1、计算机组织与架构：性能设计的全面解析

计算机组织与架构：性能设计的全面解析

1. 计算机领域的发展趋势与挑战

计算机领域的发展历程充满了创新与变革。早期，VLSI 技术的出现使学生能在课堂接触相关设计，学术团队将大型机集成到单芯片的成就具有里程碑意义，这一时期计算机架构呈现出创新与多样性，并行性成为主要趋势之一。例如，20 世纪 70 年代的 Illiac IV 是计算机架构中显式并行性的早期范例，还开创了全半导体内存的先河。

然而，随着时间推移，技术发展带来了不同的影响。Moore 定律使基本设备速度和集成密度呈指数增长，但也导致资本投资需求呈指数上升，限制了对先进技术的获取。大多数用户更倾向于等待主流处理器的更新，而非投资并行计算机的创新。在 20 世纪 90 年代末至 21 世纪初，单核计算机系统隐式利用并发的方式达到顶峰，但由于逻辑成本增长、难以从命令式程序中暴露并发以及功耗问题，这一时代逐渐结束，显式并行性的开发成为必然。

如今，主流处理器中指令宽度（隐式并行性）减少，核心数量（显式并行性）增加，这反映了多样性的经济现实。但如何在应用和系统层面利用这种变化，仍是亟待解决的问题。例如，如何为不同配置和代际的处理器提供具有最大并行性的指令流，以及是否需要硅基操作系统来提高效率等。

2. 新版内容的重要更新

2.1 新兴技术的涵盖

• GPGPU ：近年来，通用图形处理单元（GPGPU）被广泛采用，与传统 CPU 协作处理大量数据应用。新版专门用一章介绍 GPGPU 相关内容。
• 异构多核处理器 ：多核架构的最新发展是异构多核处理器，新版在