《计算机组织与结构：性能设计》是计算机科学领域的一门重要课程，主要研究计算机硬件的构造、工作原理以及如何优化其性能。这门课程由知名计算机科学家William Stalling撰写，并在东南大学信息学院进行讲授，由金石教授制作成PPT形式的课件供学生学习。下面将对这一领域的关键知识点进行详细的阐述。
1. 计算机系统的基本组成：
计算机系统主要包括处理器（CPU）、内存、输入/输出设备和存储系统。理解它们的功能和相互作用对于分析和设计高性能计算机至关重要。
2. CPU（中央处理器）：
CPU是计算机的核心，负责执行指令和控制整个系统的运行。其内部结构包括控制单元、算术逻辑单元（ALU）和寄存器。理解指令集架构（ISA）和微架构的区别是优化性能的关键。
3. 内存层次结构：
为了平衡速度与容量，计算机使用了内存层次结构，包括寄存器、高速缓存（L1、L2、L3）、主内存和硬盘。缓存的命中率和访问时间直接影响性能，而现代处理器的预取技术则试图预测并提前加载数据。
4. 指令流水线：
通过将指令执行分解为多个阶段，指令流水线可以同时处理多条指令，提高CPU效率。理解流水线的深度、分支预测和数据冲突对性能的影响是性能设计的重点。
5. 并行计算：
随着多核和多处理器系统的普及，理解并行计算原理和并行编程模型（如OpenMP、MPI）变得至关重要。并行计算可以显著提升计算密集型任务的处理速度。
6. 性能度量：
使用性能指标如时钟周期、IPC（每周期指令数）、FLOPS（浮点运算每秒）等来评估和比较不同计算机系统的性能。理解这些指标的含义和计算方法对于性能优化至关重要。
7. 动态电压频率调整（DVFS）和功率管理：
针对能耗和散热问题，现代计算机采用动态电压频率调整技术，根据负载需求改变电压和频率，实现节能和性能之间的平衡。
8. 计算机存储体系：
存储器层次结构从高速缓存到磁盘，每层都有其特定的访问速度和容量。了解存储设备的工作原理，如SSD和HDD的差异，有助于优化数据存取性能。
9. 输入/输出（I/O）系统：
I/O设备如键盘、鼠标、显示器和网络接口卡等，其性能直接影响用户交互体验。I/O子系统的设计和优化，如DMA（直接内存访问）和中断处理，对于整体系统性能也非常重要。
10. 系统总线与通信协议：
系统总线负责传输数据和控制信号，如PCIe、USB、Ethernet等协议。理解这些通信协议的特性可以帮助设计高效的数据传输方案。
《计算机组织与结构：性能设计》课程涵盖了从底层硬件到系统软件的广泛知识，旨在培养能够理解和优化计算机系统性能的专业人才。通过深入学习，我们可以更好地理解计算机的工作原理，从而设计出更高效、更节能的计算机系统。
2025-01-08 20:12:43
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电磁干扰（EMI）始终是开关电源（AC/DC和DC/DC转换器）的潜在问题。如今的电源有很好的电磁发射和抗干扰的能力。但为了满足特定的应用要求，仍要有正确的滤波电路以确保满足标准的要求。
基于AC/DC和DC/DC电源模块的EMI性能设计方案本文提供了实现AC/DC和DC/DC电源的EMI性能以及如何选择外部滤波器件的指南。
设备的电磁兼容性（EMC）涵盖了传导、辐射、静电放电（ESD）、以及AC/DC电源的输入线电流失真。在欧洲，EMC指令2014/30/EU要求终端设备符合统一标准。在本文中，我们将介绍AC/DC和DC/DC开关电源的传导和辐射原理，并实例剖析滤波器件的选择对E
2023-02-24 16:06:29
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《计算机组成与体系结构:性能设计(原书第8版)》是介绍当代计算机体系主流技术和最新技术的优秀教材，以Inltelx86和ARM两个处理器系列为例，深入讨论了计算机组成与体系结构的基本原理和概念，并将它们运用到当代计算机系统设计的问题中。自第7版出版以来，计算机组成与体系结构领域又有了不少革新和进展。第8版坚持全面覆盖整个领域，并在此基础上尽量跟上新技术的步伐。新增内容交互式模拟工具：提供了20个基于Web的交互式模拟工具，为理解现代处理器的复杂机制提供了有力的支持嵌入式处理器：以ARM体系结构为例，介绍嵌入式处理器以及它们提供的独特的设计问题。多核处理器：阐述计算机体系结构最流行的新进展——单个芯片上多处理器的使用。高速缓存：对高速缓存内容进行了全面的修订、更新和扩充，涵盖了更宽泛的技术领域。性能评估：扩充了对性能评估的讨论，增加了对基准程序和阿姆达尔定律的分析。汇编语言：增加了一个关于汇编语言和汇编器的新附录。
2022-08-19 14:57:01
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主要内容包括：数字逻辑和数字系数、机器层次的数据表示方法、汇编层次的机器组织和结构、存储器的组成和结构、接口和通信、功能组织、多处理器和可供选择的其他结构、性能增强、网络结构和分布式计算机系统等。本书把计算机科学技术与实际问题相结合，用大量精致图片展示计算机内部结构，结构清晰，内容翔实，还包括大量补充材料和习题，方便教学。
2022-05-04 09:28:34
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针对带滞后因子的一阶惯性环节,基于一种时滞系统图解稳定性准则,讨论了PI控制器参数稳定域的确定,并将该思想推广应用于相角裕度和幅值裕度的设计.根据图解稳定性准则给出了时滞系统稳定的充分必要条件,所得结果没有任何保守性.可以在参数空间直接绘制PI控制器的稳定参数边界曲线、相角裕度和幅值裕度曲线,避免了复杂的数学计算.给出了确定参数稳定域、相角裕度和幅值裕度的具体算法.仿真算例说明了本文方法的灵活性和实用性.
2022-03-19 19:52:37
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VMware vSphere性能设计--性能密集场景下CPU、内存、存储及网络的最佳设计实
2021-11-23 11:53:59
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