职称:Ph.D, Prof.
单位:许昌学院
部门:信息工程学院
主讲教师:杜根远(GenyuanDu)
教师团队:共5位
| 学校: | Xuchang University |
| 开课院系: | College of Information Engineering |
| 专业大类: | Computer Science |
| 开课专业: | Computer Science and Technology |
| 课程负责人: | Genyuan Du |
| 课程英文名称: | Computer Architecture |
| 课程编号: | 500169 |
| 学分: | 4 |
| 课时: | 54 |
本课程为河南省线上线下混合式一流课程(2022);许昌学院双语课程(2021);许昌学院一流本科课程(2021)。
计算机系统结构是计算机科学与技术专业的一门专业任选课程,课程主要介绍计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本方法。具体包括:计算机系统结构的基本概念及定量分析基础,计算机指令集的结构与设计,流水线及其性能分析、相关和冲突及其解决办法,存储系统的基本概念及原理分析,总线、通道处理机及其流量分析,互连函数、互连网络的结构参数与性能指标,多处理机基本知识,多核系统结构等。
通过本课程的学习,使学生能够具体地分析和理解计算机系统结构,了解计算机系统结构设计方法和分析方法;研究软、硬件功能分配以及如何最佳、最合理地实现分配给硬件的功能;启发学生对计算机系统结构的特点及主要技术难点有较深刻领会和掌握,并通过文献阅读和专题讨论提高计算机系统分析与设计的能力。计算机系统结构课程是计算机组成原理、操作系统等课程的延伸和扩展,同时为毕业设计等后续课程做准备。
通过计算机系统结构课程的学习和训练,学生能够达到以下目标:
目标1:了解和掌握计算机的系统结构、组成和实现的相互关系、相互影响,理解和把握计算机系统全局的概念,掌握系统结构中的一些量化分析方法。
目标2:理解和掌握计算机整体结构,软、硬件的功能分配和划分的理论及方法,具备计算机系统分析、设计与优化的能力,具备对计算机完整系统结构和性能评价的能力。
目标3:理解和掌握计算机系统中指令系统特点及设计准则、存储层次设计准则、I/O系统设计准则、数据并行处理方法等概念、结构和方法,具备指令处理性能优化、存储层次优化、I/O系统性能分析、数据并行处理方法性能优化分析等优化能力。
(This course is a study of the evolution of computer architecture and the factors influencing the design of hardware and software elements of computer systems. Topics may include: instruction set design; processor micro-architecture and pipelining; cache and virtual memory organizations; protection and sharing; I/O and interrupts; in-order and out-of-order superscalar architectures; VLIW machines; vector supercomputers; multithreaded architectures; symmetric multiprocessors; memory models and synchronization; embedded systems; and parallel computers.)1. 形象化教学
•动画解析•关联类比•交互模拟
2. 抽象化教学
(1)自顶向下逐层展开 & 黑匣子方法;本课程强调学生从整体、系统的角度来看问题;
(2)Learning by Abstracting (vs.Learning by Doing)
3. Learning by Teaching
4. 启发式教学
5. 探究性学习和研究性学习
6. 讨论式教学
1. 学校多媒体教室及案例教室;
2. 河南省计算机实验中心;
3. 河南省偏振感知与智能信号处理国际联合实验室;
4. 河南省新工科实习实践基地;
5. 河南省一流本科专业建设点--计算机科学与技术;
6. 图书馆电子数据库;校园网络(教育网)。
河南省线上线下混合式一流课程(2022);许昌学院双语课程(2021);许昌学院一流本科课程(2021)。
计算机系统结构课程教学总体上达到了教学目标,课程目标达成情况较好。采用混合式线上线下灵活教学的方式,学生对知识的掌握较好,整体对教学目标的实现有所促进。
1.《Computer Architecture:A Quantitative Approach(原书第5版)》,John L. Hennessy & David A. Patterson著,机械工业出版社
2. http://inst.eecs.berkeley.edu/~cs152/ (美国UC Berkeley Computer Architecture and Engineering)
3. http://www.eceNaNu.edu/~ece447/ ( Carnegie Mellon Introduction to Computer Architecture )
4.(美)帕特森,(美)亨尼斯 著,王党辉等译。计算机组成与设计:硬件/软件接口(原书第7版)
5. (美)布赖恩特(Bryant,R.E.).深入理解计算机系统,机械工业出版社,2018年出版
6. Patterson, D. A., and J. L. Hennessy. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, 3rd ed. San Mateo, CA: Morgan Kaufman, 2004.
