴上正式被授予2017 ACM A.M.图灵奖。他和前斯坦福大学校长John L. Hennessy共同为设计更快、更低功耗以及精简指令集（RISC）微处理器创建了一套系统的、量化的方法。
2018年11月9日，杭州西子湖四季酒店，在新思科技（Synopsys）举办An Intelligence Moment活动上，邀请到David Patterson先生及中国科技业新锐企业家们，一同探讨中国处理器的未来。笔者有幸和大师进行了短暂的对话。本次对话由计算机体系架构开始。
芯思想：计算机体系架构发展至今已经有40到50年的时间，中间经历多次创新，有很多不同的架构体系出现，请问这些不同的架构体系有什么样的特点？
Patterson：计算机结构上的第一个重要的里程碑是在50多年前。1964年IBM发布了公司历史上最重大的一项发明，也就是我们今天所称的“二进制兼容性”。它可以让六到七种型号的计算机能够同时运行同一种软件。
第二个重要的里程碑是微处理器的发明。1971年，英特尔推出 4004，整个电脑都可以放到一块芯片上。
第三个重要的里程碑就是1980年出现的RISC，也就是精简指令集计算机的理念。指令集就好比是自然语言中的“词汇”，是软件和硬件互相“交流”的基本单位。所以一套精简的“词汇”（指令集）对于微处理器来说更合理。
芯思想：对于未来的计算机结构，谁将是推动者？是由技术驱动还是市场驱动的？
Patterson：首先，我本人是个教授和工程师，我希望是技术驱动的，我认为由技术驱动的情况对于人类是最有利的，而不是由市场驱动。
我想将是由市场驱动的。哦，我是说我认为将是由技术驱动的。
芯思想：RISC-V的未来在哪里？换句话说，它的商业价值将会是什么？
Patterson：这个问题的一个答案是，看看它将影响的第一个市场是什么？许多人预计是物联网。嗯……这是个全新的领域。所有人都可以参与竞争，所以我认为RISC-V在这个市场将会取得成功。
RISC-V在未来将会在云计算中工作。因此像阿里巴巴和百度这样具有自己软件栈的公司可能希望在未来围绕RISC-V做自己的芯片。
芯思想：有没有一种技术可以给我们带来更多的商业机会？
Patterson：有的。但如果是垄断者主导的话，这种技术趋向于是市场驱动的，这限制了参与者的数量。参与的人越多，技术驱动的可能性越大。RISC-V为每个人打开了创新之门，我希望并且相信RISC-V会获得成功，所以我认为未来将会是由技术驱动的。
RISC-V的理念之一是消除障碍，让每个人都可以研究它。我想当世界上的所有人都可以研究这个理念的话，人们将可以创造卓越的技术理念。
芯思想：RISC-V与其他指令集有什么区别？
Patterson：我之前说过指令集就是自然语言中“词汇”，RISC出现前处理器的“词汇”（指令集）非常复杂，又长又难的。而我们从RISC角度看，微处理器应该使用短小精简的“词汇”（指令集）。而微处理器的指令集设计就应该是这样精简。
精简指令集计算机是什么意思呢？从字面上看就是指令更简单，并且理所当然地，由于更简单，使用的总指令数目会增加25%；但是由于每条指令更简单，处理器可以快速的读取这些指令，大约可以快5倍。最终的效果是采用RISC做的微处理器的运行速度将是原来（CISC）的4倍，这也是为什么99%的微处理器都使用RISC。