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P9高级CPU设计

提升性能的方法1

缓存的概念:

缓存就是在CPU内部加一小块RAM,当CPU需要从外部的RAM读取数据时，先将外部的RAM中的一批数据传入到缓存中，然后当CPU再需要取数据时，就可以从缓存中取，大大提高了速度。

如果想要的数据在缓存中，叫缓存命中。反之，叫缓存未命中

缓存也可以当临时空间，存一些中间值，适合长/复杂的运算

CPU存数据

也是存在缓存中，缓存中的每块空间，有一个特殊标记，叫"脏位"

同步一般发生在当缓存满了而CPU又要缓存时

在清理缓存腾出空间之前，会先检查“脏位”

如果是"脏“的,在加载新内容之前,会把数据写回RAM

提升性能的方法2

指令流水线

并行处理就是将下图优化为下下图

问题1：指令之间的依赖问题

但是有些数据会存在依赖，因此流水线处理器，要先弄清数据依赖性，必要时停止流水线，避免出问题

问题2：条件跳转

CPU在遇到JUMP时会等待一下，可以把JUMP想象成岔路口，

高端CPU在遇到JUMP时会猜哪条路的可能性大一些，然后提前把指令放入流水线，称为"推测执行"

猜对了，皆大欢喜

猜错了，清空流水线，就像走错路掉头

分支预测

猜测哪条分支更有可能

提升性能的方式3

同时运行多个指令流，用多核处理器

P10早期的编程方式

冯诺依曼计算机的标志是：一个处理器(有算数逻辑单元)+数据寄存器+指令寄存器+指令地址寄存器+内存(负责存数据和指令)

早期的编程方式需要人们去了解底层硬件是如何运作的，十分繁琐。因此需要一种更加简单的编程方式

P11编程语言发展史

高级语言转为低级语言即汇编语言需要用到编译器

FORTRAN主宰了早期计算机编程

一次编写，到处运行

P12编程基础

基本都学过，无需做笔记

模块化编程，不仅可以让单个程序员独立制作App，也让团队协作可以写更大型的程序

现代编程语言，有很多库可以进行调用，也有很多轮子可以使用

P13算法入门

算法：解决问题的基本步骤

记载最多的算法之一是排序

大O表示法

O(n)

O(n的平方)

......

用来表示算法的效率

算法无处不在！！！

P14数据结构

都懂辣，就不用记了

P15 阿兰 图灵

Lambda算子的数学表达系统

图灵机:通过计算机系统提供简单又强大的数学计算模型

不过计算机的计算能力是有极限的

P16软件工程

把函数打包成对象的思想叫"面向对象编程"

API可以帮助不同程序员合作，不用知道具体细节，只需要知道如何使用就可以了

git就是代码管理，可以帮助程序员修改代码

P17集成电路与摩尔定律

PCB:印刷电路板

芯片的核心都是一小片IC

P18操作系统

三大特性:多任务，虚拟内存，内存保护

随着计算机处理数据速度越来越快，放置数据的速度比计算机处理数据的速度还要慢，因此需要一种方式让计算机自动运作，于是，操作系统诞生了。

操作系统充当软件和硬件之间的媒介

操作系统提供API来抽象硬件，叫"设备驱动程序"

批处理

当计算机运行完一个程序，会自动运行下一个程序

多任务处理

虚拟内存

由于程序在内存中的分配可能不是连续的，抛出"虚拟内存"的概念，即程序可以假定内存总是从0开始，而实际物理位置，被操作系统隐藏和抽象了

操作系统会自动处理虚拟内存和物理内存之间的映射

动态内存分配

是程序的内存大小可以灵活增减

好处:简化了一切，为操作系统同时运行多个程序提供了极大的灵活性

内存保护

当一个程序使用了虚拟内存后，自己出现了一些问题，如被病毒入侵，这时由于虚拟内存的存在，并不会影响到其他程序