Grades will be based on the five quizzes, not equally weighted.
n Reading &Oral Report ~10%
n Writean summarize, no less than 2000 words
n Assignments ~10%
n Test with Class ~10%
n Experiment ~10%
n Final examination ~60%
1. 如何学好计算机系统结构
按照要求观看视频、完成作业讨论、章节测试、独立完成实验,就能提升自己的硬件能力,克服畏惧心理。
2. 如何学习计算机系统结构
1)需要有计算机组成原理基础;
2)及时完成每章节的线上作业;
3)要做实验。
| 课程章节 | | 文件类型 | | 修改时间 | | 大小 | | 备注 | |
| 1.1 Basic Information |
视频
.mp4
|
2024-03-24 | 75.50MB | ||
|
视频
.mp4
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2024-03-24 | 64.72MB | |||
|
图书
.book
|
2024-03-24 | 230.00Byte | |||
|
文档
.pdf
|
2024-03-24 | 1.32MB | |||
| 1.2 Computer Architecture Overview |
视频
.mp4
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2023-01-24 | 54.94MB | ||
|
视频
.mp4
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2023-01-24 | 62.97MB | |||
|
视频
.mp4
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2023-01-24 | 54.17MB | |||
|
文档
.pdf
|
2023-01-24 | 6.76MB | |||
| 1.3 Learning Resource |
文档
.pdf
|
2020-02-26 | 5.65MB | ||
| 2.1 Preview Contents |
视频
.mp4
|
2023-01-24 | 98.45MB | ||
|
图书
.book
|
2023-01-24 | 230.00Byte | |||
| 2.2 计算机系统设计的内容 |
文档
.pdf
|
2023-01-24 | 3.61MB | ||
|
视频
.mp4
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2023-01-24 | 26.26MB | |||
|
视频
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|
2023-01-24 | 71.03MB | |||
|
文档
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|
2023-01-24 | 609.64KB | |||
|
视频
.mp4
|
2023-01-24 | 42.72MB | |||
|
视频
.mp4
|
2023-01-24 | 28.39MB | |||
| 2.3.1 加快经常性事件 |
视频
.mp4
|
2023-01-24 | 27.14MB | ||
|
文档
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2023-01-24 | 675.60KB | |||
| 2.3.2 Amdahl定律 |
视频
.mp4
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2023-01-24 | 39.68MB | ||
|
文档
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|
2023-01-24 | 667.45KB | |||
| 2.3.3 CPU性能公式 |
视频
.mp4
|
2023-01-24 | 73.50MB | ||
|
文档
.pdf
|
2023-01-24 | 1002.23KB | |||
| 2.3.4 程序局部性原理 |
视频
.mp4
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2023-01-24 | 16.72MB | ||
|
文档
.pdf
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2023-01-24 | 522.37KB | |||
| 2.4 计算机系统的性能评价 |
视频
.mp4
|
2022-05-05 | 27.49MB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-05-05 | 1000.98KB | |||
| 2.5 对冯·诺依曼结构的改进 |
视频
.mp4
|
2022-05-05 | 38.52MB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-05-05 | 1.41MB | |||
| 2.6 提高并行性的技术途径 |
视频
.mp4
|
2021-05-09 | 50.92MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-05-09 | 1.08MB | |||
| 2.7 Test |
作业
.work
|
2020-02-26 | -- | ||
| 3.1 Preview Contents |
图书
.book
|
2022-12-04 | 230.00Byte | ||
| 3.2 Instruction system structure classification |
视频
.mp4
|
2021-03-25 | 57.17MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-03-25 | 1.27MB | |||
| 3.3 Addressing mode |
视频
.mp4
|
2022-01-01 | 34.29MB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-01-01 | 696.03KB | |||
| 3.4 Functional design of instruction system |
视频
.mp4
|
2021-03-25 | 47.39MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-03-25 | 502.24KB | |||
| 3.5 Operand type and size |
视频
.mp4
|
2021-06-17 | 17.69MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-06-17 | 412.05KB | |||
| 3.6 Design of instruction format |
视频
.mp4
|
2021-06-17 | 12.57MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-06-17 | 390.30KB | |||
| 3.7 MIPS instruction set structure |
视频
.mp4
