课件计算机体系结构

一、知识点
1. 流水线的动态调度
二、重点与难点
1. 数据竞争竞争的动态调度 ※Tomasulo动态调度算法与保存站思想的引入；
Tomasulo算法的几级流水步骤、基本硬件结构、组成信息。 2. 控制冲突的硬件预测
转移预测器思想的引入与两位转移预测方案的优先状态图
三、应记住的一些的概念 1. 什么是寄存器换名? 2. 什么是Tomasulo算法? 3. 什么是硬件转移预测与转移预测缓冲器？ 4. 什么是（1,1）维转移预测器与（m,n）维预测器？
本章要点：介绍指令集的设计原则、操作系统和编译 方法与系统结构的相互关系、指令系统的测量方法、 简要介绍RISC设计思想。
第 四 讲（3周）
一、知识点 1. 计算机指令集的设计原则
2006年9月12日
二、重点与难点 1. 理解指令的分类、指令设计的原则、操作数的确定、寻址方式和
指令长度的确定。
三、应记住的一些的概念 1. 什么是基本指令、专用指令与特权指令? 2. 什么是GPR型计算机? 3. 什么是存储器地址、I/O地址、寄存器地址? 4. 什么是寻址方式?
三、应记住的一些的概念来自1. 什么是控制竞争? 2. 什么是延时槽? 3. 什么是精确中断? 4. 什么是完全流水与非完全流水? 5. 什么是乱序?
第 十二 讲（9周）
2006年11月2日
一、知识点
1.流水线的动态调度
二、重点与难点
1. 数据竞争竞争的动态调度
※记分牌的几级流水步骤、基本结构、组成信息与数据结构； ※Tomasulo动态调度算法与保存站思想的引入； Tomasulo算法的几级流水步骤、基本硬件结构、组成信息。
2. 理解降低失配率、缩短命中时间、减少失配损失(①加快写失配操 作；②加快读失配操作；③非阻塞Cache；④两级Cache)、Cache的一致性问 题。
三、应记住的一些的概念
1. 什么是直写（write through）与回写（write back）？ 2. 什么是“干净的”行、“脏的”行与“脏位”（“修改位”） ？ 3. 什么是写停顿延迟（write stall）? 4. 什么是一致Cache(unified Cache)与混合Cache(mixed Cache)?
本章要点：介绍计算机设计者的任务、计算机 性能评价和计算机成本的构成。
第 三 讲（2周）
2006年9月12日
一、知识点 1. 构成计算机的成本组合 2. 用系统结构知识选购计算机
二、重点与难点 1. 了解器件成本、直接成本、间接成本、报价单价格。 2. 了解用系统结构知识(多余的功能是浪费、针对应用范围选择程序、考虑
2. 控制冲突的硬件预测 转移预测器思想的引入与两位转移预测方案的优先状态图
三、应记住的一些的概念
1. 什么是流水线静态调度与流水线动态调度?
2. 什么是乱序发射? 3. 什么是记分牌？ 4. 什么是窗口、逆相关、输出相关与名称相关？ 5. 什么是转移预测缓冲器？
第 十三 讲（10周）
2006年11月7日
5. 什么是指令级并行性（ILP）与线性基本块？
第 十四 讲（11周）
2006年11月14日
一、知识点 1. 高级流水线——进一步开发指令集的并行处理 2. 非线性流水线
二、重点与难点 1. 多发射处理器、编译支持指令级并行性开发、 在硬件支持下进一步开发并行性、超级流水线 。 2. 非线性流水线
第4章 流水线技术
1. 流水线处理的基本原理 2. 流水线工作的主要障碍—流水线竞争 3. 多周期操作的流水线策略 4. 流水线的动态调度 5. 高级流水线—进一步开发指令集的并行处理 6. 非线形流水线
本章要点：流水线技术基础和高级流水线技术两大部分。
基础技术包括流水线处理的基本原理和流水线的动态调度、 指令级并行性的开发和非线形流水线等内容。
三、应记住的一些的概念 1. 什么是超标量流水线处理器(SP)与超长指令字(VLIW)处理技术? 2. 什么是相关性分析、软件流水与路径调度? 3. 什么是投机？ 4. 什么是超级流水线(superpipeline)技术？
5. 什么是预约表？
第5章 存储器层次结构
1. 存储器层次结构的基本概念 2. Cache/主存存储器层次结构 3. 改进Cache/主存性能的技术 4. 主存的组织方式 5. 虚拟存储器 6. 基于程序行为特性的优化技术
整机性能与发展趋势、性价比和承受能力)选购计算机。
三、应记住的一些的概念 1. 什么是器件成本? 2. 什么是直接成本? 3. 什么是间接成本? 4. 什么是报价单价格?
