摩尔定律

根据摩尔定律，随着我们离一个真正充盈的世界的实现越来越近，到2025年，变化也将发生得越来越快。在下个十年，我们将见证以下八个领域发生非凡的变化。 只需1000美元的「人类大脑」 到2025年，你只需花1000美元就能买到一台运算速度达到每秒10^16(10,000万亿)次的电脑。这个运算速度与人类大脑相当。 万亿-传感器(trillion-sensor)经济 「万物互联」(The Internet of Everything，IoE)描绘的是一幅这样的图景：一切都被联结起来，无论是设备、人、程序抑或数据。这个「万联网」将在2025年包含超过一千亿个连接设备，其中每一个都包含不少于一打的数据收集传感器。 「万亿-传感器经济」将推动一场前所未有的数据革命。思科的近期报告估计「万物互联」将创益19万亿美元。 随时可取的知识 我们正朝着一个理想的知识世界迈进。有无处不在的传感器收集数据(自动驾驶汽车、卫星系统、无人机、可穿戴设备、摄像机)助力，你可以随时随地知所欲知，并查询数据以获得问题的解答。 80亿个「超联」(hyper-connected)人 Facebook的Internet.org服务、SpaceX、谷歌的Project Loon项目、高通和维珍创办的OneWeb公司正计划让地球上每个人都能使用到速度不低于1Mb每秒的网络连接服务。 在未来

从主频之争到多核之争，摩尔定律还能走多远？ 本文通过对几个基础问题的探讨，从IC设计角度介绍一点处理器的知识和发展。希望对长时间做高级语言开发的朋友有点帮助，随便看看权当娱乐。 1.CPU的速度是什么决定的？ 　　我们通常用频率（frequency）来描述一颗处理器的速度，比如1.6GHz，3.8GHz。这个频率是什么的频率？它又是根据什么来决定的呢？我遇到不少童鞋以为频率高是因为我们可以做出更快的晶振，这是本末倒置的想法。一颗处理器的最高频率是根据它内在电路决定的，决定以后，才选取适当频率的晶振来为它产生漂亮的脉冲。 　　比如CPU做这样一个运算(1+2)+(3*4)。1+2 和 3*4 分别送入加法器和乘法器，各自的结果作为输入再送入加法器。由于加法要比乘法快，1+2先算完放到一个寄存器待用，等3*4结果出来也放入寄存器之后，二者一再起送入加法器。而为了同步，我们给这些运算加入一种步伐，也就是时钟信号。我们规定时钟的一个周期为需要时间最长的乘法，这样就可以保证再第二个时钟信号到来的时候，之前的全部运算都可以准确完成并将结果存入寄存器，进入下一个运算周期。 　　这个周期切换的速度，就是频率。很明显，频率越高，计算速度越快嘛。 一块芯片的频率，就是耗时最长的那条电路(critical path)决定的。芯片的频率的设定，要保证耗时最长的那段电路可以在一个时钟周期内运算完毕。 2

本文主要介绍什么是摩尔定律，摩尔定律是否还能继续生效。 一、 什么是摩尔定律？ 摩尔定律 是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。 由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3.5美分。到底什么是"摩尔定律'"？归纳起来，主要有以下三种"版本"： 1．集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 2．微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一半。 3．用一美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。 以上几种说法中，以第一种说法最为普遍，第二、三两种说法涉及到价格因素，其实质是一样的。三种说法虽然各有千秋，但在一点上是共同的，即"翻番"的周期都是18个月，至于"翻一番"（或两番）的是"集成电路芯片上所集成的电路的数目"，是整个"计算机的性能"，还是"一个美元所能买到的性能"就见仁见智了。

