计算机体系结构：现代计算机的发展与趋势

"该资源是关于计算机体系结构的教育材料，涵盖了从绪论到定量分析技术基础的内容。课程由周学海教授在中國科学技术大学计算机系讲授，包括60学时的授课，评分标准主要依赖于考试、小测验和平时作业。教材和主要参考书目提及了张晨曦等人的《计算机体系结构》以及John L. Hennessy和David A. Patterson的相关著作。课程还探讨了计算机食物链的概念，展示了1988年和1998年计算机行业的变化，强调了性能和价格如何影响计算机系统的发展。" 计算机体系结构是计算机科学中的核心领域，它研究如何设计和构建高效的计算系统。在这个领域的学习中，第一章通常会介绍一些基本概念和历史背景。在“引论”部分，讲师周学海提出了“计算机的食物链”这一概念，这是一个比喻，用来描绘计算机行业中不同层次的硬件和软件之间的关系，类似于自然界中的食物链，大型、复杂的系统依赖于小型、基础的部件。 1.1节中，周学海讨论了计算机食物链的变化原因。性能的提升是关键驱动力，这得益于电路技术的进步，如CMOS VLSI（互补金属氧化物半导体超大规模集成电路）技术的普及，它替代了早期的TTL（晶体管-晶体管逻辑）和ECL（发射极耦合逻辑），显著提升了器件性能并降低了成本。同时，计算机体系结构技术的发展，如RISC（精简指令集计算机）、Superscalar（超标量）、VLIW（非常长指令字）等，使得低端产品也能拥有更好的性能。此外，价格因素也起了重要作用，因为CMOS VLSI使得组件减少，系统规模缩小，开发周期缩短，成本降低，大规模生产进一步降低了单个产品的成本。 1.2节涉及“计算机体系结构的基本概念”，这部分通常会涵盖计算机的五级分层模型（硬件、微程序、操作系统、编译器和应用程序），以及CPU的基本组成，如寄存器、控制单元、算术逻辑单元等。还会讨论指令集架构（ISA）及其对系统性能的影响。 1.3节“定量分析技术基础”可能包括性能度量方法，如时钟周期、吞吐量、延迟、能效比等，以及如何通过这些指标来评估和比较不同的计算机设计。 课程的评分方式以考试为主，占80%，小测验和作业各占10%。这种评价方法鼓励学生全面理解和掌握课程内容，而不仅仅是临时记忆。 这个计算机体系结构的课程旨在让学生理解计算机系统的底层运作，以及如何通过技术创新和优化设计来提高性能和降低成本。通过深入学习，学生将能够分析和设计更高效、更适应市场需求的计算机系统。