思维的串行化要求
本文简单思考一下硬件设计如何突破思维的限制。
有一种说法：现实是并行化的，思维是串行化的。花朵从枝头掉落在泥淖中，组成花朵的 每个分子都在运动，我们只看到“花朵”这个单一的对象（名，抽象）在运动，而且我们要 思考它第一步掉落到哪里，第二步又掉落在哪里……如果我们不这样思考，就没有思考。没 有思考就没有“观察”和“控制”，只剩下恍惚。
思考是用名构造的“因果”来组成的，我们总是要对一个状态进行抽象，然后思考在这个状 态下，下一个状态（的名）是什么。这一点无论对软件还是硬件都是一样的。
所以，为什么硬件可以对软件的要求并行化呢？看一个例子：::
1:
2: a1 = b1 + c1
3:
4: a2 = b2 + c2
5:
硬件可以同时执行这两条指令，核心是“人”在3这个位置没有观察要求，而在5这个位置上 的观察者，在2和4上的顺序，无法观察出不一样。
当然，显而易见地，在我们的算法中，4对2也没有观察的要求，如果4修改成a2=a1+c1。在 我们的算法中，程序员在4的位置上要求观察a1，而且认为这个a1是2的一个“果”。
这一点和执行者是软件还是硬件没有关系，这是个语义问题。所以我们现在开始，抛开软 件硬件这样的概念，用“要求者”和“执行者”这两个抽象的概念来考虑这个问题。
如前所述，上面2和4可以同时执行，条件是5上的观察者看不到区别，这是语义决定的，因 为我们的语义是个观察上的抽象，如果我们增加一种观察，让这个系统的赋值有"退火"效 应，a1和a2被赋值后，会随着时间慢慢降低为0，执行的先后顺序会影响在5上观察到两者 谁先完成退火，这个同步执行也不能实施。
抛开要求者的“观察”的因果，就没有执行者的自由度。所以提高执行者的自由度的唯一方 式是优化要求者下达要求的边缘要素。比如弱内存顺序模型，不要求2和4有先后关系，如 果你要强制先后关系，你必须主动提出要求，比如在3上加一个fence指令，区分两者的先 后关系。
这一点在遇到观察点之前，也是可以优化的。因为观察者的观察点在内存读写上，执行者 在有fence的情况下也可以同步执行2和4，到写入cache同步点的时候再排队，只要观察者 分不出区别就可以了。
你设计一个算法，必然有一组观察及其因果落实在其中的，你要并行，就要提高你的命令 的灵活性，尽量减少下命令的语义的边界效应，不要下达了额外的限制。此外你就只剩下 猜了（比如cache prefetch或者分支预测）。
我想说的是，失去了“要求者”的配合，执行者在并行上能实施的优化是很有限的。要改变
你这个问题，就要改变要求者提要求的方法，也就是改变他的逻辑链。我们今天的编程语
言很多都是直接针对数学逻辑直接定义行为的，比如OpenMP和支持Loop unrolling的语法
，都是在算法上提供描述一组的“共同”行为的“同时”语义（比如这个：
:doc:从C的for和Python的for聊起 ）。所以这个方向不是那么容易的，没有算法语义本
身的进步，工程人员是很难取得进展的。这个努力方向只能放到具体的算法设计上来做，
你可以看看现在的算法实现，哪里还有描述的边缘效应导致你无法同步做某些事情，破坏
掉这个以来约束，就可以取得进步了。
现在最有可能取得进展的，我觉得可能都是特定的算法下，找到写得不好的程序某个 Pattern进行某种强行语义修改，由于其他模式确实几乎不存在，这种优化可能会很有效， 但这种优化很难说能控制得了架构方向的，甚至会让架构更加不可预期，要求者的意志无 法从系统取得确切反馈，这会让系统提早进入混沌状态的。
补充1：（20200807）
本文的结论即使面对“无逻辑”部分也是成立的。有一个例子是这样的，有一种编程语言， 提供了一套语义逻辑，让要求者描述了一个算法，但编译器在编译后，经过一个可能很复 杂的算法，比如通过形式化验证的方法证明某些步骤不是必须的，自动删除了一些步骤， 最终也可以得到要求者的结果。这种情况下，看起来好像违背了要求者的观察。但其实是 看到要求者真正的观察目标，从而让某些观察目标变得不重要而已。这个行为和原文提到 的策略并没有任何冲突之处。