计算组成与设计-软硬件接口 概述笔记

计算机系统结构中的8个伟大的思想
1.面向摩尔定律的设计
2.使用抽象简化设计
3.加速大概率时间common case fast
4.通过并行提高性能
5.通过流水线提高性能
6.通过预测提高性能
7.存储器层次
8.通过冗余提高可靠性
存储器：
cache高速缓存，为SRAM，存在与片上
primary memory主存（内存），为DRAM，用来保存运行中的程序
second memory二级存储（硬盘），为闪存flash（EEPROM改进 个人设备）或磁盘（服务器）

性能：
响应时间response time 或 执行时间execution time：计算机完成某任务的总时间
吞吐率throughoutput 或 带宽bandwidth：单位时间内完成的任务数量
一般来说减小响应时间几乎都可以增加吞吐率
使用多核分别处理独立的任务可以增加吞吐率
吞吐率和响应时间往往相互影响

响应时间为总时间，包括访问存储器、IO、操作系统开销和CPU执行时间
CPU执行时间，简称CPU时间，表示在CPU上花费的时间
包括：
用户CPU时间：用于用户程序的时间
系统CPU时间：操作系统为用户服务画去的CPU时间

用系统性能表示空载系统的响应时间，用CPU性能表示用户CPU时间

时钟周期：clock cycle 倒数为时钟频率 clock rate

指令的性能：CPI 每条指令所需的时钟周期数的平均值
CPU时间=指令数*CPI*时钟周期时间
秒数/程序 = 指令数/程序 * 时钟周期数/指令数 * 秒数/时钟周期数
唯一可以被完全可靠测量的计算机性能指标是执行时间
通过运行程序测量CPU执行时间，已知时钟周期，通过仿真器测量执行的指令数，平均CPI和性能损失源
评价时三个因素都要考虑到：指令数 CPI 时钟频率

基准测试程序benchmark：
SPEC：为现代计算机系统建立基准测试程序集

Amdahl定律，收益递减定律
MIPS：每秒百万条指令