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。