计算机介绍

1. Moore's law: 集成电路上的二极管数量每两年翻一倍( SoC, MPSoC )
2. Power Wall: all eletrical power consumed enventually radiated as heat. Why OR Answer: 1. use mutilple cores with lower frequency to obtain same performance. 2. packing more transistors needs deeper sub micro CMOS techniques which results in larger leakage current. 3. 关闭空闲核心， 动态电压-频率调整（DVFS），超频
3. Pin Wall
   Formulas:

能耗动态 = 容性负载 * 电压^2
动态能耗功率 = 1/2 * 容性负载 * 电压^2
集成电路成本 = （晶片成本 + 晶片测试成本 + 封装与最终测试成本）/ 成本率

4. System Design：GajskiY-chart

计算机性能

1. 执行时间：墙时间（响应时间：处理、IO、空闲时间）
   CPU时间：分摊IO时间，包括USER和SYSTEM两种CPU时间
   
   
   

性能评估

1. measurement、simultaion、formal analysis、statistics
2. application mapping hardware
3. 静态分析模型：数学等式，通过系统参数来计算，快但不准
4. 动态分析模型：combination of 静态模型和动态模型，存在的方法：经典实时调度理论、统计排队理论、非确定性排队理论
5. 仿真：基于轨迹的仿真，软件转化成抽象模型，将抽象模型根据结构展开并映射好，对展开模型进行模拟
6. 时间、能耗、温度、空间、花费、其他（如噪音）、性能、
7. 性能取舍：映射（对软件针对特定架构进行映射），架构（改变硬件平台），软件（改变软件实现，并行，分组）
8. 为什么MPSoC难以测量？运行难以估计，非确定的，访存，通信延迟，处理计算过程不清楚，复杂的资源调度与共享交互
9. 评估应该包括子系统及其之间的交互，计算、交流、内存、动态调度

缓存recap

1. memory hierachy: direct map, set associate, fully associate, write policy, replacement policy
   

指令并行和开发（硬件优化和编译器优化）

1. 流水线CPI = 理想CPI + 结构冒险stall + 数据冒险stall + 控制冒险stall
2. 循环并行：unroll loop和SIMD -？数据依赖
3. 名称依赖，数据依赖，控制依赖
4. strip mining： 先 n mod k次执行，然后 n/k次大循环执行
5. 分支预测： 两bits预测器，相关联预测器（m，n），竞赛预测器（combine 相关联预测器和本地预测器），tagged hybrid预测器（每个分支和历史都需要一个预测器，问题：需要大量表 解决：hash tables）
6. 动态调度：对指令执行过程重新安排来减少因保证数据流而引起的停顿（优势：编译器无关，能解决一些编译器无法解决的问题 劣势：硬件复杂度，复杂的异常处理）
7. 动态调度：乱序执行&乱序完成两种
8. 寄存器重命名：用来解决命名冲突，解决WAW。----only RAW remains
9. Tomasulo's 方案：跟踪操作数&引用寄存器重命名（寄存器重命名通过保留站实现，保留站包括：指令、缓存的操作数值（when available）、提供操作数值的保留站号）
10. Tomasulo’s 算法：发射（等保留站空&寄存器重命名）、执行、写回
11. 基于硬件的推测：只有结果正确才提交结果，只有当指令不在是推测状态才能提交修改寄存器堆文件，因此需要额外硬件来避免在指令提交前出现任何不能恢复的操作 Re-order buffer：在完成状态和提交状态之间保存了指令结果（字段：指令类型、目标字段（寄存器编号）、值字段（输出值/指令运算结果）、状态字段（是否完成执行））
12. 现代微处理器架构：动态调度、多发射、推测
13. 分支目标缓存、返回地址预测器

数据并行，向量，单指令多数据，GPU

1. 向量体系结构：（VMIPS）编译器可以在编译时告诉陈煦园是否可以ok。 多车道、向量遮罩寄存器、内存组、sride（conflict stall）、集中分散处理稀疏矩阵。

2. SIMD：指令指定的操作数少，因此寄存器堆也较小。运算密度：运行程序时所执行的浮点运算数除以在主存储器中访问的字节数；

3. 图形处理器：网格是一组由线程块组成的代码（可向量循环），线程调度程序将线程块调度给执行该代码的处理器（处理器称之为多线程SIMD处理器，流式多处理器） warp：多SIMD处理器的线程调度器（包括：计分板），SIMD指令线程都自己的PC，硬件创建、管理、调度、执行的机器对象都是SIMD指令线程。

4. GPU分支硬件使用了：内部遮罩、分支同步、指令标记来控制分支何时分为多个执行路径，以及这些路径如何会和。 本地存储器：多线程SIMD处理器本地的片存储，整个GPU和所有线程块共享的片外DRAM成为GPU存储器。

5. convey：一组可以一起执行的向量指令

6. chimes（钟鸣）：一个convey操作完;

7. 向量运算时间：操作数向量的长度、操作数之间的结构冒险、数据相关。

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