第2章 指令集的设计
1. 指令集的设计原则 2. 操作系统、编译方法和系统结构的
相互影响
3. 指令系统的测量计方法算机处理器 4. RISC设计思想 设计的蓝图
1. 中断数据通路 2. 硬连线控制设计、微程序控制的实现方法、微程序的控制改造。
二、重点与难点 1.了解中断。 2.了解硬连线控制设计、微程序控制的实现方法与微程序的控制改
造。
三、应记住的一些的概念
1. 什么是同步中断与异步中断? 2. 什么是用户请求的中断与强迫中断? 3. 什么是用户可屏蔽中断与不可屏蔽中断? 4. 什么是指令运行中产生的中断与指令间产生的中断？ 5. 什么是A/J 格式与T/M/B格式?
第 十一 讲（9周）
2006年10月31日
一、知识点
1. 流水线工作的主要障碍—流水线竞争 2. 多周期操作的流水线策略
二、重点与难点
1. 由资源缺乏引起的资源竞争,导致指令形成重叠执行的结构竞争; 由指令间数据相关而引起的数据竞争； 由程序指针PC值的改变而引起的控制竞争；
2. 基本流水线的扩展、长延时流水线的竞争及其消除
本章要点：介绍输入/输出设备类型、输入/输出子系统
的控制方法、总线、输入/输出子系统性能测量冗余磁盘阵 列(RAID)技术。
第 十八 讲（13周）
一、知识点
2006年11月30日
1. 输入/输出设备类型
二、重点与难点
1.了解数据表示设备、网络通讯设备、存储设备、廉价磁 盘冗余阵列。
三、应记住的一些的概念
1. 什么是数据表示设备？
2. 什么是网络通讯设备？
3. 什么是存储设备？
4. 什么是RAID？
第 十九 讲（14周）
一、知识点
1. I/O子系统的控制方式 2. 总线
二、重点与难点
第 九 讲（7周）
2006年10月19日
一、知识点 1. 流水线处理的基本原理
二、重点与难点
1. 掌握流水线处理的基本结构与时空图； 线性流水线和非线性流水线的区别； 流水状态图与流水的功能状态图。
三、应记住的一些的概念
1. 什么是流水线技术？ 2. 什么是流水级或流水节拍？ 3. 什么是流水线工作的三个阶段？ 4. 什么是操作部件级、指令级与处理器级流水线？ 5. 什么是单功能流水线与多功能流水线？ 6. 什么是静态流水线与动态流水线？ 7. 什么是标量流水线与向量流水线？ 8. 什么是线性流水线与非线性流水线？
第 十七 讲（13周）
2006年11月28日
一、知识点
1. 改进Cache/主存性能的技术 2. 主存的组织方式 3. 虚拟存储器 4. 基于程序行为特性的优化技术
二、重点与难点
1. 理解降低失配率、缩短命中时间、减少失配损失、Cache的一致性问题。 2. 了解单体单字主存结构、单体多字主存结构、多体交叉主存结构、无冲突模块 访问。 3. 了解虚拟存储器与Cache/主存存储层次的差别、虚拟存储器设计的基本问题、 存储共享和保护、虚拟存储器实例。 4. 了解指令预取缓冲器、寄存器和寄存器窗口。
1. 理解存储器的基本性能参数、存储器层次结构的基本原理、性能 及对CPU设计的影响与设计的基本问题。
2. 重点掌握Cache/主存的映象方式、Cache/主存的映象机构、 Cache/主存的替换策略、Cache/主存的写策略
三、应记住的一些的概念
1. 什么是存储器性能参数的三个方面（容量、速度和价格）? 2. 什么是块、命中率、失配率、命中时间、失配损失? 3. 什么是平均存储访问时间（AMT＝HT＋M×MP）？ 4. 什么是标志存储器？
本章要点：存储器层次结构的基本概念、Cache、主存和虚
存等基础部分和改进Cache/主存性能的新技术，最后以Alpha 机存储系统为实例综合介绍存储系统的工作过程。
第 十五 讲（11周）
2006年11月16日
一、知识点
1. 存储器层次结构的基本概念 2. Cache/主存存储器层次结构
二、重点与难点
课件计算机体系结构
第1章 计算机设计基础
一个计算机设计者首先应该知道：设计一台计算机应经过哪几个过程，首先 应做什么工作，一台计算机应有怎样的功能，如何评价这些功能，以及一台计算 机的成本构成。
1. 计算机设计者的任务 2. 计算机性能评价 3. 构成计算机的成本组合 4. 用系统结构知识选购计算机
第 六 讲（4周）
一、知识点 1. 指令系统的测量方法 2. RISC的设计思想
2006年9月26日
二、重点与难点 1. 了解测量的作用、测量项目、测量方法和测量举例。 2. 理解RISC设计的起源、RISC设计的原则。
三、应记住的一些的概念 1. 什么是动态测量与静态测量? 2. 什么是CISC计算机与RISC计算机? 3. 什么是软件危机? 4. 什么是“Simple is fast”和“Small is fast ” ?
2006年10月10日
二、重点与难点 1. 以RISC样机指令集为例理解处理器数据通路和指令执行原理 2. 掌握硬连线控制、微程序控制。
三、应记住的一些的概念 1. 什么是CPU的CPI与时钟频率? 2. 什么是数据通路及控制器? 3. 什么是控存？