计算机体系结构

体系结构研究程序可见的机器接口，以及实现这些接口的处理器、存储层次和互连系统。指令集规定机器必须产生什么结果，微体系结构决定如何执行；性能、能耗、面积和兼容性限制可采用的实现。

目录

1. 机器接口与性能度量
2. 指令、数据表示与函数调用
3. 数据通路与流水线
4. 乱序执行与分支预测
5. 缓存、主存与地址翻译
6. 多核、一致性与存储模型
7. 向量、GPU 与性能上界
8. 体系结构实验与综合分析

先修知识与约定

需要 C 语言、二进制补码、基本数字逻辑和线性代数常识。指令示例采用 RISC-V 风格，省略与论点无关的编码细节；缓存、流水线和时序题中的参数是教学模型，不代表所有处理器。

参考课程

MIT 6.823 Computer System Architecture，2005 年秋季教学大纲涵盖指令集、流水线、缓存与虚拟内存、乱序超标量、向量、多线程、多处理器和存储模型。

本讲义按程序接口、单核执行、存储、并行四个方面组织这些主题，先建立性能计算方法，再讨论优化机制的适用条件。RISC-V 与 GPU 例子用于说明现代实现，不是对原课程的逐讲翻译。