### 计算机体系结构：定量方法第四版
#### 规则概览
在《计算机体系结构：定量方法》第四版中，作者John L. Hennessy与David A. Patterson提出了若干重要的规则，这些规则为理解和设计计算机系统提供了实用指南。
1. **Amdahl/Case 规则**：一个平衡的计算机系统需要大约每兆指令每秒(MIPS)有1MB的主存容量和1兆比特每秒(Mbps)的输入输出(I/O)带宽。
- 这条规则强调了系统各个组成部分之间的平衡对于整体性能的重要性。它指出，在评估计算机系统的性能时，不仅需要关注处理器的速度，还需要考虑内存和I/O系统的性能。例如，如果处理器速度显著提升而内存或I/O系统的性能没有相应提高，则系统性能的瓶颈可能会转移到这些较慢的部分。
2. **90/10 定律**：程序执行其大约90%的指令来自其代码的10%部分。
- 这个定律揭示了一个重要的现象——程序中的大部分时间都花费在执行少量的关键代码上。这有助于指导优化工作，即应当集中优化那些最常被执行的代码段，而不是整个程序。这对于提高程序效率至关重要。
3. **带宽规则**：带宽的增长至少是延迟改进的平方。
- 该规则指出了带宽和延迟之间的关系。当系统试图减少数据传输的延迟时，带宽的增加往往不是线性的，而是按照延迟减少的平方来增长。这意味着，为了大幅度提高系统性能，必须同时改善延迟和带宽。
4. **2:1 缓存规则**：大小为N的直接映射缓存的缺失率大致等同于大小为N/2的二路组相联缓存的缺失率。
- 这一规则展示了缓存组织方式对性能的影响。通常情况下，直接映射缓存具有较低的成本和较高的速度，但可能遇到冲突丢失的问题。相比之下，组相联缓存可以降低冲突丢失，但成本较高。2:1规则表明，通过将直接映射缓存的大小减半并采用二路组相联的方式，可以在成本和性能之间找到一个良好的平衡点。
5. **可靠性规则**：设计时避免单一故障点。
- 可靠性是任何系统设计的重要方面。这条规则强调了消除单一故障点的必要性，以确保即使部分组件出现故障，系统仍能继续运行。这种冗余设计可以提高系统的稳定性和可用性。
#### 书评摘要
《计算机体系结构：定量方法》第四版受到业界专家的高度评价：
- **Luiz André Barroso** (Google Inc.)：随着单核处理器时代的结束以及多核处理器时代的到来，《计算机体系结构：定量方法》第四版的到来恰逢其时。这本书不仅是教学领域的经典之作，而且对未来计算机体系结构的研究和发展具有重要影响。
- **Robert P. Colwell** (Intel Lead Architect)：《计算机体系结构：定量方法》就像披头士乐队的歌曲、HP计算器和巧克力饼干一样，是经过时间考验的经典之作。
- **Krisztian Flautner** (ARM Ltd.)：本书不仅涵盖了所有计算机架构师应该熟悉的基本概念，还为探索新兴领域提供了良好的起点。
- **Norman P. Jouppi** (HP Labs)：这本书不断更新和完善，对于当前计算机体系结构的关键问题具有高度的相关性。新的练习模式对学生和教师都非常有用。
- **Marc Tremblay** (Sun Microsystems)：本书基于构建RISC革命的基础，并介绍了支持CISC翻译的使能器。新版清晰地解释了新一代多线程多核处理器所需的最新微架构技术。
- 本书在教育方面表现卓越，清晰地介绍了定义计算机组织和设计的核心思想和技术，是一本值得阅读且内容全面的书籍。
《计算机体系结构：定量方法》第四版不仅是一本权威的参考书，也是了解计算机体系结构最新进展的宝贵资源。它不仅为学生提供了深入理解计算机体系结构的基础，也为专业人士提供了最新的技术和理论支持。
