高级计算机体系结构-ch0-2.pdf

《高级计算机体系结构》课程是针对计算机科学领域的高级学习者设计的，旨在深入探讨计算机硬件与软件之间的交互、计算机性能的度量与优化以及不同体系结构的设计原理。课程的开设考虑了国家对自主知识产权技术的重视，计算机学科的发展趋势，以及社会对具备计算机系统设计能力的人才的需求。 课程首先介绍了计算机系统结构的现状，强调了学习计算机设计技术的重要性。随着后PC时代的到来，计算机不再仅作为独立设备存在，而是广泛应用于各种嵌入式系统、网络设备、游戏平台等领域，因此掌握计算机体系结构的知识对于开发和优化这些系统至关重要。 课程内容分为三个主要部分。第一章主要涵盖计算机技术的发展概述，高级计算机体系结构的基本内容，以及对计算机系统结构的不同分类。这将为学生建立一个全面的体系结构理解框架。 第二章则深入到系统结构的基础概念，包括计算机设计师的任务、性能测量方法、量化原则、编译器与架构的关系，以及对CISC（复杂指令集计算）、RISC（精简指令集计算，如MIPS）和80X86（英特尔x86架构）等不同指令集的概述。这部分内容旨在回顾和强化本科阶段的基础知识，并为后续的学习打下坚实基础。 第三章聚焦于指令级并行性和动态调度技术，讲解了流水线的基本概念、面临的挑战，如流水线危害及其解决策略，以及如何通过 scoreboard 实现动态调度。此外，还探讨了ILP（指令级并行性）的概念和挑战，以及如何通过动态调度来克服数据危害，进一步提高系统的执行效率。 通过这个课程，学生将不仅理解计算机体系结构的理论基础，还能掌握实际设计和优化技术，包括处理硬件和软件之间的交互、提升系统性能以及应对并行计算中的问题。这样的教育背景将使他们能够适应快速发展的计算机科技领域，为未来在计算机硬件设计、操作系统开发、嵌入式系统工程等方面的工作做好准备。