|
2021-03-25 | 39.97MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-03-25 | 799.48KB | |||
| 3.8 Test |
作业
.work
|
2020-09-10 | -- | ||
| 4.1 Preview Contents |
图书
.book
|
2022-12-04 | 230.00Byte | ||
| 4.2 Basic concepts of pipeline |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 54.76MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 891.90KB | |||
| 4.3 Pipeline classification |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 32.72MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 399.59KB | |||
| 4.4 Pipeline performance index(1) |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 30.57MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 347.88KB | |||
| 4.5 Pipeline performance index(2) |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 55.46MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 906.05KB | |||
| 4.6 Nonlinear pipeline scheduling |
文档
.pdf
|
2023-03-23 | 389.43KB | ||
| 4.7 Pipeline hazards |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 50.83MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 593.06KB | |||
| 4.8 Test(1) |
作业
.work
|
2020-03-10 | -- | ||
| 4.9 Pipeline collision(1) |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 81.91MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 1.94MB | |||
| 4.10 Pipeline collision(2) |
视频
.mp4
|
2021-12-23 | 68.91MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-12-23 | 1.40MB | |||
| 4.11 Pipeline implementation(1,2) |
文档
.pdf
|
2020-03-19 | 345.17KB | ||
| 4.12 Test(2) |
作业
.work
|
2020-03-17 | -- | ||
| 5.1 向量处理方式 |
文档
.pdf
|
2022-06-04 | 645.14KB | ||
|
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 637.42MB | |||
| 5.2 向量处理机的结构 |
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 676.59MB | ||
| 5.3 提高向量处理机性能的主要技术 |
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 555.48MB | ||
| 5.4 向量处理机性能评价 |
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 609.04MB | ||
| 5.5 向量处理机实例 |
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 690.10MB | ||
| 5.6 Test |
作业
.work
|
2021-04-04 | -- | ||
| 6.1 指令级并行的概念 |
文档
.pdf
|
2022-06-04 | 189.24KB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-06-04 | 961.73KB | |||
|
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 780.87MB | |||
| 6.2 指令的动态调度 |
文档
.pdf
|
2022-06-04 | 554.87KB | ||
|
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 570.57MB | |||
| 6.3 动态分支预测技术 |
文档
.pdf
|
2022-06-04 | 382.49KB | ||
|
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 855.10MB | |||
| 6.4 多指令流出技术 |
视频
.mp4
|
2022-06-04 | 718.34MB | ||
| 6.5 Test |
作业
.work
|
2021-04-22 | -- | ||
| 7.1 Preview Contents |
图书
.book
|
2020-03-25 | 230.00Byte | ||
|
文档
.pdf
|
2020-03-25 | 1.76MB | |||
| 7.2 Storage system hierarchy |
视频
.mp4
|
2022-01-01 | 60.21MB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-01-01 | 1.37MB | |||
| 7.3 Cache基本知识(1) |
视频
.mp4
|
2020-04-07 | 31.82MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-07 | 735.96KB | |||
| 7.4 Cache基本知识(2) |
视频
.mp4
|
2020-04-07 | 40.31MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-07 | 475.65KB | |||
| 7.5 Cache基本知识(3) |
视频
.mp4
|
2020-04-07 | 46.85MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-07 | 450.15KB | |||
| 7.6 Cache性能分析 |
视频
.mp4
|
2022-05-05 | 86.37MB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-05-05 | 218.83KB | |||
|
视频
.mp4
|
2022-05-05 | 27.72MB | |||
| 7.7 Test(1) |
