第1章 计算机系统结构的概念
1.计算机体系结构的经典定义
计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性，即计算机的逻辑结构和功能特征
2.常见的计算机系统结构分类法
⑴ 冯氏分类法——依据：按照系统的最大并行度
⑵ Flynn分类法——依据：按照指令流和数据流的多重性
4个具体分类: 单指令流单数据流-单指令流多数据流-多指令流单数据流-多指令流多数据流
3.Amdahl定律
（结果要求不能是分数，化为小数，且小数点后保留三位）
（1）确切描述：加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。
（2）加速比依赖于两个因素：
1）可改进比例：在改进前的系统中，可改进部分的执行时间在总的执行时间中所占的比例。总小于等于1。
例如：一个需运行60秒的程序中有20秒的运算可以加速，那么这个比例就是20/60。
2）部件加速比：可改进部分改进以后性能提高的倍数。它是改进前所需的执行时间与改进后执行时间的比。 一般大于1。
例如：若系统改进后，可改进部分的执行时间是2秒，而改进前其执行时间为5秒，则部件加速比为5/2。
（3）改进后程序的总执行时间：
总执行时间改进后 ＝ 不可改进部分的执行时间 ＋ 可改进部分改进后的执行时间
总执行时间改进后 ＝ (1－可改进比例)×总执行时间改进前 +
总执行时间 改进后 ＝ [ (1 －可改进比例) +可改进比例/部件加速比 ] ×总执行时间改进前
（4）系统性能加速比公式：
（5）Amdahl定律性能改进的递减规则——如果仅仅对计算任务中的一部分做性能改进，则改进得越多，所得到的总体性能的提升就越有限。
（6）Amdahl定律重要推论——如果只针对整个任务的一部分进行改进和优化，那么所获得的加速比不超过 1 /（1－可改进比例）
4.CPU性能公式
（1）执行一个程序所需的CPU时间：
CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间
（2）CPU时间 = IC ×CPI ×时钟周期时间
（CPI：执行每条指令的平均时钟周期，IC：指令条数）
（3）假设：计算机系统有n种指令， CPIi 是第i种指令的处理时间， ICi是在程序中第i种指令出现的次数；
这时，CPU性能公式为：
5.摩尔定律（常考）
集成电路芯片上所集成的晶体管数目每隔18个月就翻一番。
6.冯·诺依曼结构
（1）五个组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
（2）现代计算机主要从以下两方面对冯诺依曼结构计算机改进：
ⅰ.从以运算器为中心，改为以控制器为核心
ⅱ.程序和数据不再以分离的方式进行存储
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冯·诺依曼结构的主要特点：
(1)以运算器为中心。
(2)在存储器中，指令和数据同等对待。
(3)存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结 构，每个单元的位数是固定的。
(4)指令的执行是顺序的。
(5)指令由操作码和地址码组成。
(6)指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。
7.指令集两个分类
精简指令集（RISC），复杂指令集（CISC）
8.1从处理数据的角度看，并行性从低到高分为几个等级：
（1）字串位串（2）字串位并（3）字并位串（4）全并行
8.2从执行程序的角度看，并行性从低到高分为几个等级：
（1）指令内部并行（2）指令级并行（3）线程级并行
（4）任务级或过程级并行（5）作业或程序级并行
9.提高并行性的技术途径：
（1）时间重叠、（2）资源重复、（3）资源共享
