计算机体系结构与SoC设计 附微课视频

1.融入主流应用，系统性凝练知识体系。 2.结合企业实际，注重培养工程师实践能力。 3.依托前沿场景，聚焦业务逻辑，实现应用开发。 这本教材，把近期新的RISC-V技术发展动态融合进理论授课中，引入真实的工业级处理器案例和软硬件开发流程，让学生紧跟产业前沿，并通过相关的实验教学内容构建理论联系实际的学习过程。

本书是一本以产教融合思想为指引，面向处理器与系统芯片设计人才培养的新型教材，主要分为基础和实验两部分。基础部分侧重于基于开源指令架构RISC-V并结合阿里平头哥半导体公司的玄铁C910等优选处理器案例讲授计算机体系结构的基本原理。RISC-V架构的开放性与良好生态为理论知识的教学提供了更好的蓝本，通过剖析业界优选的RISC-V处理器也使理论知识能够更好地联系具体应用。实验部分详细介绍基于RISC-V开源项目开发的系列实验，包括编译与仿真工具链实验、体系结构探索实验、SoC设计实验等内容，充分利用了平头哥XuanTie处理器、Wujian100 SoC平台等工业级的开发资源，使学生可以切实感受体系结构知识的实践运用和完整的软硬件开发流程。

韩军，复旦大学教授，中国计算机学会计算机工程与工艺专业委员会常务委员及教育工作组组长、复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室 IP 与芯片架构创新中心主任、国家重点研发计划“光电子与微电子器件及集成”重点专项“高能效人机交互芯片技术”项目首席科学家、国家自然科学基金重点项目负责人。以第一作者和通信作者在国内外重要的学术期刊与会议上发表论文 90 篇，获 30 项国家发明专利。担任《电子学报》、Microelectronics Journal 和Chinese Journal of Electronics编委会委员。长期致力于开展处理器架构与系统芯片的产学合作。

第一章 计算机体系结构简介
1.1 计算机的历史，现在和未来
1.1.1 计算机的历史回顾
1.1.2 计算机的发展现状
1.1.3 计算机的未来趋势
1.2 计算机体系结构的定义
1.2.1 ISA
1.2.2 微架构
1.2.3 硬件实现
1.3 主流ISA介绍
1.3.1 ISA的诞生
1.3.2 CISC架构指令集
1.3.3 RISC架构指令集
1.4 案例学习：平头哥C910处理器介绍
1.4.1 平头哥公司介绍
1.4.2 玄铁C910简介
1.4.3 玄铁C910的处理器微架构
1.4.4 玄铁C910的工作模式
1.5 本章小结
第二章 指令集基本原理
2.1 指令集的发展历史与分类
2.1.1 CISC和RISC之争
2.1.2 指令集的分类
2.2 指令寻址模式
2.2.1 指令的组成
2.2.2 常见的指令寻址模式
2.3 数据类型与指令操作
2.3.1 RISC-V指令集的数据类型
2.3.2 指令操作分类
2.3.3 控制流指令
2.4 指令集编码
2.4.1 可变长度编码与固定长度编码
2.4.2 操作码的编码
2.4.3 RISC-V的指令编码
2.5 特权等级与CSR
2.5.1 特权等级
2.5.2 RISC-V指令集的CSR
2.6 指令集的ABI规定
2.7 案例学习：平头哥C910处理器的自定义指令
2.7.1 Cache指令子集
2.7.2 多核同步指令子集
2.7.3 算术运算指令子集
2.7.4 位操作指令子集
2.7.5 存储指令子集
2.8 本章小结
第三章 处理器流水线结构
3.1 实现RISC指令集的典型硬件结构
3.1.1 微架构与指令集的关系
3.1.2 RV32I指令集的数据通路
3.2 基础流水线
3.2.1 流水线的基本概念
3.2.2 基础流水线的性能分析
3.3 流水线冲突
3.3.1 结构冲突（structural hazard）
3.3.2 控制冲突（control hazard）
3.3.3 数据冲突（data hazard）
3.4 前馈
3.5 乱序执行和超标量流水线
3.5.1 基础流水线的性能瓶颈
3.5.2 多发射（multiple issue）技术与超标量（superscalar）技术
3.5.3 乱序执行与动态调度
3.5.4 重排序缓冲区（reorder buffer，ROB）
3.5.5 寄存器重命名和Tomasulo算法
3.6 分支预测
3.6.1 静态预测
3.6.2 局部预测器
3.6.3 相关预测器
3.6.4 预测跳转地址
3.6.5 指令复用
3.6.6 预测的代