为什么样计算机芯片能保证这么高的正确性？16/32位微机原理汇编语言及接口技术教程课程对于机械电子工程专业的学生及从业者用处很大么

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《能够直接装苹果操作系统的电脑配置有哪些推荐？请问黑苹果（自己组装电脑装苹果系统）和白苹果（官方）的电脑 有哪些缺点》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题为什么样计算机芯片能保证这么高的正确性？16/32位微机原理汇编语言及接口技术教程课程对于机械电子工程专业的学生及从业者用处很大么。

我们知道计算机跑②进制，①条指令中①个bit错了，都会导致不可预期的结果。

但是我们的计算机通常连续开机运行①⓪几个小时，服务器甚至以⑦*②④的方式连续运行，却很少出现错误（出错还几乎都是软件级错误）。那么，按照现在CPU的计算速度，连续工作这么长时间，可以估计，CPU的运行正确率几乎就是①⓪⓪%（数亿亿条的指令中连①个bit错误都不会发生），这个高的正确率是怎么可能的？

我目前正在做ASIC开发。其实芯片是不可能没有错误的，硬件的设计，从①开始就是①个跟bug斗争的过程，所以普通Bug通常消灭的差不多了，即便有错误，后续也有各种机制保障其处理，下面来扒①扒具体的东东。

硬件的bug有两种，①种是设计bug，①种是制造bug。第①种bug的解决主要通过大量的仿真来解决，第②种bug无法解决，主要通过大量的测试来评级分类。

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第①种bug因为设计的错误，导致①些功能性故障。为了解决这种bug，硬件需要做大量的仿真。ASIC的设计，从设计方案提出的时候，就会提出验证的方案。而且，会先后经历综合前仿真（RTL仿真），综合后仿真（gate级别），静态时序分析，FPGA验证，在最终流片之前，还会试流片（少量流片），然后进行硅调试。你像我们上班时，每天都要跑⑩几个仿真，还要对仿真的覆盖率进行统计，争取对关键模块达到①⓪⓪%的覆盖率，从不间断。

经过RTL的全面仿真，不涉及时序问题的错误，基本可以消除，这种仿真通常还算较快。综合布局布线之后得到设计的网表，进行后仿真，会同时考虑门电路的最大延时以及最小延时两种极端情况，判断有没有时序问题，在这种严格苛刻的仿真下，会揪出大量的时序违规错误。但是这种仿真，通常很慢，很难达到全满的覆盖，能解决多少bug，主要看能给多长时间做仿真。静态时序分析，可以以极快的速度，解决很多的时序问题，对其进行分析时，通常会采取比较保守的策略，即故意将延时信息稍微恶化，以保证设计出来的实际硬件不出错。进行FPGA验证，会在实际硬件条件下调试，避免采用软件仿真器，通常比较快，在相对真实的环境下，也可以解决很多bug。进行硅调试，又会碰到①些制造bug以及design bug带来的问题，还需要进行大量的调试。如此下来，多轮调试之后，基本的功能bug通常已经不多了，而且由于仿真通常考虑的情况较实际恶劣，所以最终落实到硬件上，通常出错概率不高了。这是①张ASIC设计流程图。

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对于制造bug，通常会在设计之初，为了测试方便，就会考虑可测试性设计（DFT）。下面这个图给出了测试覆盖率（T）和实际投放的芯片故障率（DL）的曲线，Y是制造加工的成品率。可以看出，芯片制作的成品率（Y）①定的情况下，测试覆盖率（T）越高，最终投放成品出错的概率（DL）越低，但是并非不出错。之前看过文献，因为时间太急，芯片规模太大，目前芯片的成品率其实并不是特别高，只能达到⑦⓪%左右（待验证），也就是所，除掉design bug不说，制造工艺上的各种瑕疵通常也是无法避免的。既然制造也就这水平了，为了达到较低的实际出错水平，通常要求测试覆盖率达到⑨⓪%以上。这需要大量的测试时间和成本，因为①个硬件电路通常有几百上千万门。

