计算机体系结构读书笔记（一）

量化设计与分析基础

引言

1946年第一台通用电子计算机诞生以来，计算机技术一直处在快速的演进当中，这其中得益于工艺的发展，也得益于设计的创新，即体系结构。 在出现微处理器之后，依靠集成电路技术的进步，微处理器使得计算机性能发展甚至比之前更快，成本也更低。

随着计算机技术的发展，目标代码兼容性需求随之降低以及标准化操作系统的出现，降低了新体系结构探索的成本和风险。因此，80年代初RISC出现了，RISC代表的是两种关键的性能技术：指令级并行（最初通过流水线，后来通过多指令发射）和缓存的使用，也促使了ARM的出现。

但是从2003年开始，由于风冷芯片的最大功耗和无法更多指令级并行这两个孪生瓶颈，单处理器性能提升速度开始下降，芯片设计关注点开始从高性能单核处理器项目转向单芯片上集成的核心数目。

这是一个标志着历史性转折的里程碑，处理器性能的提高从单纯依赖指令级并行（ILP）转向数据级并行（DLP）和线程级并行（TLP）。ILP都是在编译器和硬件中隐式开发的，DLP和TLP则是显式并行的。

计算机分类

个人移动设备（PMD）

关注重点在于成本、能效和功耗。能耗和尺寸决定了要采用闪存而不是磁盘来作为存储方式。

PMD程序关注响应性能和可预测性能，可以用软实时的方法来提高实时性能。

桌面计算

桌面计算机关注重点在于性价比。

系统的性能主要以计算性能和图形性能来衡量。

服务器

服务器关注重点在于可用性、可扩展性和吞吐能力。

集群/仓库级计算机

集群指一组桌面计算机或者服务器通过局域网连接在一起，每个结点都运行自己的操作系统，通过网络协议通信。最大规模的集群成为仓库级计算机（WSC）。

关注重点在于性价比和功耗。

与服务器共同点在于看重可用性