2022-1-15 计算机组成原理 —

如何提高性能？请从提升 CPU 的主频的角度，并行优化的角度来回答。
阿尔达姆定律是什么？
能够并行优化的问题具有什么样的特性？
提升性能通常还要遵循哪三个原则？

一、计算机的性能可以用下面的式子来表示
程序的 CPU 时间 = 指令数 × CPI × Clock Cycle Time
CPI —— 平均执行每条指令所需要的时间

1、提升 CPU 的主频
1）增加晶体管的密度
2）提升主频（加快晶体管打开和合并的速度）

2、并行优化
1）增加 CPU 的数量，也就增大了吞吐率
2）阿尔达姆定律：优化后的执行时间 = 受优化影响的执行时间 / 加速倍数 + 不受影响的执行时间
3）能够通过并行优化解决的问题所具有的特征

问题能够分解成几个并行的任务
完成任务得到的解答能够汇总
在汇总阶段无法通过并行简化运算

二、三条优化的原则
1、加速大概率事件 —— 局部性原则
程序在短时间内访问的数据通常集中在几个页面之内，一般一次性将这几个页面都读入到内存当中。
读取数组中的某一个数字，将整个数据块的内容都读入内存当中能够加快读取数字的速度。

2、通过流水线提高性能
将 CPU 的指令进行拆分，细化运行。

3、通过预测提高运行
通过上一步的行为预测下一步的行为，提前干了。
比如小说先加载好下一章。
比如数组只读取其中的一个元素，但是先将整个数据块的内容加到内存当中，便于下一个读取。

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