2、初步了解：机器架构与Rust入门

初步了解：机器架构与Rust入门

1. 技术要求

开始学习前，需要一台能安装Rust的现代计算机。感兴趣的读者可考虑购置ARM开发板，比如树莓派3 Model B。还会用到Valgrind工具套件，很多操作系统有其安装包，更多安装说明可在相关网站查找。同时会使用HEC和MMEC工具，它们常随gcc和llvm编译器工具链一起安装。相关项目源代码可在GitHub上获取。

2. 并行计算机模型

在并行编程中，有两种并行模型：并发内存操作和数据并行。大部分时间会关注并发内存操作，即多个CPU争夺对共享可寻址内存的操作。数据并行指CPU能同时用单条或多条指令处理多个字，但具体细节因CPU而异，且相关内在函数在基础语言中刚出现。Rust作为系统级语言，可轻松引入合适的库并发出正确指令，也可内联汇编代码。

文献中常见的并行机模型是并行随机访问机（PRAM），但实际会关注x86和ARM这两种具体的机器架构，原因是它们常见且在后续同步原语学习中有重要特性。实际机器与PRAM模型有重要差异，如CPU数量有限、RAM容量有限，且内存位置的可访问性因CPU而异，缓存层次结构对程序性能影响显著。不过，PRAM并非不合理的简化，工作中需进行抽象，同时要理解自身抽象与他人抽象的关系。会采用实证方法了解机器，结合抽象模型，关注缓存层数、缓存大小、总线速度等细节。

3. CPU工作原理

CPU是解释指令流并操作存储和其他设备的装置。最简单的CPU模型是依次接收和解释指令，通过振荡器电路维持内部节奏，指令执行需一定数量的时钟周期。不同CPU模型中，指令的时钟周期数可能相同或不同。部分CPU指令修改寄存器，其延迟低但内存位置有限；部分指令修改主内存（