摩尔定律 当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍 CPU长期都是以指数型快速提高，但是近年来，CPU主频始终保持在4G赫兹左右，无法再进一步提升。摩尔定律逐渐失效 阿姆达尔定律登上历史舞台 阿姆达尔定律 阿姆达尔定律的主要内容就是处理器越多，执行的速度就越快，但是是有上限的。 处理器越多，执行速度越快是显而易见的，可以执行的CPU资源越多，我们把一个任务交给多个CPU执行的速度会越快，当然这 个变快是有限制的，是不可能无限提高的。 这个上限指的是：例如养鱼，从一条鱼苗生长成大鱼的速度肯定是不受鱼塘数量所影响的，像这类任务就是所谓的串行任务。 串行任务无论我们有多少CPU资源都是无法提高速度的 大部分的程序，大部分的任务都是有部分串行和部分并行的，有一定的串行比例和并行比例，区别就是不同任务这些比例不同。 如果说程序的并行比例特别高，此时多线程就能发挥比较好的作用。但是如果程序是一个纯粹串行的，也就是他的代码只能从前 往后一行一行的执行，那么此时多线程就不能带给我们帮助。所以上图所表达的含义就是并行比例为百分之多少的时候，可以最 终达到多少倍的提升。 最下面的蓝色曲线并行比例是50%，从最开始的零最终上升到两倍停止，因为只有50%的代码是可以并行的。 但是最上面的绿色曲线的并行比例是95%，反而言之就是只有5%的串行部分

从主频之争到多核之争，摩尔定律还能走多远？ 本文通过对几个基础问题的探讨，从IC设计角度介绍一点处理器的知识和发展。希望对长时间做高级语言开发的朋友有点帮助，随便看看权当娱乐。 1.CPU的速度是什么决定的？ 　　我们通常用频率（frequency）来描述一颗处理器的速度，比如1.6GHz，3.8GHz。这个频率是什么的频率？它又是根据什么来决定的呢？我遇到不少童鞋以为频率高是因为我们可以做出更快的晶振，这是本末倒置的想法。一颗处理器的最高频率是根据它内在电路决定的，决定以后，才选取适当频率的晶振来为它产生漂亮的脉冲。 　　比如CPU做这样一个运算(1+2)+(3*4)。1+2 和 3*4 分别送入加法器和乘法器，各自的结果作为输入再送入加法器。由于加法要比乘法快，1+2先算完放到一个寄存器待用，等3*4结果出来也放入寄存器之后，二者一再起送入加法器。而为了同步，我们给这些运算加入一种步伐，也就是时钟信号。我们规定时钟的一个周期为需要时间最长的乘法，这样就可以保证再第二个时钟信号到来的时候，之前的全部运算都可以准确完成并将结果存入寄存器，进入下一个运算周期。 　　这个周期切换的速度，就是频率。很明显，频率越高，计算速度越快嘛。 一块芯片的频率，就是耗时最长的那条电路(critical path)决定的。芯片的频率的设定，要保证耗时最长的那段电路可以在一个时钟周期内运算完毕。 2

本文主要介绍什么是摩尔定律，摩尔定律是否还能继续生效。 一、 什么是摩尔定律？ 摩尔定律 是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。 由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3.5美分。到底什么是"摩尔定律'"？归纳起来，主要有以下三种"版本"： 1．集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 2．微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一半。 3．用一美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。 以上几种说法中，以第一种说法最为普遍，第二、三两种说法涉及到价格因素，其实质是一样的。三种说法虽然各有千秋，但在一点上是共同的，即"翻番"的周期都是18个月，至于"翻一番"（或两番）的是"集成电路芯片上所集成的电路的数目"，是整个"计算机的性能"，还是"一个美元所能买到的性能"就见仁见智了。

目录 一、概要 二、计算机与程序设计 2.1 计算机 2.2 计算机的发展 2.3 摩尔定律 Moore’s Law 2.4 计算机发展 2.5 程序设计 2.6 程序设计语言 三、编译和解释 3.1 编程语言的执行方式 3.2 编译 3.3 解释 3.4 编译和解释 3.5 静态语言和动态语言 四、程序的基本编写方法 4.1 IPO 4.2 理解IPO 4.3 问题的计算部分 4.4 编程解决问题的步骤 4.5 求解计算问题的精简步骤 五、计算机编程 5.1 编程能够训练思维 5.2 编程能够增进认识 5.3 编程能够带来乐趣 5.4 编程能够提高效率 5.5 编程带来就业机会 5.6 学习编程的误区 六、小结 一、概要 计算机与程序设计 编译和解释 程序的基本编写方法 计算机编程 二、计算机与程序设计 2.1 计算机 计算机是根据指令操作数据的设备 功能性：对数据的操作，表现为数据计算、输出输出处理和结果存储等 可编程性：根据一系列指令自动地、可预测地、准确地完成操作者的意图 2.2 计算机的发展 计算机的发展参照摩尔定律，表现为指数方式 计算机硬件所依赖的集成电路规模参照摩尔定律发展 计算机运行速度因此也接近几何级数快速增长 计算机高效支撑的各类运算功能不断丰富发展 2.3 摩尔定律 Moore’s Law 计算机发展历史上最重要的预测法则 Intel公司创始人之一戈登

