高级体系结构课程要点总结

高级体系结构课程要点总结 本文对高级体系结构课程要点进行了总结，涵盖了计算机技术快速发展的原因、体系结构演化过程、现代计算机体系结构的组成、高级计算机体系结构研究范畴、计算机系统结构的分类、Instruction-Level 并行性和动态exploitation、pipelining、pipeline hazards、数据依赖和hazards等知识点。 一、计算机技术快速发展的原因 计算机技术的快速发展是由于技术进步和Moore定律发展的结果。Moore定律表明，集成电路中的晶体管数量每两年增加一倍，从而使计算机性能提高了一倍。这种技术进步推动了计算机体系结构的演化和发展。 二、体系结构演化过程 计算机体系结构的演化过程经历了多个阶段，从早期的 vacuum tube 到现在的微处理器。每个阶段都有其特点和优缺点，并推动了计算机技术的发展。 三、现代计算机体系结构的组成 现代计算机体系结构主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备和总线组成。CPU 是计算机的核心部分，负责执行指令和处理数据。存储器用于存储程序和数据，输入/输出设备用于输入和输出数据，总线则用于连接各个组件。 四、高级计算机体系结构研究范畴 高级计算机体系结构研究范畴包括计算机体系结构的设计、优化和评估等方面。研究者需要掌握计算机体系结构的基本原理和技术，并具备一定的设计和优化能力。 五、计算机系统结构的分类 计算机系统结构可以根据 Flynn 分类法和冯氏分类法进行分类。Flynn分类法将计算机系统结构分为单指令流水线（SISD）、多指令流水线（MISD）、单数据流水线（SD）和多数据流水线（MD），而冯氏分类法则将其分为定性和定量两类。 六、Instruction-Level 并行性和动态exploitation Instruction-Level 并行性是指在指令级别上实现并行性的技术。动态exploitation 是指在运行时动态地探测和利用指令级别的并行性。 Instruction-Level 并行性可以通过pipelining、superscalar 和多发射实现。 七、Pipelining Pipelining 是指将指令处理过程分解成多个阶段，每个阶段执行特定的任务。Pipelining 可以提高计算机的性能，但同时也引入了一些问题，如pipeline hazards。 八、Pipeline hazards Pipeline hazards 是指在pipelining 过程中出现的一些问题，如structural hazards、data hazards 和control hazards。这些问题可以通过stall、interlock、forwarding 等技术来解决。 九、Data Dependence 和 Hazards 数据依赖和hazards 是指在指令级别上出现的一些问题，如RAW、WAR 和WAW stalls。这些问题可以通过数据依赖分析和hazards detection 等技术来解决。 十、Basic Block ILP Basic Block ILP 是指在基本块级别上实现的指令级别并行性。Basic Block ILP 可以通过pipelining、superscalar 和多发射实现。 十一、Conclusion 本文对高级体系结构课程要点进行了总结，涵盖了计算机技术快速发展的原因、体系结构演化过程、现代计算机体系结构的组成、高级计算机体系结构研究范畴、计算机系统结构的分类、Instruction-Level 并行性和动态exploitation、pipelining、pipeline hazards、数据依赖和hazards 等知识点。这些知识点对于理解计算机体系结构和设计高性能计算机系统非常重要。