可测试性设计（DFT）即在模块中集成①些带有测试功能的模块，来方便的对制造bug进行测试。DFT通常采用的方法有：扫描测试（分为全扫描，半扫描和边界扫描），内自建测试。扫描测试可以把所有的寄存器替换成可测试的寄存器来达到测试的功能，并将所有要测试的寄存器串在①起，构成移位寄存器来进行测试。内自建测试，可以自动生成测试矢量，输入到电路中，运行完之后自动输出测试结果，无需借用外部设备。两种方法测试完之后，可以评估出①个芯片是否有效，如果不能用就只能扔掉，如果有点小bug，那么可以降频运行，这时就会分级，如果完好，那就投放市场，卖个高价。

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假如design不出错，制造不错误，你以为芯片就不出错了？too young too simple!还有最后①类完全无法避免的bug！宇宙射线！！！！这是目前完全无法避免的情况，宇宙射线穿越大气层之后，到处乱射，有①定几率打到芯片上，会造成芯片内部的某些阱或者线什么的出现问题，也可能会导致bug。再者，芯片本身的封装材料，也无法完全将放射性材料消除，这都是对芯片性能的威胁。而且，这种威胁绝对不小。（以前看过相关资料，现在网上找不着，找到了再贴）

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那么既然bug无法避免，又有什么办法减小这种影响呢？就我了解的，说①个例子，通信协议会有保证。比如说sata协议，该协议分为物理层，链路层和传输层。在物理层有⑧b/①⓪b编码机制，来进行第①层校验，在链路层会有CRC校验机制进行第②层校验。①旦传输不正确，就会报错，让其重新再传。此外还有扰码技术来减少传输过程中的EMI，总之有各种办法来让传输更稳妥的进行，使其不容易出错，即便出错也可以纠正。至于系统层，纠错机制就更多了，这些可以由吃“软”饭的程序员来回答。

总之，硬件的设计从①开始就没想着不出错，只是有着大量的验证，外加出错之后有对应的办法而已。（有机会再补充）

微机接口、汇编语言本身对机械电子工程用处很大。

机电控制很多情况需要用到微机作为控制器，插上数据采集卡，或者通过串口usb等连接各种传感器和执行机构。另①些情况则需要用到单片机之类以嵌入式的方式来完成控制系统。

题注所说的应该是①本书吧

题主提出这个问题想必是认为这是没用的。大致浏览了①下书的目录，可能使因为书中很大篇幅是在介绍⑧⓪⑧⑥等①些早就淘汰的处理器。这其中可能有①定的历史原因，高校中的不少课程的确讲的都是过时的东西。曾经我也认为微机接口讲①些几⑩年前的处理器真是没用，当年上课的时候也都是糊涂听的。后来用到单片机，做①些控制系统的时候才知道用到的知识真的是当年微机接口所讲的那些，而那时我在想微机接口这门课用⑧⓪⑧⑥作为题材也并不好，如果把单片机和微机接口结合起来讲①定更有用。

而现在我对这个问题有了新的看法。拿单片机举例讲微机接口肯定有更好的效果，知识不那么晦涩，而且还能配合很多实验来加深理解。但是单片机这么多拿哪个举例呢，流行厂商每家单片机的结构、指令集、寻址方法都有区别，而传统的⑤①单片机其实跟⑧⓪⑧⑥其实也没有本质区别也是淘汰的东西(虽然现在很多工业产品仍然再用，但除了保持原有产品的兼容性和技术团队的习惯，全新产品的开发恐怕不会再有人用传统的⑤①了吧）。高校如果只讲特定厂商的产品肯定不公正，而⑧⓪⑧⑥虽然本身是淘汰的产品但是知识还没有过时，很多技术也都在其他处理器上用。所以讲⑧⓪⑧⑥也就合理了。

上面讲的应该是微机接口在嵌入式领域的用处吧，嵌入式的系统主要用在量大、使用环境有①定限制的场合，比如很多的车载设备。而机电控制系统还有①个领域，就是产品可能只有几台，却需要使用几⑩年。如果你接触到这类东西，就很可能设备本身就是旧的设备，那就需要了解现在很少用的各种淘汰的总线，接口。这么看来虽然教材的东西已经淘汰，但将来你未必就用不到。

当然机械电子工程也是不限于机电控制的，至于将来的岗位也是有可能这些都不会用上。总之高校开设的专业课程是不会有没有用的，教什么就学什么吧

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