10. 重要概念之——Amdahl 定律
计算领域的早期先锋之一Gene Amdahl，对提升系统某一部分性能所带来的效果做出了简单却有见地的观察。这个观察被称为Amdahl定律（Amdahl’s law)。
该定律的主要思想是，当我们对系统的某个部分加速时，其对系统整体性能的影响取决于该部分的重要性和加速程度。
若系统执行某应用程序需要时间为Told。假设系统某部分所需执行时间与该时间的比例为α，而该部分性能提升比例为k。即该部分初始所需时间为αTold，现在所需时间为(αTold)/k。因此 ，总的执行时间应为：
由此，可以计算加速比 S=Told/Tnew 为：
考虑这样一种情况，系统的某个部分初始耗时比例为60%(α=0.6)，其加速比例因子为3(k=3)。则我们可以获得的加速比为1/[0.4+0.6/3] = 1.67倍。虽然我们对系统的一个主要部分做出了重大改进，但是获得的系统加速比却明显小于这部分的加速比。
这就是Amdahl定律的主要观点—— 要想显著加速整个系统，必须提升全系统中相当大的部分的速度。
性能提升最好的表示方法就是Told/Tnew，我们用后缀x来表示比例，因此“2.2X”就读作”2.2倍”。
Amdahl定律有一个特殊的情况就是考虑K趋向于无穷大时，即系统的一部分被加速到花费时间可以忽略不计，
S=1/（1-a）
那么如果60%的系统加速到不花时间的程度，获得的加速比也只有2.5X。
11. 重要概念之——并发和并行
计算机的整个历史中，有两个需求是驱动进步的持续动力：
——想要计算机做得更多；
——想要计算机运行得更快。
当处理器能够同时做更多的事情时，我们用的术语并发(concurrency)是一个通用的概念，指一个同时具有多个活动的系统；而术语并行（parallelism)指的是用并发来使一个系统运行得更快。
系统层次结构中由高到低分为三个层次的并发：
（1）线程级并发
传统意义上的并发是模拟出来的，因为在以前，及时处理器必须在多个任务间切换，大多数实际的计算也都是由一个处理器来完成，随着多核处理器和超线程的出现，·其中多核处理器是将多个CPU集成到一个集成电路芯片上。下图为对河处理器的典型组织架构：
其中微处理器芯片有4个CPU核，每个核都有自己的L1数据和L2指令高速缓存。但是他们共享更高层次的告诉缓存以及到主存的接口。
超线程：大家也叫它同时多线程，是一项允许一个CPU执行多个控制流的技术。假设一个线程必须等到某些数据被装载到高速缓存中，那CPU就可以继续去执行另一个线程。举个例子，Intel Core i7处理器可以让一个核执行两个线程，所以4核的系统实际上可以并行的执行8个线程。
多处理器的使用可以从两个方面提高系统性能。
——减少了在执行多任务时模拟并发的需要。正如前面提到的，即使是只有一个用户使用的个人计算机也需要并发的执行多个活动。
——可以使应用程序运行的更快。当然，这必须要求程序是以多线程的方式来书写的，这些线程可以并发的高效执行。
（2）指令级并行
在流水线中，将执行一条指令所需要的活动划分为不同的步骤，将处理器的硬件组织成一系列的阶段，每个阶段执行一个步骤。这些阶段可以并行的操作。用来处理不同指令的不同部分。
**如果处理器可以达到比一个周期一条指令更快的执行速率，就称之为超标量处理器。**大多数现代处理器都支持超标量操作。
（3）单指令、多数据并行
在最低层次上，许多现代处理器拥有特殊的硬件，允许一条指令产生多个可以并行执行的操作。这种方式称为单指令、多数据，即SIMD并行。例如，较新的Intel和AMD处理器都具有并行执行对4对单精度浮点数做加法的指令。
13. 重要概念之——抽象
抽象的使用是计算机科学中最为重要的概念之一。；例如为一组函数规定一个简单的应用程序接口（API）。我们就可以无需知道它内部工作而使用——类的声明，函数原型。
文件是对I/O设备的抽象
虚拟内存是对程序存储器的抽象
进程是对一个正在运行的程序的抽象
虚拟机是对整个计算机的抽象，包括操作系统、处理器和程序