作业
.work
|
2020-03-25 | -- | ||
| 7.8 降低Cache不命中率(1) |
视频
.mp4
|
2022-05-05 | 64.86MB | ||
|
文档
.pdf
|
2022-05-05 | 504.69KB | |||
| 7.9 降低Cache不命中率(2) |
视频
.mp4
|
2021-04-26 | 36.54MB | ||
|
文档
.pdf
|
2021-04-26 | 263.07KB | |||
| 7.10 减少Cache不命中开销 |
视频
.mp4
|
2020-04-08 | 78.07MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-08 | 538.98KB | |||
| 7.11 Test(2) |
作业
.work
|
2020-04-08 | -- | ||
| 7.12 减少命中时间 |
视频
.mp4
|
2020-04-14 | 34.78MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-14 | 357.85KB | |||
| 7.13 并行主存系统 |
视频
.mp4
|
2020-04-14 | 33.71MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-14 | 324.64KB | |||
| 7.14 虚拟存储器 |
视频
.mp4
|
2020-04-15 | 46.56MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-15 | 1.16MB | |||
| 7.15 Test(3) |
作业
.work
|
2020-04-15 | -- | ||
| 8.1 Preview Contents |
图书
.book
|
2020-04-23 | 230.00Byte | ||
| 8.2 Basic concepts of I / O system |
视频
.mp4
|
2020-04-29 | 52.12MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-29 | 724.39KB | |||
| 8.3 RAID |
视频
.mp4
|
2020-04-29 | 66.51MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-29 | 523.17KB | |||
| 8.4 Bus |
视频
.mp4
|
2020-04-29 | 66.53MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-04-29 | 1.42MB | |||
| 8.5 Test(1) |
作业
.work
|
2020-04-29 | -- | ||
| 8.6 Channel processor |
视频
.mp4
|
2020-05-08 | 75.62MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-08 | 332.96KB | |||
| 8.7 I/O and OS |
视频
.mp4
|
2020-05-02 | 40.90MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-02 | 592.47KB | |||
| 8.8 Test(2) |
作业
.work
|
2020-05-02 | -- | ||
| 9.1 Preview Contents |
图书
.book
|
2020-05-11 | 230.00Byte | ||
| 9.2 互连网络的基本概念 |
视频
.mp4
|
2020-05-17 | 100.36MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-17 | 523.03KB | |||
| 9.3 互连网络的结构参数与性能指标 |
视频
.mp4
|
2020-05-17 | 39.12MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-17 | 185.31KB | |||
| 9.4 互连函数 |
视频
.mp4
|
2020-05-17 | 131.15MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-17 | 389.61KB | |||
| 9.5 Test(1) |
作业
.work
|
2020-05-13 | -- | ||
| 9.6 静态互连网络 |
视频
.mp4
|
2020-05-17 | 81.45MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-17 | 774.00KB | |||
| 9.7 动态互连网络 |
视频
.mp4
|
2020-05-17 | 45.46MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-17 | 284.42KB | |||
| 9.8 消息传递机制 |
文档
.pdf
|
2020-05-17 | 394.78KB | ||
| 9.9 Test(2) |
作业
.work
|
2020-05-20 | -- | ||
| 10.1 Preview Contents |
图书
.book
|
2020-05-25 | 230.00Byte | ||
| 10.2 多处理机概念 |
视频
.mp4
|
2020-05-25 | 58.60MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-25 | 365.38KB | |||
| 10.3 对称式共享存储器 |
视频
.mp4
|
2020-05-25 | 42.87MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-25 | 279.57KB | |||
| 10.4 分布式共享存储器 |
视频
.mp4
|
2020-05-25 | 62.03MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-25 | 285.92KB | |||
| 10.5 Test(1) |
作业
.work
|
2020-05-25 | -- | ||
| 10.6 同步 |
视频
.mp4
|
2020-05-31 | 54.04MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-31 | 459.87KB | |||
| 10.7 同时多线程 |
视频
.mp4
|
2020-05-31 | 44.78MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-31 | 301.32KB | |||
| 10.8 大规模并行处理机 |
视频
.mp4
|
2020-05-31 | 42.15MB | ||
|
文档
.pdf
|
2020-05-31 | 249.78KB | |||
| 10.9 多处理机实例 |
文档
.pdf
|
2020-05-31 | 413.64KB | ||
| 10.10 Test(2) |
作业
.work
|
2020-05-31 | -- | ||
| 11.1 PRAM and Parallel Computing |
文档
.pdf
|
2024-03-24 | 1.99MB | ||
|
文档
.pdf
