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如何設計電腦 -- 還有讓電腦變快的那些方法

常見的兩種加速方法

1. 多層次快取

• 快取通常採用區域型策略(一次載入一整塊)
• 盡量減少慢速裝置的存取，改用小量快速裝置當快取，就能讓電腦的效能有顯著的提升
• CPU可以透過快取減少存取慢速元件的機會，進而讓效能不會被慢速元件卡住

2. 平行

• 平行是利用多個元件同時執行，達到加速的目的
• 現今的電腦通常採用下列三種平行機制:

1. 管線pipeline機制
2. 多核心+Hyper-Threading
3. GPU

• GPU繪圖處理器:通常具有上百個浮點乘法與加法的運算單元，於是這類運算會比CPU快很多
• 螢幕繪製通常需要很多這類運算，所以在繪圖上GPU有可能比CPU快上數十倍甚至上百倍
• GPU和多核心不相同，多核心每個core通常只有一個ALU，但GPU則是在一個core中放了很多ALU
• GPU的平行也會被條件跳躍影響而無法全速運行
• 現在的電腦架構通常是CPU+GPU，融合兩者便可以讓它們各自處理擅長的事情
• 特殊領域會有特製電腦，可以比CPU+GPU快上百倍甚至千倍，以下為兩個例子:

1. Google的深度學習TPU
2. 比特幣挖礦機

• 使用SHA-256快速計算電路

參考資料: https://www.slideshare.net/ccckmit/ss-85466673

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課程心得

從最基本的電路邏輯閘，一直到組出CPU、記憶體，並設計成一台電腦，得知了各種東西的原理及設計方法。很難但是很有收穫。希望在之後可以自己消化完成，並在未來實踐。