《计算机体系结构量化研究方法（第六版）》个人总结——1.1引言

1.1 引言

前言

《计算机体系结构量化研究方法（第六版）》John L. Hennessy David A. Patterson
个人总结

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1.第一台通用电子计算机——ENIAC
1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert）。
美国国防部用它来进行弹道计算。它是一个庞然大物，用了18000个电子管，占地170平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算，这在现在看来微不足道，但在当时却是破天荒的。 ENIAC以电子管作为元器件，所以又被称为电子管计算机，是计算机的第一代。电子管计算机由于使用的电子管体积很大，耗电量大，易发热，因而工作的时间不能太长。

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2.两大支柱均贡献巨大——计算机制造技术和计算机体系结构设计。计算机制造技术一直稳步提升，而体系结构的革新相对具有一定的周期性。

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3.计算机市场的两个重大变化——（1）人们几乎不使用汇编语言进行编程，降低了对目标代码兼容性的要求；（2）独立于厂商的标准化操作系统（如UNIX和它的克隆版本Linux），降低了引入新体系结构的成本和风险。这两个重大变化一定程度上使得新体系结构比以往更容易取得商业上的成功。

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4.计算机体系结构和组织方式的发展共同促进了计算机性能保持50%以上的年增长率持续增长17年（1986-2003）。20世纪的这种飞速发展共有四重效果：（1）显著地增强了计算机的处理能力；（2）性价比的大幅度提高促进了新型计算机的问世；（3）正如摩尔定律预测的那样，半导体制造业的发展使基于微处理器的计算机在整个计算机设计领域占据了主导地位；（4）硬件复兴产生了第四个影响，那就是对软件开发的推动。自1978年以来，硬件性能提升了约50000倍，所以今天的程序员可以以性能换取生产效率。

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5.登纳德缩放比例定律（Dennard Scaling Law）：平方毫米硅的功耗几乎是恒定的，随着晶体管密度的增加，每个晶体管的功耗会下降。根据登纳德缩放比例定律,随着芯片尺寸的缩小,所需的电压和电流也会下降,芯片产生的功耗也会降低。但已无法在减小电流和降低电压的同时保持集成电路的可靠性了。这一改变迫使半导体行业采用高效的多处理器或多核设计，替代低效的单处理器架构。

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6.Amdahl定律（阿姆达尔定律）：该定律的主要思想是，当我们对系统的某个部分加速时，其对系统整体性能的影响取决于该部分的重要性和加速程度。给出了每个芯片上可用核数量的实际上限。如果10%的任务是串行的，那么无论在芯片上放入多少个核，通过并行化所能实现的最大性能收益都不会超过10。

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7.摩尔定律（Moore’s Law）：1965年预测芯片上可容纳的晶体管数量每隔一年翻一番；1975年这一预测修订为每隔两年翻一番；该预测在大约50年的时间里一直准确，现在已然不再成立。

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8.以下4个原因导致处理器性能的提升速度放缓，变为每20年翻一番，而不是1986-2003年期间的每1.5年翻一番。
（1）由于摩尔定律的放缓和登纳德缩放比例定律的终结，晶体管不再大幅改进。
（2）微处理器的功耗预算不变。
（3）用多个高能效处理器代替了单个大功耗的处理器。
（4）多重处理以达到Amdahl定律的上限。

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9.提升能耗-性能-成本的唯一途径就是专用。未来的微处理器将包含几个领域的专用核，它们只能很好地执行某一类计算，但是执行这类计算的性能远远优于通用核。