|
2024-03-24 | 49.66KB | |||
|
文档
.pdf
|
2024-03-24 | 623.47KB | |||
|
文档
.pptx
|
2024-03-24 | 31.62KB | |||
|
视频
.flv
|
2024-03-24 | 208.50MB | |||
| 11.2 Test |
作业
.work
|
2024-03-25 | -- | ||
| 11.3 Part I: Introduction to Parallel Processing with Multi-core |
文档
.pdf
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2021-12-24 | 882.11KB | ||
| 11.4 Part II: Introduction to Parallel Processing with Multi-core |
文档
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2021-12-24 | 1.44MB | ||
| 11.5 Part III: Introduction to Parallel Processing with Multi-core |
文档
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2022-06-04 | 6.61MB | ||
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文档
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2022-06-04 | 5.98MB | |||
| 11.6 Part IV: Introduction to Parallel Processing with Multi-core |
文档
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2022-06-04 | 1.54MB | ||
| 11.7 Part V: Sorting |
文档
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2021-12-24 | 144.58KB | ||
| 11.8 Exercises |
文档
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2021-12-24 | 9.63KB | ||
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文档
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2021-12-24 | 28.60KB | |||
| 11.9 Lab |
文档
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文档
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文档
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文档
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| 11.10 Quizzes |
文档
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文档
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文档
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| 12.1 计算机系统结构挑战及趋势 |
视频
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2020-06-07 | 84.50MB | ||
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文档
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2020-06-07 | 2.65MB | |||
| 12.2 后摩尔时代处理器芯片体系结构的变化 |
视频
.mp4
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文档
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| 12.3 计算机系统结构趋势-存储 |
视频
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文档
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2020-06-07 | 2.26MB | |||
| 12.4 计算机系统结构课程总结 |
视频
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文档
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| 12.5 部分习题 |
文档
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| 12.6 Test |
作业
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2020-06-07 | -- | ||
| 13.2 实验一:MIPS指令系统和MIPS体系结构 |
文档
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2024-02-29 | 62.00KB | ||
| 13.3 实验二:流水线及流水线中的冲突 |
文档
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2021-05-13 | 227.50KB | ||
| 13.4 实验三:指令调度和延迟分支 |
文档
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2021-05-13 | 212.00KB | ||
| 13.5 实验四:Cache性能分析 |
文档
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附件
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| 13.6 实验五:Tomasulo算法 |
文档
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附件
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| 13.7 实验六:再定序缓冲(ROB)工作原理 |
文档
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| 13.8 实验七:多Cache一致性——监听协议 |
文档
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| 13.9 实验八:多Cache一致性——目录协议 |
文档
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