CS 05162高性能处理器体系结构

CS 05162高性能处理器体系结构安弘

在21世纪，处理技术的进步和计算机应用程序的变化促进了计算机体系结构的快速发展，从而导致计算机体系结构的研究内容和方法发生了巨大的变化. 互联网和多媒体应用赋予计算机体系结构新的含义，极大地扩展了计算机体系结构的研究内容. 现代计算机系统的硬件结构正在朝着系统的多核片上和多级并行处理的方向发展，从而形成了具有更强大功能和更广泛应用的系统. 尽管片上系统的物理资源大大增加，但是系统的实现也变得极为复杂. 单点架构技术已使芯片的功耗，设计复杂性和成本面临前所未有的困难. 系列问题. 为了适应这种变化的情况，许多一流大学都及时更新了计算机系统架构的课程和内容高性能计算机体系结构有哪些，并建立了“处理器架构”，“流处理器架构”，“网络处理器”. 系统”“结构”等计算机系统架构前沿课程扩展了传统计算机架构的研究内容，并专门讨论了该领域的最新研究主题.

同时，在“十一五”和“十一五”规划期间，高性能CPU芯片的设计已成为中国信息领域高科技发展战略目标的重中之重. 但是，目前中国很少有高级处理器架构设计师. 系统地教授“高性能处理器架构”课程，与讨论该课程的学术领域和相关主题，这将提高中国高性能CPU芯片技术的研究水平，并培养优秀的人才. 重要角色.

传统的处理器芯片体系结构主要使用冯·诺伊曼（von Neumann）结构模型，并使用指令级并行性（Instruction-Level Parallelism，ILP）来开发单线程单处理器芯片结构. 当前，使用ILP技术来提高处理器性能变得越来越困难. ILP技术的广泛采用使得当前处理器的设计复杂度越来越高，片上晶体管数量和功耗的增长远快于性能的增长. 未来，可以集成数十亿个晶体管的单片半导体技术和集成电路技术使下一代处理器架构的发展趋势采用单芯片多处理器（Chip Multiprocessor，CMP）结构，并使用多种类型的并行度: 数据级并行度（Data-Level Parallelism，DLP），线程级并行度（Thread-LevelParallelism高性能计算机体系结构有哪些，TLP）和指令级并行度. 处理器芯片架构设计的主要特征之一是在满足冲突的设计目标和高性能，低功耗的设计约束的同时，在维持通用处理能力的同时追求高性能和高效率的设计. 应用领域. 设备的可编程性和灵活性.

本课程侧重于未来半导体技术提供的功能，并讨论了高性能通用处理器和存储系统架构设计技术的一系列前沿问题，包括使芯片并行性和性能最大化的各种技术. 并讨论过程和应用程序对处理器和内存体系结构及其设计开发的影响. 重点关注片上多处理器和存储系统体系结构的关键技术问题. 本课程的目的是认识到下一代高性能处理器设计所面临的挑战和机遇，并探讨需要研究和解决的关键问题. 通过一个小型课程研究项目，评估一些有前途的建筑技术.

本课程面向对计算机科学，技术和电子工程领域的高级计算机系统结构研究感兴趣的硕士和博士生.

致谢: 该课程得到了2007-2008教育部英特尔高级课程建设项目的支持.

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