八个伟大思想

• 面向摩尔定律的设计
• 使用抽象简化设计
• 加速大概率时间
• 通过并行提高性能
• 通过流水线提高性能
• 存储器层次
• 通过冗余提高可靠性

集成电路的成本

• \(每芯片的价格=每晶圆的价格/(每晶圆的芯片数\times 成品率)\)
• \(每晶圆的芯片数\approx 晶圆面积/芯片面积\)
• \(成品率=1/(1+(单位面积的瑕疵数\times芯片面积/2))^2\)（经验公式）
• 芯片面积与缺陷率非线性相关
  • 晶圆成本和面积是固定的
  • 缺陷率取决于制造过程
  • 芯片面积取决于结构和电路设计

响应时间和吞吐量

• 响应时间（也叫执行时间）

  计算机完成某任务所需的总时间

• 吞吐量（也叫带宽）

  单位时间段内完成的任务数

时钟周期、时钟频率与CPI（计算题）

• 时钟周期：从一个上升沿到下一个上升沿的时间

• 时钟频率=1/时钟周期

• 对于时钟频率，1ns的时钟周期对应1GHz的时钟频率，所以0.25ns的时钟周期对应4GHz的时钟频率

• CPU时间=CPU时钟周期数×时钟周期=CPU时钟周期数×1/时钟频率

• CPI：clocks per instruction，每条指令占用的平均时钟周期数

• 如果有n种不同类型指令，则

  总cpu时钟周期数=\(\sum_{i=1}^n(CPI_i\times C_i)\)

  加权平均CPI：CPU=\(总CPU时钟周期数/指令数=\sum_{i=1}^n(CPI_i\times\frac{C_i}{指令数})\)

• 能耗正比于：\(1/2\times负载电容\times电压^2\)