计算机体系结构

普林斯顿大学

课程信息

139,111 次近期查看

In this course, you will learn to design the computer architecture of complex modern microprocessors.
All the features of this course are available for free.  It does not offer a certificate upon completion.

学生职业成果

50%

通过此课程获得实实在在的工作福利

100% 在线

立即开始，按照自己的计划学习。

可灵活调整截止日期

根据您的日程表重置截止日期。

高级

完成时间大约为50 小时

英语（English）

字幕：英语（English）

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讲师

David Wentzlaff

Associate Professor

Electrical Engineering

113,771 个学生

1 门课程

提供方

普林斯顿大学

Princeton University is a private research university located in Princeton, New Jersey, United States. It is one of the eight universities of the Ivy League, and one of the nine Colonial Colleges founded before the American Revolution.

教学大纲 - 您将从这门课程中学到什么

内容评分97%（3,752 个评分）

周

周 1

完成时间为 4 小时

Introduction, Instruction Set Architecture, and Microcode

This lecture will give you a broad overview of the course, as well as the description of architecture, micro-architecture and instruction set architectures.

完成时间为 4 小时

8 个视频（总计 106 分钟）, 2 个阅读材料

8 个视频

Course Introduction9分钟

Course Overview4分钟

Motivation16分钟

Course Content9分钟

Architecture and Microarchitecture23分钟

Machine Models16分钟

ISA Characteristics25分钟

Recap1分钟

2 个阅读材料

Readings2小时

Problem Set 1 & 1A

完成时间为 3 小时

Pipelining Review

This lecture covers the basic concept of pipeline and two different types of hazards.

完成时间为 3 小时

4 个视频（总计 102 分钟）, 1 个阅读材料

4 个视频

Microcoded Microarchitecture14分钟

Pipeline Basics30分钟

Structural Hazard10分钟

Data Hazards46分钟

1 个阅读材料

Readings1 小时 30 分

周

周 2

完成时间为 3 小时

Cache Review

This lecture covers control hazards and the motivation for caches.

完成时间为 3 小时

5 个视频（总计 93 分钟）, 1 个阅读材料

5 个视频

Control Hazards, Jumps15分钟

Control Hazards, Branch24分钟

Control Hazards, Others7分钟

Memory Technologies22分钟

Motivation for Caches22分钟

1 个阅读材料

Readings1小时

完成时间为 3 小时

Superscalar 1

This lecture covers cache characteristics and basic superscalar architecture.

完成时间为 3 小时

5 个视频（总计 68 分钟）, 1 个阅读材料

5 个视频

Classifying Caches28分钟

Cache Performance17分钟

Superscalar 16分钟

Basic Two-way In-order Superscalar4分钟

Fetch Logic and Alignment11分钟

1 个阅读材料

Readings1 小时 30 分

周

周 3

完成时间为 2 小时

Superscalar 2 & Exceptions

This lecture covers the common issues for superscalar architecture.

完成时间为 2 小时

4 个视频（总计 77 分钟）, 1 个阅读材料

4 个视频

Baseline Superscalar and Alignment4分钟

Interrupts and Bypassing12分钟

Interrupts and Exceptions29分钟

Introduction to Out-of-Order Processors30分钟

1 个阅读材料

Readings45分钟

完成时间为 2 小时

Superscalar 3

This lecture covers different kinds of architectures for out-of-order processors.

完成时间为 2 小时

5 个视频（总计 73 分钟）, 2 个阅读材料

5 个视频

Review of Out-of-Order Processors3分钟

I2O2 Processors19分钟

I2O1 Processors28分钟

IO3 Processors16分钟

IO2I Processors4分钟

2 个阅读材料

Problem Set 210分钟

Problem Set 1 Solutions10分钟

周

周 4

完成时间为 1 小时

Superscalar 4

This lecture covers the common methods used to improve the performance of out-of-order processors including register renaming and memory disambiguation.

完成时间为 1 小时

5 个视频（总计 73 分钟）

5 个视频

Speculation and Branch14分钟

Memory Disambiguation9分钟

完成时间为 2 小时

VLIW 1

This lecture covers the basic concept of very long instruction word (VLIW) processors.

完成时间为 2 小时

5 个视频（总计 75 分钟）, 3 个阅读材料

5 个视频

Limits of Out-of-Order Design Complexity13分钟

Introduction to VLIW21分钟

VLIW Compiler Optimizations21分钟

Classic VLIW Challenges8分钟

Introduction to Predication9分钟

3 个阅读材料

Readings10分钟

Problem Set 310分钟

Problem Set 2 Solutions10分钟

周

周 5

完成时间为 3 小时

VLIW2

This lecture covers the common methods used to improve VLIW performance.

完成时间为 3 小时

6 个视频（总计 105 分钟）, 1 个阅读材料, 1 个测验

6 个视频

Scheduling Model Review5分钟

Review of Predication30分钟

Predication Implementation10分钟

Speculation Execution26分钟

Dynamic Events and Clustered VLIWs10分钟

Case Study: IA-64/Itanium21分钟

1 个阅读材料

Readings30分钟

1 个练习

Midterm36分钟

完成时间为 2 小时

Branch Prediction

This lecture covers the motivation and implementation of branch predictors.

