内容中断随想录（risc cpu的那些事）

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从消费电子的soc芯片来讲，当初海内从事芯片设计的企业还是很多的，这其中有新岸线、瑞芯微、全志、炬力等等。一个完整的soc芯片其实包含了很多货色，比如说cpu核、总线、gpu核、gpio、timer、spi、i2c、i2s、video、sound等等。当然，这些核心，有的是买来的，比如说cpu核心，有的完全可以自己设计，比如说i2c、spi等等。现在消费电子的cpu一般还是以arm为主，电视机顶盒会采取一些mips核、一些交换机设备会使用powerpc核心、医疗设备上用coldfire系列的比拟多、sparc芯片多用在sun服务器上。以上谈到的这些cpu其实都是risc cpu，也就是精简指令的cpu。

risc cpu有些共同的特征，比如说指令简单、数据和指令分开、指令对齐、通用指令和协处置器分开、中断模式简单等等。基本上，如果大家学会了一种risc的cpu，再学习其他的cpu就比拟简单了。之前，risc cpu的种类很多，但是我们始终没有机会看到cpu究竟是怎么设计的。这种情况直到出现了opencores这个网站之后才有了改善。因为，网站上为我们供给了openrisc这种risc cpu的开源代码，我们才看到设计一个真正的cpu究竟需要做哪些工作。当然，凭良心而言，这份openrisc的代码还是比拟简洁的，大家如果看一下sun的opensparc代码，就会明白我想抒发的意思了。但是，openrisc虽小，常见的功能却不少，同时它拥有gcc的工具链，而且已移植到linux上了，还是非常值得我们学习的。

通过openrisc的内容，我们发现一个完整的cpu应该包括这些内容，

（01）mmu、tlb的处置；

（02）cache的处置；

（03）cpu 五级流水线的处置，即IF、ID、EXE、LS、WB的处置；

（04）pc地址的处置；

（05）中断的处置；

（06）timer处置；

    每日一道理
毅力，是千里大堤一沙一石的凝聚，一点点地累积，才有前不见头后不见尾的壮丽；毅力，是春蚕吐丝一缕一缕的环绕，一丝丝地坚持，才有破茧而出重见光明的辉煌； 毅力，是远航的船的帆，有了帆，船才可以到达成功的彼岸。

（07）流水线freeze信号处置；

（08）电源管理处置；

（09）biu处置，即cpu和bus接口处置；

（10）其他内容等等。

大家如果熟悉arm体系结构的话，就会对上面的内容非常熟悉。最基本的cpu内容也就是这些货色。当然，现代cpu为了满足性能的需求，还会加入其他的一些内容，比如多cpu、流水线预测、cache同步、中断调度等等。软件与硬件打交道的方法其实就两种，汇编和中断。汇编指令帮助我们停止基本的运算、访存、读写外设寄存器、读写cpu状态寄存器、读写cpu控制寄存器，而中断就是外设与cpu打交道的方法。当然，从体系结构上说，poll和interrupt都是可以的，只不过中断效率好一点。数据传输也一样，总线到cpu、再到内存的传输方法太慢，人们因此有设计出了dma这一种数据传输方法。在cpu体系结构中，其实很多的设计都是有原因的。大家不光要熟悉这些技巧，最好对相干的背景知识有进一步的懂得。

再回到arm，基本的指令无非是加减乘除、移位、比拟、跳转、中断返回、状态获取和保存、协处置器的设置和保存、利用io地址访存外设等等。内容未几，但是前面演绎的货色就多了，比如什么时候用rtos、上下文切换怎么弄、soc体系结构怎么和linux绑定在一起、选择cpu有什么讲究、host和device有什么分工、外设协议如何和cpu打交道等等。这里面的学问还是很大的。当然，新技巧会不断出现，学习的独一方法就是学习相干技巧手册、访问官网、买设备实验等等。一般来讲，中文资料总是会慢几拍，所以学好英文还是很重要的。

胡乱写了这么多，一来是自己的总结，二来是希望与大家分享一些自己的感触。对于通用的算法，理论上其实软件、硬件都能实现，软件用c编写，跑在cpu上；硬件用verilog编写，直接综合成门电路实现。就拿float运算来讲，有些cpu就不支持，有些还需要外设的dsp的帮助，这其中的权衡利弊还是挺多的。要学的货色很多，关键是把握基本，把握之后才能思考和分析。

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录：

系统程序员
　　1、头皮经常发麻，在看见一个蓝色屏幕的时候比较明显，在屏幕上什幺都看不见的时候尤其明显；
　　2、乘电梯的时候总担心死机，并且在墙上找reset键；
　　3、指甲特别长，因为按F7到F12比较省力；
　　4、只要手里有东西，就不停地按，以为是Alt-F、S；
　　5、机箱从来不上盖子，以便判断硬盘是否在转；
　　6、经常莫名其妙地跟踪别人，手里不停按F10；
　　7、所有的接口都插上了硬盘，因此觉得26个字母不够；
　　8、一有空就念叨“下辈子不做程序员了”；
　　9、总是觉得9号以后是a号；
　　10、不怕病毒，但是很害怕自己的程序；

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