【计算机本科补全计划】计组第一章--计算机概要与技术
一、计算机分类：
个人计算机PC、服务器Server 、超级计算机、嵌入式计算机（最多）
二、后PC时代：
- 个人移动设备PMD Personal Mobile Device ，采用电池供电，无线网络，触摸屏
- 云计算替代传统的服务器，仓储规模计算机的巨型计算中心，可以采用租赁的方式获取
三、计算机系统结构的八个伟大思想：
- 面向摩尔定律的设计
- 使用抽象简化设计
- 加速大概率事件
- 通过并行提高性能
- 通过流水线提高性能
- 通过预测提高性能
- 存储器层次
- 通过冗余提高可靠性
四、一个软件的三个层次：
应用层次==》系统软件==》硬件
其中系统软件包括：操作系统，编译程序（最重要的，必须的），加载程序，汇编程序
六、任何计算机都要完成的基本功能：
- 输入数据
- 输出数据
- 处理数据
- 存储数据
与之相应的经典部件：
- 输入
- 输出
- 存储器
- 数据通路/运算器
- 控制器
最后两个合称 处理器/CPU
七、存储器有：
- 易失性存储器
- 内存---DRAM Dynamic Random Access Memory 动态随机访问存储器
- 处理器内部的缓存—SRAM Static Random Access Memory 静态随机访问存储器 速度更快而且不那么密集，但是造价比DRAM 更贵，
SRAM DRAM处于存储器层次的两层 以上属于易失性存储器，下面是非易失性存储器 前者称为主存，后者称为二级存储器
- 非易失性存储器
- 二级存储器的典型代表是：Disk硬盘 DVD也是二级存储器
- 另外在后PC时代中闪存Flash Memory 在个人引动设备中取代了磁盘，但是由于闪存存在100000~1000000 次后老化的缺点，所以必须时刻记录
SRAM DRAM处于存储器层次的两层
八、处理器芯片的制造过程（晶体管—集成电路--超大规模集成电路VLSI）
硅锭 Silicon Crystal Ingot ==》 晶圆wafer ==》 切分独立晶圆 = 芯片（矩形） chip
芯片被连接到I/O引脚上 这一过程称为封装，之后交给客户
九、性能的定义
个人计算机对降低响应时间比较感兴趣，但是服务器对提高吞吐率感兴趣
- 响应时间：计算机完成某个任务所需要的总时间
性能X / 性能Y = 执行时间 Y / 执行时间X =n 也就是说X比Y快n倍，性能优于Y
- 吞吐率：也叫带宽 bandwidth 单位时间内完成的任务数
十、CPU的性能
CPU（执行）时间 执行某一个任务在CPU上花费的时间 具体分为：
- 用户程序的时间 ，简称为用户CPU时间
- 操作系统为用户服务如--等待I/O 或者运行其他程序的时间 系统CPU时间
十一、指令的性能
相同的程序所需要执行的指令数是一定的，这时候就要考虑执行每条指令的平均周期数，也就是 CPI 表示执行每条指令所需的时钟周期数的平均值，那么有如下的公式：
CPU时钟周期数=程序的指令数 X 每条指令的平均时钟周期数
十二、经典的CPU性能公式
CPU时间=指令数 X CPI X 时钟周期 = 程序的所有指令所占周期之和 X 周期时间
或者是：
CPU时间=指令数 X CPI / 时钟频率 = 程序的所有指令所占周期之和 / 时钟频率
永远记住：唯一能够被完全可靠测量的计算机性能指标是时间。
| 硬件或者软件指标 | 影响的因素 |
|---|---|
| 算法 | 指令数，可能CPI |
| 编程语言 | 指令数，CPI |
| 编译程序 | 指令数，CPI |
| 指令集体系结构 | 指令数，CPI，时钟频率 |
十三、谬误：改进计算机的某个方面时，总期望总性能的提高与改进大小成正比。
Amdahl定律： 改进执行后的时间=受影响的改进时间/改进量 + 不受影响的执行时间
如果一个程序在一台计算机上一共要100s的运行时间，其中80秒是程序的乘法操作，如果要让该程序的运行速度提升五倍，乘法操作的改进量为n，那么有：
改进后的执行时间（20s）=(80s)/n + (20s) 那么可以看见，n为无穷大。这就是amdahl 是收益递减定律的量化版本。
十四、计算机的新思想改进了产品的性价比：
- 在程序中开发并行性，目前的典型方法是借助多处理器
- 开发存储器层次结构的局部访问性，目前典型的方法是cache
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