《深入浅出计算机组成原理》-入门篇（四）（笔记）

穿越功耗墙.应该从哪些方面提升性能？

　　根据上一章提到的公式：（程序的CPU执行时间 = 指令数*CPI*Clock Cycle Time）得出，提升性能可以从指令数、CPI以及CPU主频这三个地方入手。所以，80年代开始，CPU主频开始不断提升，1978年 5MHZ、1980年 40MHZ、1989年100MHZ、2000年1.4GHZ，2000年，奔腾4处理器达到1.4GHZ的同时也夸下海口，表示奔腾4所使用的CPU结可以做到10GHZ，然鹅：凡事有上限，低头看下段。

功耗：“人体极限”

　　奔腾4主频上限定格 3.8GHZ。

　　CPU一般被叫做”超大规模集成电路“，由晶体管组成。CPU计算：其实就是晶体管不断开关来组合完成计算和功能。想要计算的更快一点，就要从两方面入手：

　　1、在CPU里，相同的面积多放一些晶体管，也就是增加密度。

　　2、让晶体管”打开“，”关闭“的速度更快一点，就是提升主频。

　　两者都会增加功耗，带来耗电和散热的问题，所以，就有了公式：功耗~=1/2 * 负载电容 * 电压平方 * 开关频率 * 晶体管数量。

并行优化，理解阿姆达尔定律

　　并行简单来说，就是多核CPU，通过提升吞吐率来达到目的。

　　但并不是所有的问题，都可以通过并行来解决的，是有条件的：

　　1、需要进行的计算，本身可以被分解成几个并行的任务。（举例说明：你要做一顿晚餐，需要炒菜，蒸米饭，而你正好有两个锅，炒菜加备菜的过程需要10分钟，蒸米饭需要30分钟，加起来，你需要40分钟，那为了减少时间，你可以在蒸米饭的同时，炒菜，这样最后你所需时间就只需要30分钟）

　　2、需要能够分解好问题，并确保最后结果可以汇总到一起。（举例：分解好问题：你要在蒸米饭的同时备菜炒菜，而不是把备菜和炒菜同时进行。最后结果可以汇总在一起：在蒸米饭的同时炒菜备菜，菜熟了就先盛出来放到碟子里，等米饭熟了就可以一起吃了，而不是米饭需要30分钟，炒菜也炒了30分钟，这样的话，菜就糊了，这饭自然也就没的吃了）

　　3、在汇总阶段是没有办法并行的，还是得按顺序进行，一步步来。（举例：最后盛菜和盛饭需要分开盛，而不是同时盛）

　　阿姆达尔定律（Amdahl's Law）对于一个程序进行优化之后，处理器并行运算之后的效率提升情况。

　　　　公式：优化后的执行时间 = 受优化影响的时间/加速倍数 + 不受影响的执行时间

在“摩尔定律”和“并行计算”之外，在整个计算机组成层面，还有这样几个原则性的性能提升方法。

　　1.加速大概率事件：比如每次机器起来就要执行的代码，可以通过代码预热的方式，先加载到缓存中，避免第一次请求就超时等

　　2.通过流水线提高性能：并发编程

　　3.通过预测提高性能：比如预设好集合的内存大小等，或者缓存大小，避免中途扩容

本章结束，加油！