计算机组成与设计 第一章——计算机概要与技术

                                                                                                                                                              计算机概要与技术  
           在不关注具体过程的情况下完成更多的重要操作，这种方法促进了文明的进步。                Alfred North Whitehead,<<An Introduction to Mathematics>>,1911

1.1     引言

      欢迎阅读本书！非常高兴有机会与大家一起分享令人兴奋的计算机系统世界。这是一个进步飞跃、新思维层出不穷、非常有趣的领域。事实上，计算机是极度充满生气的信息技术工业的产物，其相关产品几乎占全美国民生产总值的10%。在摩尔定律的推动下，美国的经济与信息技术密不可分。这个不寻常的工业具有惊人的发展速度。在过去的30年里，出现了许多导致计算产业革命的新型计算机，但是它们很快就被更好的计算机所取代。   电子计算机自20世纪40年代后期诞生以来，其创新性的竞争带来了史无前例的进步。如果运输业能够以计算机工业的速度发展，那么我们只需要花一美分就可以在一秒钟之内从纽约赶到伦敦。想象一下，这样的进步将如何改变社会——生活在南太平洋的塔希提岛，而工作在旧金山，傍晚去莫斯科吃宵夜——你能够想象得出这种进步意味着什么。       沿着农业革命，工业革命的发展方向，计算机促进了人类的第三次革命——信息革命。信息革命使人类的能力成倍增长，自然而深刻地影响着人类的日常生活，甚至改变了寻求新知识的方法。现在有一种科学探索的新方式，即计算机科学家联合理论和实验科学家，共同探索天文学、生物学、化学和物理学的前沿问题。
       计算机革命一直在向前推进。每当计算成本降低10倍，计算机的发展机遇就会增加10倍。原本出于经济考虑不可行的应用突然变得可行了。例如，下述各项应用在过去曾经是“计算机科学幻想”：       •  车载计算机：在20世纪80年代初微处理器的性能和价格得到改进之前，用计算机来控制汽车几乎是天方夜谭。而今天，用计算机控制的汽车发动机普遍应用，车载计算机不仅改进了燃油效率，减轻了污染，还通过盲点警告，车道偏离警告，移动目标检测和安全气囊实现了碰撞时对乘客的保护。       •   手机：谁曾想到计算机系统的发展会使全球一半以上的人口拥有智能手机，并让人们几乎在全球的每个角落都可以自由通信？       •  人类基因项目：以前用于匹配和分析人类基因序列的计算机设备价格达几亿美元。在过去的15到25年里，用于该项目的计算机设备的价格降低了10~100倍。随着计算机设备价格的持续下降，人们可以获得自己的基因序列，并利用其来治愈疾病。       •  万维网：在编写本书第一版时，万维网尚不存在，而现在万维网已经改变了整个社会。在许多地方，它已经取代了传统的图书馆和报纸。        •  搜索引擎：随着万维网规模的扩大和价值的与日俱增，如何快速精准地找到所需信息变得越来越重要。今天，如果没有搜索引擎，许多人在万维网中将寸步难行。        显而易见，计算机技术的进步几乎影响着社会的每一个方面。硬件的进步使得程序员可以编写出各种优秀的应用软件，进而证实计算机几乎是无所不能的。今天的科学幻想在未来就会成为现实，诸如虚拟现实、无现金社会和无人驾驶汽车等。