完成时间为 2 小时

5 个视频（总计 76 分钟）, 1 个阅读材料

5 个视频

Branch Cost Motivation6分钟

Branch Prediction Introduction5分钟

Static Outcome Prediction16分钟

Dynamic Outcome Prediction29分钟

Target Address Prediction18分钟

1 个阅读材料

Readings1小时

周

周 6

完成时间为 3 小时

Advanced Caches 1

This lecture covers the advanced mechanisms used to improve cache performance.

完成时间为 3 小时

6 个视频（总计 105 分钟）, 1 个阅读材料

6 个视频

Basic Cache Optimizations16分钟

Cache Pipelining14分钟

Write Buffers9分钟

Multilevel Caches28分钟

Victim Caches10分钟

Prefetching26分钟

1 个阅读材料

Readings45分钟

完成时间为 2 小时

Advanced Caches 2

This lecture covers more advanced mechanisms used to improve cache performance.

完成时间为 2 小时

4 个视频（总计 70 分钟）, 2 个阅读材料

4 个视频

Multiporting and Banking20分钟

Software Memory Optimizations26分钟

Non-blocking Caches19分钟

Critical Word First and Early Restart3分钟

2 个阅读材料

Readings45分钟

Problem Set 3 Solutions10分钟

周

周 7

完成时间为 3 小时

Memory Protection

This lecture covers memory management and protection.

完成时间为 3 小时

5 个视频（总计 79 分钟）, 2 个阅读材料

5 个视频

Memory Management Introduction13分钟

Base and Bound Registers11分钟

Page Based Memory Systems27分钟

Translation and Protection14分钟

TLB Processing12分钟

2 个阅读材料

Readings1 小时 15 分

Problem Set 4 & 4A10分钟

完成时间为 3 小时

Vector Processors and GPUs

This lecture covers the vector processor and optimizations for vector processors.

完成时间为 3 小时

6 个视频（总计 81 分钟）, 1 个阅读材料

6 个视频

Address Translation Review9分钟

Cache and Memory Protection Interaction22分钟

Vector Processor Introduction18分钟

Vector Parallelism6分钟

Vector Hardware Optimizations18分钟

Vector Software and Compiler Optimizations5分钟

1 个阅读材料

Readings1 小时 30 分

周

周 8

完成时间为 2 小时

Multithreading

This lecture covers different types of multithreading.

完成时间为 2 小时

6 个视频（总计 83 分钟）, 1 个阅读材料

6 个视频

Reduction, Scatter/Gather, and the Cray 19分钟

SIMD6分钟

GPUs20分钟

Multithreading Motivation7分钟

Coarse-Grain Multithreading26分钟

Simultaneous Multithreading12分钟

1 个阅读材料

Readings45分钟

完成时间为 1 小时

Parallel Programming 1

This lecture covers the concepts of parallelism, consistency models, and basic parallel programming techniques.

完成时间为 1 小时

4 个视频（总计 60 分钟）, 1 个阅读材料

4 个视频

SMT Implementation17分钟

Introduction to Parallelism18分钟

Sequential Consistency21分钟

Introduction to Locks3分钟

1 个阅读材料

Readings30分钟

周

周 9

完成时间为 1 小时

Parallel Programming 2

This lecture covers the solutions for the consistency problem in parallel programming.

完成时间为 1 小时

5 个视频（总计 66 分钟）

5 个视频

Sequential Consistency Review3分钟

Locks and Semaphores10分钟

Atomic Operations27分钟

Memory Fences11分钟

Dekker's Algorithm14分钟

完成时间为 2 小时

Small Multiprocessors

This lecture covers the implementation of small multiprocessors.

完成时间为 2 小时

5 个视频（总计 86 分钟）, 2 个阅读材料

5 个视频

Locking Review2分钟

Bus Implementation12分钟

Cache Coherence17分钟

Bus-Based Multiprocessors5分钟

Cache Coherence Protocols49分钟

2 个阅读材料

Readings45分钟

Problem Set 4 Solutions10分钟

周

周 10

完成时间为 3 小时

Multiprocessor Interconnect 1

This lecture covers the design of interconnects for a multiprocessor.

完成时间为 3 小时

4 个视频（总计 72 分钟）, 2 个阅读材料

4 个视频

More Cache Coherence Protocols21分钟

Introduction to Interconnection Networks8分钟

Message Passing26分钟

Interconnect Design15分钟

2 个阅读材料

Readings1 小时 30 分

Problem Set 5 & 5A10分钟

完成时间为 3 小时

Multiprocessor Interconnect 2

This lecture covers the design of interconnects for multiprocessor and network topology.

完成时间为 3 小时

5 个视频（总计 77 分钟）, 1 个阅读材料

5 个视频

Networking Review7分钟

Topology18分钟

Topology Parameters14分钟

Network Performance15分钟

Routing and Flow Control20分钟

1 个阅读材料

Readings1 小时 45 分

周

周 11

完成时间为 3 小时

Large Multiprocessors (Directory Protocols)

This lecture covers the motivation and implementation of directory protocol used for coherence on large multiproccesors.

完成时间为 3 小时

6 个视频（总计 83 分钟）, 2 个阅读材料, 1 个测验

6 个视频

Credit Based Flow Control7分钟

Deadlock10分钟

False Sharing9分钟

Introduction to Directory Coherence12分钟

Implementation29分钟

Scalability of Directory Coherence13分钟

2 个阅读材料

Readings45分钟

Problem Set 5 Solutions10分钟

1 个练习

Final Exam1 小时 8 分

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