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计算机抽象及相关技术

相关概念

个人计算机

用于个人使用的计算机,通常包含图形显示器、键盘和鼠标。

服务器

用于多个用户并运行大型程序的计算机,通常只能通过网络访问。

超级计算机

具有最高的性能和成本的一类计算机,一般被配置为服务器。

太字节&太比字节

太字节(terabyte, TB)表示\(10^{12}\)字节。

太比字节(tebibyte, TiB)表示\(2^{40}\)字节

嵌入式计算机

用于运行某预定应用程序或者软件集合的计算机,一般内嵌在其他设备内部。比如汽车、电视机中的微处理器以及控制飞机或货船的处理器网络。

个人移动设备

连接到互联网的小型无线设备,它们依靠电池供电,并通过下载App的方式来安装软件。常见的例子有手机和平板电脑。

云计算

通过互联网提供服务的大规模服务器集群,一些服务提供商动态地将不同数量的服务器作为像水、电一样的公共资源进行租用。

软件及服务

通过互联网以服务的方式提供软件和数据,通常是通过一个小型客户端程序(例如安装在本地客户端上的浏览器)连接网络以运行程序或获取数据,而不是必须在本地上安装并运行所有的二进制代码。常见的例子有Web搜索和社交网络。

多核微处理器

在单个集成电路中包括有多个处理器(“核”)的微处理器。

软硬件如何影响程序性能

程序的性能取决于程序所用算法的有效性,用来创建程序和将其翻译的机器指令的软件系统,计算机执行这些机器指令时的有效性(包括输入/输出时的有效性)。

软硬件组成部分 该部分如何影响性能
算法 决定了源码级语句的数量和执行I/O操作的数量
编程语言、编译器和体系结构 决定了每条源码级语句对应的计算机指令数量
处理器和存储系统 决定了指令执行速度
I/O系统(硬件和操作系统) 决定了I/O操作可能的执行速度

计算机体系结构中8个伟大思想

摩尔定律

摩尔定律指出单芯片上所集成的晶体管资源每18至24个月会翻一番。

由于计算机设计需要数年的时间,所以计算机架构师需要预测其设计完成时的工艺水平。

使用抽象简化设计

使用抽象来表示不同的设计层次可以提高软硬件的生产率。抽象的主要手段就是隐藏低层细节以提供给高层一个更简单的模型。

加速经常性事件

经常性事件往往比罕见情形更简单,也更容易提升效率。

通过并行提高性能

通过并行操作得到更高的性能是计算机领域较为常见的手段。

通过流水线提高性能

运用并行操作达到类似于工厂流水线式进行运算。

通过预测提高性能

最后更新: 2023年11月15日 17:30:52
创建日期: 2023年11月15日 17:30:52