北京大学计算机体系结构讲义：性能与成本分析

"这是一份来自北京大学计算机科学技术系和微处理器研究开发中心的计算机体系结构讲义，由程旭教授主讲。这份资料主要涵盖了计算机工程化方法论、技术趋势评估、现有系统的瓶颈分析、基准程序和模拟设计等多个重要主题。" 在计算机体系结构的学习中，首先要理解的是高等计算机系统结构的基础概念，这是深入研究体系结构的前提。程旭教授强调了评估现有系统的重要性，包括识别系统的瓶颈，以及使用基准程序和踪迹来衡量性能。基准程序（Benchmarks）是衡量处理器性能的标准工具，它们反映了真实世界的软件负载，而踪迹则记录了程序执行的具体行为。频度（Mixes）则关注不同操作的出现频率，这对于优化设计至关重要。 讲义中提到了多种性能指标，如成本（Cost）、延迟（Delay）、大小（Area）和功率（Power）。这些因素在设计过程中需要综合考虑，因为它们直接影响到芯片的制造成本和能效。模拟（Simulation）在多个层面进行，从指令集架构（ISA）到门级（Gate）再到电路级（Circuit），确保设计方案的可行性。同时，排队论（Queuing Theory）被用来预测系统性能，而经验知识（Rules of Thumb）和基本原则（Fundamental Laws）则提供了设计上的指导。 性能和成本是衡量系统优劣的两个关键因素。执行时间、响应时间和延迟是评价性能的基本指标，它们通常以纳秒等时间单位衡量。吞吐率（Throughput）和带宽（Bandwidth）则反映了系统处理数据的速度。例如，以飞机作为类比，波音747和协和飞机的速度差异体现了不同系统处理任务的能力和效率，乘客数量则可以类比为系统处理并发任务的能力。 这份讲义深入探讨了计算机体系结构设计的各个方面，从理论到实践，为学生和研究人员提供了一个全面的视角，对于想要深入了解计算机体系结构的人来说，是一份宝贵的参考资料。