理解计算机体系结构：摩尔定律、Dennard缩放与阿姆达尔定律

高等计算机体系结构期末复习题——概念篇涵盖了多个关键知识点，对于理解计算机系统的设计和运行至关重要。首先，**摩尔定律**（Moore's Law）是信息技术发展的一个重要指标，它揭示了自1965年以来，集成电路中的晶体管数量每两年翻一番的趋势，这推动了处理器性能的持续提升。**登纳德缩放**（Dennard scaling）则是描述随着晶体管尺寸减小，电源电压下降，但功率密度基本保持不变的现象，这对微型化技术的优化具有重要意义。 阿姆达尔定律（Amdahl's Law）则是一个衡量计算机性能提升的理论框架，它告诉我们，即使在某些部分显著加速，整体性能的提升仍然受到系统中无法并行处理部分的限制。这对于理解和优化硬件和软件的协同工作至关重要。 **物联网**（IoT），即Internet of Things，是现代计算机体系结构的一个分支，它强调了嵌入式计算机与互联网的连接，尤其是在无线通信技术的推动下，物联网设备的广泛应用正在改变我们的日常生活和工业环境。 **计算机体系结构**探讨的是计算机系统组成和工作方式的高层次描述，涉及指令集架构（ISA）、微架构设计、逻辑设计和实现等层面。**计算机组织**则关注系统的物理结构，如算术逻辑单元（ALU）、中央处理器（CPU）、内存和内存组织，这些都是构成计算机基础的关键组件。 **可靠性**（dependability）作为计算机系统的一个重要特性，关注的是系统稳定性和可信赖性，确保其提供的服务能满足用户的需求，避免服务中断或数据错误。 **未命中惩罚**（miss penalty）在计算机内存管理中，指由于数据不在缓存中而必须从主存读取时产生的性能损失。**命中-未命中**（hit-under-miss）策略则是通过在未命中期间提供帮助来减轻这个惩罚，比如直写缓存（write-through cache）通过写入缓冲区来优化数据写入过程。 **循环级并行性**（loop-carried dependence）在并行编程中是个关键概念，它分析数据依赖关系，特别是在处理循环数据结构时，确定不同迭代之间的数据是否可重用，这对于优化循环体并利用多核处理器的并行能力至关重要。 **向量化**（vectorization）是一种编译器优化技术，通过生成并行执行的指令来充分利用向量处理器的能力，减少动态指令带宽需求，从而提升性能。在设计和编写代码时，理解这些概念对提高程序效率至关重要。 以上这些知识点是期末复习时理解和掌握高等计算机体系结构的基础，复习时不仅要熟知定义，还要能应用到实际问题中进行分析和设计。