高级计算机系统结构
第1章 量化设计与分析基础
- 计算机的分类类别
- 计算机系统结构定义和计算机的设计任务：指令集结构概念及要素
- 实现技术的趋势：技术发展的趋势
- 集成电路功耗的趋势：功耗的概念
- 可靠性：提高可靠性的方法
- 测量、报告和总结计算机性能：计算机主要性能指标
- 计算机设计的量化原则：Amdahl定律
第2章 指令系统原理与示例
- 指令集系统结构的分类：指令集系统的不同结构
- 存储器寻址：大小端模式及地址对齐
- MIPS系统结构：MIPS指令集结构
第3章 单周期MIPS处理器的设计
- add, sub, addi, subi, lw, sw, beq, j 每条指令在单周期处理器中的执行逻辑
- 上述指令的指令编码、代码、功能以及在单周期中的数据通路，条件分支指令的地址计算、单周期各功能部件的控制信号值判断
- 中断和异常的处理时机
第4章 流水线技术及指令级并行
- 流水线的概念、分类
- 流水线的时空图及性能指标计算
- add, sub, addi, subi, lw, sw, beq每条指令在5级流水线的执行过程
- 结构冒险、数据冒险和控制冒险的判断，以及需要暂停的时钟周期数的判断（控制冒险的解决性能依赖于分支地址计算阶段和分支条件判断阶段）
- 结构冒险、数据冒险和控制冒险的解决办法
- 流水线中处理中断和异常的方法
- 记分牌/Tomasulo动态调度算法
第5章 存储系统
- 存储器的分类和主要特点
- Cache的三种映像关系：全相联、直接映像、组相联
- 主存地址Tag、Index、块内偏移三个字段的计算
- Cache块的替换策略
- Cache的读写过程
- 平均访存时间和CPU时间的计算
- Cache失效率的类别，以及每种失效率的解决方法有哪些
- 虚拟地址到物理地址的转换过程，TLB表的原理和作用，与Cache的关系，访存时间的最好情况和最坏情况的判断
附录：可能用到的倍数单位
| 倍数 | 词头 | 符号 | 倍数 | 词头 | 符号 |
|---|---|---|---|---|---|
| 10^18 | 艾可萨 | E | 10^-1 | 分 | d |
| 10^15 | 拍它 | P | 10^-2 | 厘 | c |
| 10^12 | 太拉 | T | 10^-3 | 毫 | m |
| 10^9 | 吉咖 | G | 10^-6 | 微 | µ |
| 10^6 | 兆 | M | 10^-9 | 纳诺 | n |
| 10^3 | 千 | k | 10^-12 | 皮可 | p |
| 10^2 | 百 | h | 10^-15 | 飞母托 | f |
| 10 | 十 | da | 10^-18 | 阿托 | a |
1 GHz = 10^9 Hz
1s = 10^9 ns