计算机体系结构：现代计算机系统的发展趋势

"这篇资料是关于计算机体系结构的课程介绍，由周学海在中国科学技术大学计算机系教授。课程包括60学时，分为每次三节课的教学，并通过考试、小测验和作业进行评估。推荐的教材和参考书目涉及张晨曦等人的《计算机体系结构》以及John L. Hennessy和David A. Patterson的相关著作。课程内容涵盖计算机体系结构的基本概念、定量分析技术基础，以及探讨计算机系统的发展趋势。通过计算机食物链的演变，展示了性能和价格如何影响计算机行业的发展，特别强调了CMOS VLSI技术在提升性能和降低成本方面的贡献，以及RISC、Superscalar、VLIW和RAID等技术的应用。" 计算机体系结构是计算机科学中的核心领域，它涉及到计算机硬件和软件之间的接口设计。这个领域的研究不仅关注如何构建更高效的处理器，还包括内存系统、输入/输出系统以及它们如何协同工作以实现高性能计算。在这个课程中，周学海教授将引导学生深入理解计算机体系结构的基础，包括指令集架构（ISA）、微架构设计、存储层次结构和并行处理技术。 课程内容的第一部分是绪论，将讨论计算机食物链的概念，这是一个形象化的比喻，用于描绘计算机行业的生态，其中高性能系统通常依赖于底层技术的进步。例如，1988年到1998年间的食物链变化反映了技术的快速发展，如CMOS VLSI技术取代了旧的TTL和ECL技术，带来了性能的提升和成本的降低。 CMOS（互补金属氧化物半导体）VLSI技术是现代集成电路制造的关键，它允许在单个芯片上集成大量的晶体管，从而提高计算能力，同时降低功耗和成本。这种技术的普及使得计算机的性能得以大幅提升，同时催生了RISC（精简指令集计算机）、Superscalar（超标量处理）、VLIW（Very Long Instruction Word，超长指令字）等技术的发展，这些技术进一步优化了处理器的执行效率。 此外，课程还将探讨价格因素如何影响计算机体系结构的设计。随着开发周期的缩短、大规模生产的实现，以及系列机概念的应用，计算机变得更加普及且服务成本降低，这都促进了计算机行业的快速发展。 "未来的热点之一-计算机体系结构"这个课程将全面覆盖计算机体系结构的基础理论、设计原则和最新发展，为学生提供一个理解和掌握计算机硬件和软件交互的坚实基础。通过学习，学生不仅能了解到计算机性能的提升是如何通过技术进步实现的，还能洞悉这个领域的未来发展趋势。