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[例2]假定采用以下的改进方式，我们能把原机器的40％时间里的速度加速到10倍快，那么，改进性能后的总的加速比是多少？ [解] 可改进比例是0.4 部件加速比是10 系统加速比=1/(0.6+0.4/10)=1/0.64=1.56 3、程序的局部性原理 程序的局部性原理包括时间局部性原理和空间局部性原理。时间局部性是指程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息，而空间局部性原理则是指程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上相邻。设计Cache和指令流水线等的基础就是程序的局部性原理。 清华大学出版社 计算机组成原理 黄颖等主编 huangying@ 计算机组成原理 第一章 计算机系统的概述 1.1 计算机的发展简史 早期的计算工具 问题：怎么通过齿轮完成计算？怎么完成加法的进位？结果怎么保存？… 第一代计算机—电子管电子计算机 ENIAC由18000个电子管和1500个继电器组成，重30吨，耗电140KW，占地170平方米，每秒钟能计算5 000次加法。 第二代计算机—晶体管电子计算机 主要器件逐步由电子管改为晶体管，因而缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性，而且价格也不断下降。后来又采用了磁心存储器，使速度得到进一步提高。 第三代计算机—集成电路计算机 集成电路可分成小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI），中规模集成电路（Medium Scale Integration，MSI），大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）和超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）。 摩尔定律:单个芯片中的晶体管数目每年能够翻一番。 摩尔定律的影响: 1) 在芯片集成度快速增长的期间，单个芯片的成本几乎没有变化，这意味着计算机逻辑电路和存储器电路的成本显著下降。 2) 因为在集成度更高的芯片中逻辑和存储器单元的位置更靠近，电路长度更短，所以提高了工作速度。 3) 计算机变得更小，更容易放置在各种环境中。 4) 减少了电能消耗及对冷却的要求。 5) 集成电路内部的连接比芯片间的连接更可靠，由干芯片中的电路增加，芯片间的连接变得更少。 系列机具有以下特性： 1) 相同的或相似的指令集：多数情况下，系列中的所有成员都其有完全相同的指令集。这样，能够在一台机器上执行的指令同样也能在另一台机器上执行。某些情况下，系列中低端产品的指令集是高端产品的一个子集。这意味着程序可以向上而不能向下移植。 2) 相似或相同的操作系统：产品家族中的所有成员都有相同的基本操作系统。有些情况下，高端成员会增添一些新特性。 3) 更高的速度：成员机器从低端到高端，指令执行速度从低到高。 4) 更多的I/O端口数：成员机器从低端到高端，I/O端口数越来越多。 5) 更大的内存容量：成员机器从低端到高端，内存容量越来越大。 6) 成本增加：成员机器从低端到高端，成本越来越高。 第四代计算机—超大规模集成电路计算机 　设计方法和设计工具的重视 第五代计算机—普适计算机 信息空间和信息空间的入口的矛盾严重限制了人们获取信息和处理信息的能力 个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）是这一代计算机的典型代表 普适计算特殊性主要有： （1）硬件和软件经常是协同设计的； （2）一种重要目标就是将物理世界和信息世界相互关联； （3）网络基础设施尤其是无线网络技术的发展为普适计算提供了物质基础； （4）设备实现小尺寸、微功耗和低成本。人们周围将有大量功能多样和形态各异的计算设备。 1.2 计算机的分类 1、大型机 2、巨型机 3、小型机 4、微型机 5、工程工作站 6、嵌入式计算机（目前应用非常广泛） 7、移动终端 “天河一号”超级计算机（巨型机） 嵌入式计算机在缩微智能车中的应用 1.3 计算机系统简介 1.3.1 计算机系统的层次结构 用符号代替机器指令产生的语言就称为汇编语言，也称为符号语言。将汇编程序代码翻译成机器语言程序后，才能被机器接受并运行。 软件与硬件的等价性原理 任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。 固件(Firmware)从功能来说，是软件；但从形态来说，又是硬件。 微程序是计算机硬件和软件相结合的重要形式。 1.3.2 计算机体系结构和计算机组成 计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言的程序员（也包括汇编语言程序设计者和汇编程序设