Chapter One: Fundamentals of Quantitative Design and Analysis

0. Preface

使用的书籍为《计算机体系结构量化研究方法》第6版英文版

1. Fallacies and Pitfalls

F:fallacy(谬误)
P:pitfall(易犯错误)

认清谬误与易犯错误有助于你在设计计算机时避开这些误区!

[Pitfall] 1. All exponential laws must come to an end. (所有的指数定律都将被终结)

确实有的定律已经过时了(如Dennard缩放比例定律),但是Moore’s Law(摩尔定律)还没有。对技术趋势的预测应该是经过深思熟虑的,既要以定律作为设计思路参考,又不能无脑坚信定律在时间的长河中一定是正确的。

Dennard Scaling(Dennard缩放比例定律) :随着晶体管变得越来越小,它们的功率密度保持不变,因此功率的使用与面积成比例;电压和电流的规模与长度成比例。

Moore’s Law(摩尔定律):集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过18个月就会增加一倍。

[Fallacy] 2. Multiprocessors are a silver bullet. (多处理器架构是一枚银弹)

多处理器确实提高了并发性,但是也引入了新的问题:由于触及到ILP(Instruction-level parallelism)和power天花板,在2005年后多处理器性能无法得到大幅度提升。当单一处理器性能无法得到提升时,多处理器确实是条出路,但是也非常麻烦。

[Pitfall] 3. Falling prey to Amdahl’s heartbreaking law. (令人心碎的阿姆达尔定律)

几乎每个计算机设计者都知道阿姆达尔定律。但是阿姆达尔定律不能乱用,应该在设计之前找到系统中提升性能最明显的部分进行优化,不要浪费过多精力在无关紧要的地方优化!

简单粗暴理解阿姆达尔定律

[Pitfall] 4. A single point of failure. (单点故障)

系统的稳定性往往取决于系统中最薄弱的组成部分,所以要确保系统中每个组成部分都有冗余,这样才不会因为单点故障而造成整个系统崩溃。

[Fallacy] 5. Hardware enhancements that increase performance also improve energy efficiency, or are at worst energy neutral. (提高硬件既能提高性能也能提高能耗效率,至少在最坏的情况下不会影响能耗)

Esmaeilzadeh et al. (2011)在使用Turbo模型的2.67GHz Inter Core i7上测量了SPEC2006。它们发现当时钟频率扩大1.1倍,性能为1.07倍,但是能耗为1.37倍!

[Fallacy] 6. Benchmarks remain valid indefinitely. (基准测试永远有效)

我们大部分人买电脑时都会喜欢看电脑在某大师或者其他软件上的跑分,但是有些商家为了提高自家产品的跑分,专门对该类跑分软件进行优化;有些时候由于编译器优化的给力,跑分也会非常高,但是这只能说明编译器厉害而不能说明电脑好!

[Fallacy] 7. The rated mean time to failure of disks is 1200000 hours or almost 140 years, so disks practically never fail. (由于磁盘的额定平均故障时间为1200000小时或者大约140年,所以磁盘实际上不会故障)

这个错误就很明显了,就算最好的厂商做的磁盘也不敢这么说!

[Fallacy] 8. Peak performance tracks observed performance. (性能峰值能反映实际观测性能)

性能峰值只能反映计算机性能的上限值,对计算机平常的实际观测性能起不到任何作用。

[Pitfall] 9. Fault detection can lower availability. (故障检测会降低可用性)

这要分为关键路径故障非关键路径故障,在关键路径上的故障一旦发生,系统直接崩溃,会降低可用性;但是对于非关键路径上的故障,基本上对系统不会产生致命伤害。

2. Postscript

以前看过两位大师出的另一本书《计算机组成与设计 软/硬件接口》,现在看完该书第一章倍感亲切,其实感觉有些部分是重复的,不过也解决了以前对于一些概念定律计算等方面的模糊…
Chapter One: Fundamentals of Quantitative Design and Analysis

要看书的话个人感觉还是买最新版比较好…时代在改变,知识体系框架虽然不变,但是一部分知识(如定律)可能对于现今的状况不再适用…

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