并发和并行 在真正开始聊本文的主题之前，我们先来回顾下两个老生常谈的概念：并发和并行。 并发 ：是指多个线程任务在同一个CPU上快速地轮换执行，由于切换的速度非常快，给人的感觉就是这些线程任务是在同时进行的，但其实并发只是一种逻辑上的同时进行； 并行 ：是指多个线程任务在不同CPU上同时进行，是真正意义上的同时执行。 下面贴上一张图来解释下这两个概念： 上图中的咖啡就可以看成是CPU，上面的只有一个咖啡机，相当于只有一个CPU。想喝咖啡的人只有等前面的人制作完咖啡才能制作自己的开发，也就是同一时间只能有一个人在制作咖啡，这是一种并发模式。下面的图中有两个咖啡机，相当于有两个CPU，同一时刻可以有两个人同时制作咖啡，是一种并行模式。 我们发现并行编程中，很重要的一个特点是系统具有多核CPU。要是系统是单核的，也就谈不上什么并行编程了。那么是什么原因导致了现代CPU架构都是多核架构？如果CPU架构都是单核的架构我们是不是就能不要研究什么并行编程了？ "摩尔定律"失效 上面章节中留下了一个问题：为什么现代CPU都是多核架构。为了回答这个问题，我们先来了解一个定律--摩尔定律。 1965年，英特尔联合创始人戈登·摩尔提出以自己名字命名的「摩尔定律」，意指集成电路上可容纳的元器件的数量每隔 18 至 24 个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。 根据摩尔定律

　　后摩尔定律时代的计算力破局！ 　　万物互联、人工智能等技术的成熟正在重构我们的生活方式，数据将以前所未有的速度累积增长，今后的智能设备数量会越来越多，体积越来越小，重量越来越轻。相应的，通过物联网，这些设备会把各式各样的数据源源不断地传输到后端的数据中心，数据来源的多样性、格式的复杂性和语义的不确定性，都将导致后端的计算量越来越大，对计算力的要求也越来越高。 　　当摩尔定律逐渐失效 　　过去的半个世纪，得益于半导体芯片产业飞速发展，在摩尔定律的驱动下，计算力一直保持着大跨度的发展。1956年，英特尔创始人戈登·摩尔提出，集成电路的集成度每两年会翻一番，后这个周期缩短到18个月，微处理器的性能每隔18个月提高1倍。 　　然而，硅芯片已逼近物理和经济成本上的极限，各界纷纷预测，摩尔定律在不久的将来面临失效，半导体工艺升级带来的计算性能的提升不能再像以前那么快了，每一代制程工艺的研发和成熟需要的时间将越来越长。制程发展减缓，新的替代材料和计算方式还未成熟，想要追求更高的计算力，可以从两个方向发展。 　　一个方向是向内，借助服务器系统架构的优化，打破数据读取瓶颈，从而提升单机计算力。当前，服务器普遍采用的是冯诺依曼架构，即计算和存储分离，而CPU的处理速度和数据的读取速度却无法匹配。纵观整个计算史，处理最缓慢的一部分就是从硬盘获取数据，很多处理性能都浪费在了等待数据到达上

随着硬件发展和摩尔定律的提出，空间复杂度受关注性逐渐降低。 通常意义上说复杂度，指的是时间复杂度。空间复杂度如果用到需要明确说明。 算法在运行时临时占用的存储空间大小（辅助空间），与输入输出的数据所占用的空间不同。 公式：S(n)=O(f(n))。 计算方法类似时间复杂度。 摩尔定律解释： 提出人：由英特尔创始人之一戈登・摩尔。 提出时间：1965年。 内容：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。 原文：https://www.cnblogs.com/sunice/p/9359335.html