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本课程属于：148-NPU指令集与加速器架构 AI智能与边缘计算工程 · 共 7 门相关课程，组合学习更完整。
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NPU指令集设计从入门到精通

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 核心概念 · 整体框架
课程导入学习目标
02
NPU基础架构
NPU的硬件组成 · 计算单元 · 存储层次
NPU基础架构
03
指令集设计原理
指令集的基本概念 · 分类（RISC/CISC） · 设计原则与权衡
指令集设计原理指令集的基本概念
04
NPU指令集特点
面向矩阵运算 · 向量运算 · 卷积
NPU指令集特点
05
指令编码格式
操作码 · 寄存器字段 · 立即数
指令编码格式操作码
06
数据类型与精度
FP32/FP16/BF16/INT…
数据类型精度
07
寄存器与状态
通用寄存器 · 向量寄存器 · 标量寄存器
寄存器状态
08
寻址模式
立即数 · 寄存器直接 · 基址偏移
寻址模式立即数
09
算术指令设计
加法 · 乘法 · 乘加（MAC）
算术指令设计加法
10
向量指令设计
向量加载/存储 · 向量算术 · 向量比较
向量指令设计向量加载
11
矩阵指令设计
矩阵乘 · 矩阵加 · 矩阵转置
矩阵指令设计矩阵乘
12
控制流指令
分支 · 跳转 · 循环
控制流指令分支
13
访存指令设计
全局内存 · 共享内存 · 本地内存的加载/存储
访存指令设计全局内存
14
同步与通信指令
栅栏（barrier） · 同步 · 线程间通信
同步通信指令
15
特殊功能指令
激活函数（ReLU · Sigmoid） · 归一化
特殊功能指令ReLU
16
指令集扩展
可扩展指令集架构（ISA）设计 · 自定义指令 · 扩展接口与兼容性
指令集扩展ISA
17
指令集模拟器
如何构建指令集模拟器 · 验证指令语义 · 性能分析工具
指令集模拟器如何构建指令集模…
18
汇编器与编译器
指令集到汇编的映射 · 编译器后端如何生成NPU指令 · 优化策略
汇编器编译器
19
指令调度与流水线
指令级并行 · 流水线设计 · 冒险处理
指令调度流水线
20
指令集性能评估
基准测试（Benchmark） · 性能指标（吞吐量 · 延迟
指令集性能评估Benchmark
21
案例实战
设计一个简单的NPU指令集 · 包括指令编码 · 模拟器实现和简单程序运行
案例实战NPU
22
案例实战
实现矩阵乘法指令集扩展 · 并编写汇编程序完成矩阵乘运算
案例实战实现矩阵乘法指令…
23
案例实战
设计一个支持卷积神经网络的指令集子集 · 并模拟运行一个简单CNN层
案例实战设计一个支持卷积…
24
案例实战
为NPU指令集编写编译器后端 · 将C语言子集编译为NPU汇编
案例实战NPU
25
常见问题
指令集设计中的陷阱（如数据冒险 · 控制冒险 · 资源冲突）及解决方案
常见问题指令集设计
26
常见问题
如何平衡指令集复杂度与硬件实现成本 · 以及功耗和面积优化
常见问题如何平衡指令集复…
27
常见问题
指令集兼容性与演进策略 · 如何保持向后兼容并支持新特性
常见问题指令集兼容性
28
综合提升
从指令集到系统级优化 · 结合软硬件协同设计 · 提升整体AI性能
综合提升从指令集到系统级…
29
综合提升
前沿NPU指令集架构分析（如NVID… · Google TPU · 华为达芬奇）
综合提升NPU
30
综合提升
课程总结 · 项目实战（设计一个完整NPU指令集并… · 未来趋势与学习路径
综合提升课程总结