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计算机体系结构原理与设计计算机组成CPU架构

共计 30 章节

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计算机体系结构的发展历程 · 层次结构 · 学习路径与课程目标

课程导入计算机体系结构的…

计算机组成与体系结构基础

冯·诺依曼结构 · 哈佛结构 · 指令集体系结构（ISA）的基本概念与…

计算机组成体系结构基础

数据表示与运算基础

定点数 · 浮点数（IEEE 754） · 原码反码补码

数据表示运算基础

数字逻辑与组合电路

逻辑门 · 布尔代数 · 组合逻辑电路（译码器

数字逻辑组合电路

时序逻辑与状态机

触发器 · 寄存器 · 计数器

时序逻辑状态机

指令系统设计

指令格式 · 寻址方式 · 操作码设计

指令系统设计指令格式

MIPS指令集详解

MIPS指令格式 · 各类指令（R型 · I型

MIPS指令集详解

CPU数据通路设计

单周期数据通路的组成 · 各部件连接方式 · 控制信号的作用

CPU数据通路设计

单周期CPU实现

基于MIPS的单周期处理器设计流程 · 关键路径分析与性能评估

多周期CPU设计

多周期数据通路划分 · 状态机控制 · 指令执行步骤分解

流水线原理

流水线基本概念 · 五级流水线（取指 · 译码

流水线原理流水线基本概念

流水线冒险与处理

结构冒险 · 数据冒险 · 控制冒险的检测与消除方法（转发

流水线冒险处理

超标量与多发射

超标量处理器 · 动态调度（Tomasulo算法） · 乱序执行的基本原理

超标量多发射

VLIW与向量处理器

超长指令字（VLIW）架构 · 向量处理器的特点与应用场景

VLIW向量处理器

存储层次结构

存储器层次（寄存器 · Cache · 主存

存储层次结构存储器层次

Cache映射方式（直接 · 组相联 · 全相联）

虚拟存储与内存管理

虚拟地址 · 页表 · TLB

虚拟存储内存管理

输入输出系统

I/O接口 · 中断机制 · DMA传输

输入输出系统I/O

并行处理与多核架构

并行计算模型 · 多核处理器 · 一致性协议（MESI）与同步机制

并行处理多核架构

GPU与异构计算

GPU架构特点 · CUDA编程模型 · CPU+GPU异构系统设计

GPU异构计算

硬件描述语言（Verilog/VHDL）基础

模块化设计 · 时序仿真 · 综合与实现流程

Verilog/VHDL硬件描述语言

基于Verilog的CPU设计实战

用Verilog实现单周期MIPS…

流水线CPU实战

在Verilog中实现五级流水线处理… · 处理冒险并测试性能

性能评测与优化

CPI · 时钟频率 · 吞吐量

性能评测优化

常见问题与调试技巧

CPU设计中的常见错误 · 仿真调试方法 · 逻辑分析仪使用

常见问题调试技巧

现代处理器架构案例

Intel酷睿 · ARM Cortex · RISC-V架构的对比与设计思想

现代处理器架构案…Intel

低功耗与可靠性设计

功耗来源 · 动态电压频率调整（DVFS） · 容错与冗余技术

低功耗可靠性设计

安全与可信计算

侧信道攻击 · 熔断与幽灵漏洞 · 安全处理器设计基础

安全可信计算

设计一个支持基本指令集的流水线CPU · 完成从需求分析到仿真验证的全流程

综合项目CPU

前沿趋势与未来架构

量子计算 · 类脑计算 · 可重构计算

前沿趋势未来架构