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# System prepended metadata

title: 計算機結構概述
tags: [計算機結構]

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# 三大面向

計算機有三大面向，不同面相有不同的追求點

- 桌機
    - 追求 Performance & Cost，也就是要高 CP 值
    - 追求廣泛應用「General Purpose Computing」
- 伺服器
    - 追求穩定性 Dependability 跟拓展能力 Scalability
        - 因為要服務很多人
    - 傳輸量 Throughput 的重要性大於延遲 Latency
- 嵌入式
    - 裝在另一個設備裡面，專精執行某個應用
        - 例如自動車、智慧冰箱，還有現在的手機
        - 因為手機還是有主要的要求，像是通話、上網等等
    - 追求低功耗 Minimize power 跟 cost
    - 還有追求穩定性 Dependability

# High-Performance Computing

在伺服器端的超強電腦。

曾經有段時間是透過多台便宜的桌機(off-the shelf CPUs) Clustering 起來得到強大的運算能力。

# Intel CPU 更迭與重要技術

每次新的 CPU 有重要的四項特質：

- 製成 process
- 電晶體 transistors
- 頻率 Hz
- word size

並且搭配重要的新技術：

- 4004
- 8008
- 8080
    - 第一台個人電腦
- 8086/8088
    - 引進 X86 指令集 / X86 ISA 
- 80286
    - 虛擬記憶體 Virtual memory
- 80386 
    - 現代 X86 指令集
- 80486
    - Pipelining 技術
    - 快取 Cache 技術 (8KB)
- Pentium
    - Superscalar
        - 一個 cycle 內可以執行 1 個以上的指令
    - 把 Instruction 跟 Data Cache 分開 (8KB 的 I cache 跟 D cache)
- Pentium Pro / II / III
    - Dynamic execution
        - 藉由硬體達成交換指令順序
    - Multimedia instructions
        - 大眾開始想要娛樂消遣
- Pentium 4
    - Deep pipeline
        - 以此拉到很高的頻率 (1.4-3.4GHz)
    - 特色
        - Extended Memory 64 Technology 
        - HyperThreading
- Pentium D 
    - Dual core
        - 一個 CPU 有兩個 Pentium，所以總共有 4 cores
    - 遇到 Power Limit，所以頻率不再拉高


# 其他種類

- GPU Graphics Processing Unit
- Heterogeneous Computing (Integrated CPU/GPU)
    - 像是 AMD Fusion，整合了 CPU 跟 GPU
- NPU Neural Processing Unit 
    - 例如 Google 的 TPU Tensor Processing Unit