加州大学计算机结构教程：MIPS下的内存层次与比较

加州大学计算机系的计算机结构教程深入探讨了计算机系统的基础组成部分，特别是以MIPS为例展开讲解，对于想要了解和准备进入美国计算机科学领域学习的学生来说，这是一份极具价值的学习资料。课程的核心章节集中在内存层次结构上，这是理解计算机性能和效率的关键。 第五章"MemoryHierarchy"首先阐述了当前计算机架构的大局观，指出计算机由五大经典组件构成：程序、数据、内存、访问模式以及读写权限。其中，内存被划分为两种主要类型——顺序访问的随机存取存储器（SRAM）和数据刷新的动态随机存取存储器（DRAM）。SRAM以其高速读写（0.5-2.5ns）著称，每个单元需要4到6个晶体管，但面积较大、能耗高且成本昂贵，每GB价格在2000至5000美元之间。相比之下，DRAM虽然速度较慢（50-70ns），但利用单个晶体管和电容存储，具有较低的能耗、较小的面积，且垂直构建的单元使得成本显著降低，每GB的价格在20到275美元左右。 处理器与内存之间的性能差距，即所谓的"Processor-DRAM Memory Gap"，是设计者必须考虑的一个挑战。为了优化系统性能，工程师们通常会采用多种层次的内存设计，包括缓存（L1、L2、L3等）来缩短数据访问时间，同时利用更快速的内存技术来弥补处理器和主内存之间的差距。这种设计策略旨在平衡速度和成本，确保计算任务的高效执行。 通过加州大学计算机系的这门教程，学习者可以掌握内存体系结构的基本原理，理解如何在硬件层面优化程序性能，这对于任何希望在信息技术领域取得成功的专业人士来说都是必不可少的知识基础。