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关于量子计算机的设想

从CPU架构说起

  • CISC
  • RISC
  • NISC
  • CCSC

CISC是复杂指令集计算机,以x86为代表;
RISC是精简指令集计算机,以ARM为代表;
NISC是无指令集计算机,CCSC是核-电路分离计算机,这两个是本文要讨论的内容。

如果没有指令集,CPU该如何工作呢?

①从源代码到电路的编译器
②用简单电路模拟复杂电路
现有的编译器,可以完成从源代码到机器语言的转换,而机器语言和电路有对应关系,所以①可实现。
关于②有两个分支:

  • CPU能够执行硬件描述语言HDL
  • 运用数学知识把电路分解成块

如果量子计算机能够实现②,之前70多年关于编程的研究,和数百亿行写好的源代码,就可以迁移到量子计算机上。无需研究专门的量子门电路,这省去了大量劳动力。

核-电路分离的计算机如何工作?

用寄存器实现核-电路的分离。有VPR寄存器:

  • V:电源寄存器
  • P:参数寄存器
  • R:返回值寄存器

一段典型的程序:

(核1的程序)
申请指令3,等待
返回电路3_5,同时V3_5置1,给该电路供电
向P3_5写入参数
等待,直至V3_5为0,表示执行完毕
从R3_5读取返回值

设有4核、10电路,则有4×10的调度矩阵。

采用电梯调度算法,有10电路就当做有10电梯,有4核就当做有4层楼。根据调度矩阵完成调度算法。或者用先进先出的数据结构(FIFO)完成调度。

经典的电子计算机充当核,未来的量子计算机充当电路,这是天然的“核-电路分离”。采用CCSC架构,能实现两种计算机的混合体。

总结

本文阐述了两种计算机架构:NISC和CCSC,分别是无指令集计算机、核-电路分离计算机。希望可以用于量子计算机的建造。

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