【計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)Ep8】黑皮書：《計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)——硬件/軟件接口》內(nèi)容梳理（一）
第一章 計(jì)算機(jī)抽象及相關(guān)技術(shù)
1.1引言
影響——
計(jì)算機(jī)各類相關(guān)產(chǎn)品約占美國國民生產(chǎn)總值的10%，美國經(jīng)濟(jì)在某些方面已經(jīng)與信息技術(shù)密不可分，而這一領(lǐng)域正按照摩爾定律所預(yù)示的那樣快速發(fā)展；
計(jì)算機(jī)行業(yè)正以驚人的速度擁抱創(chuàng)新，這場創(chuàng)新競爭已經(jīng)帶來了史無前例的進(jìn)步；
沿著農(nóng)業(yè)革命、工業(yè)革命的發(fā)展方向，計(jì)算機(jī)促進(jìn)了人類的第三次革命——信息革命；
由此產(chǎn)生的人類智力的成倍增長自然而深刻地影響了人們的日常生活，并且改變了人們尋求新知識(shí)的方式。
應(yīng)用——
車載計(jì)算機(jī)；
手機(jī)；
人類基因組項(xiàng)目；
萬維網(wǎng)；
搜索引擎。
1.1.1傳統(tǒng)的計(jì)算應(yīng)用分類及其特點(diǎn)
概述：雖然計(jì)算機(jī)中使用了一套通用的硬件技術(shù)，但不同的應(yīng)用具有不同的設(shè)計(jì)要求，并以不同的方式使用核心硬件技術(shù)。
應(yīng)用場景：
個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）：強(qiáng)調(diào)以低成本向單個(gè)用戶交付良好的性能，通常運(yùn)行第三方軟件；
服務(wù)器：更強(qiáng)調(diào)可靠性，因?yàn)橄啾葐斡脩魝€(gè)人計(jì)算機(jī)而言，服務(wù)器發(fā)生故障的代價(jià)更高；
分類——
低端服務(wù)器：用于文件存儲(chǔ)、小型商業(yè)應(yīng)用或簡單的Web服務(wù)；
高端服務(wù)器，超級計(jì)算機(jī)（supercomputer）：由成千上萬顆處理器和數(shù)太字節(jié)（terabyte）的內(nèi)存組成，成本高達(dá)幾千萬甚至數(shù)億美元，用于高端科學(xué)和工程計(jì)算，代表最高的計(jì)算能力，只占據(jù)服務(wù)器中相對較小的一部分，在整個(gè)計(jì)算機(jī)市場中所占總銷售收入的比例也很小。
嵌入式計(jì)算機(jī)：應(yīng)用場景和性能范圍更為廣泛，設(shè)計(jì)目標(biāo)是運(yùn)行單一應(yīng)用程序或者一組相關(guān)的應(yīng)用程序，并且通常和硬件集成在一起以單一系統(tǒng)的方式一并交付；通常具有特定的應(yīng)用程序要求，需要將最低性能與嚴(yán)格的成本及功耗限制結(jié)合在一起考慮；對故障的容忍度較低——
面向消費(fèi)者：簡單設(shè)計(jì)獲得可靠性，盡可能保證一項(xiàng)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；
大型嵌入式系統(tǒng)：服務(wù)器領(lǐng)域的冗余技術(shù)。
1.1.2歡迎來到后PC時(shí)代
個(gè)人移動(dòng)設(shè)備（Personal Mobile Device，PMD）：替代個(gè)人電腦，利用電池供電，通過無線方式連接互聯(lián)網(wǎng)，價(jià)格只有幾百美元。
相同：和個(gè)人電腦一樣，用戶可以下載軟件，在其上運(yùn)行。
不同：個(gè)人移動(dòng)設(shè)備不再擁有鍵盤和鼠標(biāo)，更可能依靠觸摸屏或語音輸入。
云計(jì)算：接替?zhèn)鹘y(tǒng)服務(wù)器，它依賴于倉儲(chǔ)級計(jì)算機(jī)（Warehouse Scale Computer，WSC）的巨型數(shù)據(jù)中心，通過云計(jì)算實(shí)現(xiàn)的軟件即服務(wù)（SAAS）正在徹底改變軟件行業(yè)。
1.1.3你能從本書中學(xué)到什么
簡單信條：盡量減少程序占用的內(nèi)存空間以加速程序運(yùn)行。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特征：處理器的并行性、存儲(chǔ)的層次性。
解答以下問題：
用C或Java等高級語言編寫的程序如何被翻譯成機(jī)器語言，以及硬件如何執(zhí)行最終的程序？
軟件和硬件之間的接口是什么？軟件如何知道硬件執(zhí)行所需的功能？
什么因素決定了程序的性能，以及程序員如何改進(jìn)程序性能？
硬件設(shè)計(jì)人員可以使用哪些技術(shù)來提高性能？
硬件設(shè)計(jì)人員可以使用哪些技術(shù)來改善能效？程序員可以做些什么來改變能效？
串行處理近來發(fā)展到并行處理的原因和結(jié)果是什么？
自1951年第一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)以來，計(jì)算機(jī)架構(gòu)師提出的哪些偉大思想奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)？
程序的性能取決于以下各因素的組合：
程序中所用算法的有效性；
創(chuàng)建程序和將其翻譯為機(jī)器指令的軟件系統(tǒng)；
計(jì)算機(jī)執(zhí)行這些機(jī)器指令（可能包括輸入/輸出操作）時(shí)的有效性。
影響性能的因素——
算法——源碼級語句的數(shù)量和執(zhí)行I/O操作的數(shù)量——其他書籍；
編程語言、編譯器、體系結(jié)構(gòu)——每條源碼級語句對應(yīng)的計(jì)算機(jī)指令數(shù)量——本書；
處理器和存儲(chǔ)系統(tǒng)——指令執(zhí)行速度——本書；
I/O系統(tǒng)（硬件和操作系統(tǒng)）——I/O操作可能的執(zhí)行速度——本書。
