說是科普但就是我感冒在家無聊出來幹個古、帶帶風向(? 比起前幾天製程一知半解的文來說 這算是我的主戰場，但人感冒難免有錯請看官們海涵 警告：職業病的關係有些詞彙我比較喜歡原文，所以看起來會是討厭的晶晶體 1. 甚麼是Microcode 在了解為甚麼需要跟甚麼是Microcode前，先來看一下高階語言的流程 Source code→Compiler→Machine code Machine code裡面放著很多machine language instruction(機器指令) 所謂的CISC(複雜指令集)、RISC(精簡指令集)，複雜精簡指的是機器指令複雜度。 CISC特點就是指令數非常多而且複雜，指令長度也不等，這和Microcode什麼關係呢? 以前設計CPU的時候都是直接硬體實現(hard-wired)，fetch、decode、execute (包含位 址計算、讀取、寫入等等)，都是直接用組合邏輯+狀態機電路直接實現並控制的，優點是 硬體執行非常高效。但在後來CISC持續發展下，尋址(addressing)等複雜操作要完全用硬 體實現就越來越不現實也很難維護，所以Microcode就這樣生出來了。 講了那麼多，Microcode到底是什麼? 其實就是把一個指令拆解成很多個Microcode (Micro-ops)，這些microcode是可以直接被硬體實現(執行)的，這樣做降低了很多設計上 的難題和複雜度。Microcode就是一個執行的最小單位(low-level layer)。 Machine instruction執行的時候需要解碼(Decode)，負責解碼的單元叫做Instruction Decode Unit(IDU)，IDU大略可以分成兩部分，hardware decoding和microcode decoding ，前者就是直接硬體實現(hard-wired)一些基本指令，例如加減；後者就是負責將複雜指 令轉成數個micro-ops，簡單一點的可能一個micro-ops，普通3~4個左右，複雜的4個以上 。 x86在80年代後就一直有用microcode，並且Intel在發生了下面要講的事件後開始思考能不 能透過維護microcode來達成出貨後的錯誤修正。 2. Intel大出包 在這次的事件前，Intel出過最大的包應該就是1994年Pentium FDIV bug了，源頭是FPU 的浮點除法指令，在1994年有個美國教授(是數學還是CS我忘了)，有個研究需要用電腦做 除法運算，但是他在用電腦處理除法的時候發現答案是錯的，後來種種原因發現是Intel在 當時為了加速運算，把乘法表燒錄在CPU上，但其中有5個輸入錯誤。 其實在運算過程中是會自動修復，只有幾個數字才會完全錯誤，但這位教授很幸運地遇到 了。事後統計我記得是90億次除法才會出現一個錯誤，平均故障是700年才會發生一次(還 是800我也忘了)。後來事件的結果是全面召回有缺陷的CPU。 事件發生後Intel就開始思考出貨後要怎麼維護硬體故障了，很明顯microcode就是一個最 好的維修孔，至於實際上怎麼維修或是patch就是它們的商業機密了，但最後對使用者的方 式就是兩個BIOS更新和作業系統更新。 3. 總結 Microcode是一本基本手冊，利用這本手冊可以實現複雜的指令(CISC) Microcode的角色是: A. 指令執行的最小單位 B. CPU內部硬體控制 C. CPU出貨後的維修孔 Microcode其實很有趣，某種程度上RISC的誕生也有淵源，因為在1970年代中期IBM內部的 Project，他們分析了S/360還有S/370的數據得到了一個結論:Microcode的引入會導致 「執行最頻繁執行的指令」時產生很大、昂貴的開銷，這個結論其實就是RISC的源起和概 念。 突然想到補充一下這個Project就是IBM 801，由John Cocke主導，他是圖靈獎得主也被譽 為RISC架構之父，同時也是CYK Algorithm裡的C，(另外兩人是Daniel Younger、嵩忠雄) 其實還有很多能講的，為了避免過於嘮叨就暫且不提，有人有興趣的話再寫 而且如果完全不知道Microcode是甚麼我想這些應該足夠了xD 最近開始嘗試與他人交流(? 我其實不太確定這樣的文章(包含之前在板上PO的)，對於小白來說能看懂多少，我是希望 能讓完全不懂的人了解到底在講什麼東西，起碼這是我在甚麼都不懂的時候，會想要得到 的知識、資訊。如果看了有點心得的人可以給我一點反饋 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(pttweb.org.tw), 來自: 111.248.158.55 (臺灣) ※ 文章網址: https://pttweb.org.tw/PC_Shopping/M.1721742613.A.240