1. Introduction to Computer Architecture

2. Classes of Computers

2.1. Flynn's Taxonomy

• 单指令流单数据流(Single Instruction Stream Single Data Stream, SISD) ：早期的单核 PC 采用此架构．

• 单指令流多数据流(Single Instruction Stream Multiple Data Stream, SIMD)：一条指令可以处理多条数据流（如向量数据），便于进行流水线操作．

• 多指令流单数据流(Multiple Instruction Stream Single Data Stream, MISD) ：理论上的并行计算架构，并不实际存在．

• 多指令流多数据流(Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream, MIMD) ：每个处理器都可以执行不同的指令流，处理不同的数据流．如多核处理器和计算机集群，能够实现真正的并行计算．

3. Trends | 趋势

4. Quantitative Measurement of Performance

4.1. Performance

• 性能(performance) 是 执行时间(execution time) 的倒数：

• "$X$ 比 $Y$ 好 $n$ 倍"：

4.2. Amdahl's Law | 阿姆达尔定律

5. Review: Pipeline

5.1. Introduction to Pipeline

• 流水线(pipeline) 的核心思想是 重叠执行(overlap)——从微观上看每个部件只有一个指令在执行，从宏观上看CPU能在同一时间会处理多条指令．

5.2. Classes of Pipelines

TBD：只有cr老师讲了，到时候把相关课件搬过来．

5.3. Performance Evaluation of Pipelining

TBD

5.4. Hazards of Pipelining

• 冒险的分类：

  • 结构冒险(structural hazard)：多条指令征用同一资源．

  • 数据冒险(data hazard)：指令依赖于先前计算的结果，而这一结果尚未准备好（如尚未写回到寄存器组中）．

  • 控制冒险(control hazard)：无法正确预测下一指令的 PC 值，因为可能发生跳转．

5.4.1. Data Hazards | 数据冒险

• 不是所有的 RAW 都可以通过 forwarding 解决，如 load-use hazard．这是需要配合插入 bubble 一起解决．

5.4.2. Control Hazards | 控制冒险