CPU,减少晶体管翻转次数的编码

背景

以4比特为单位,共16个数。仔细思考状态转换过程中的晶体管翻转次数。

0000

0001,1

0010,2

0011,1

0100,3

0101,1

0110,2

0111,1

1000,4

1001,1

1010,2

1011,1

1100,3

1101,1

1110,2

1111,1

0000,4

分析,例如,从1111到0000,晶体管翻转4次。

总共的翻转次数是30,平均30/16=1.875次。

创新

以下编码,可以使得翻转次数降低,在顺序递增的过程中。

0000→0

0001→1

0011→2

0010→3

0110→4

0100→5

0101→6

0111→7

1111→8

1110→9

1100→10

1101→11

1001→12

1011→13

1010→14

1000→15

0000→0

以上编码,晶体管翻转次数降为16,平均1次。

若按照递增循环,可以把晶体管翻转次数降低,从30次到16次,降低(30-16)/30=46.7%

总结

降低晶体管翻转次数,可以省电。

上述方案,可以在数字递增循环过程中,将晶体管翻转次数降到最低。

查表法完成四则运算

使用查表法的目的,同样是为了省电。

查表法使用大量的ROM,既然X3D可以堆叠cache,我们也可以堆叠ROM,而且ROM比cache省电,可以堆叠更多层。

1比特cache需要6个晶体管,而同等容量的ROM只需要1个晶体管。

总之,堆叠ROM的容量可以很大,使得CPU能够一次处理很多笔四则运算。

规定float和double格式时,还不流行多核。实际上,可以用多核并行运算,计算decimal数字,不再受位数的限制。

所以,新的CPU拥有极大的ROM,可以通过查表法同时完成许多笔四则运算,这N个整数核,大约可以同时完成N/2笔浮点数运算。N的大小取决于ROM的大小,和表的大小。

程序

该程序输出8比特的晶体管编码:

复制代码
a=('00','01','11','10')

def f(x,y,z,t,i):
    print(a[x%4],a[y%4],a[z%4],a[t%4],'->',i)

x=0;y=0;z=0;t=0
for i in range(256):
    f(x,y,z,t,i)
    if i%4!=3:
        t=t+1
    if (i+1)%4==0:
        z=z+1
    if (i+1)%16==0:
        z=z-1
    if (i+1)%16==0:
        y=y+1
    if (i+1)%64==0:
        y=y-1
    if (i+1)%64==0:
        x=x+1
    if (i+1)%256==0:
        x=x-1
相关推荐
七宝大爷14 小时前
深度解析英伟达DGX与HGX服务器——从架构差异到场景选择
运维·服务器·架构
云雾J视界15 小时前
Linux企业级解决方案架构:字节跳动短视频推荐系统全链路实践
linux·云原生·架构·kubernetes·音视频·glusterfs·elk stack
没有bug.的程序员15 小时前
金融支付分布式架构实战:从理论到生产级实现
java·分布式·微服务·金融·架构·分布式调度系统
初见00116 小时前
Spring事务失效的十大陷阱与终极解决方案
后端·架构
IT小番茄18 小时前
储能物联网智能管理平台方案
架构
The Open Group18 小时前
从架构到运营:AIOps与O-AA™ 如何实现智能化企业运营
架构
自由的疯18 小时前
Java 如何学习Docker
java·后端·架构
自由的疯18 小时前
Java Docker本地部署
java·后端·架构
没有bug.的程序员20 小时前
分布式架构未来趋势:从云原生到智能边缘的演进之路
java·分布式·微服务·云原生·架构·分布式系统
可触的未来,发芽的智生1 天前
新奇特:黑猫警长的纳米世界,忆阻器与神经网络的智慧
javascript·人工智能·python·神经网络·架构