课程目标

在 C 级五级流水线的基础上,实现高性能处理器优化技术。

核心问题:如何让处理器跑得更快?

课程内容

第一部分:性能分析(3 章)

  1. 第 1 章:性能评估
  2. 第 2 章:性能瓶颈分析
  3. 第 3 章:性能计数器

第二部分:分支预测(4 章)

  1. 第 4 章:分支预测基础
  2. 第 5 章:两位饱和计数器
  3. 第 6 章:全局历史预测
  4. 第 7 章:BTB 和 RAS

第三部分:Cache 设计(5 章)

  1. 第 8 章:Cache 原理
  2. 第 9 章:直接映射 Cache
  3. 第 10 章:组相联 Cache
  4. 第 11 章:Cache 一致性
  5. 第 12 章:TLB 和虚拟内存

第四部分:乱序执行(4 章)

  1. 第 13 章:Tomasulo 算法
  2. 第 14 章:保留站设计
  3. 第 15 章:ROB 重排序缓冲
  4. 第 16 章:寄存器重命名

第五部分:综合项目(2 章)

  1. 第 17 章:性能优化实战
  2. 综合项目:超标量处理器

学习路径

性能分析 → 分支预测 → Cache → 乱序执行 → 超标量

前置要求

  • 完成 C 级课程
  • 掌握五级流水线设计
  • 理解数据冒险和控制冒险

预期成果

设计一个支持以下特性的高性能处理器:

  • 分支预测(准确率 > 85%)
  • 两级 Cache(L1 I-Cache + D-Cache)
  • 双发射超标量
  • 乱序执行(可选)

准备好挑战了吗?让我们开始吧!

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