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计算机系统 II(Computer Systems II)

本课程接续计算机系统 I 的数字逻辑、RISC-V 指令集和 CPU 设计,按主题整理计算机体系结构与系统知识。正文以中文解释,专业概念保留英文,便于阅读英文教材与考试作答。

理论笔记(Theory)

沿用系统 I 的“课程目录 → theory/ → 主题章节”结构,按知识主题组织,随课程进度持续更新。

章节 阅读内容
系统 I 前置复习 复习目录与阅读约定
系统 I 前置复习 指令、编码与汇编翻译
系统 I 前置复习 常量构造、函数调用与栈
系统 I 前置复习 数据通路修改与性能分析
系统 I 前置复习 布尔代数与浮点表示
体系结构与 ISA 系统 I 衔接与 CPU 设计
体系结构与 ISA ISA 分类、设计原则与寻址
体系结构与 ISA RISC-V 指令与程序翻译
体系结构与 ISA 过程调用、寄存器保存与栈帧
指令流水线 基本原理与分类
指令流水线 性能分析与计算例题
指令流水线 五级流水线数据通路
指令流水线 流水线控制信号
指令流水线 结构、数据与控制冒险
指令流水线 冒险检测、前递条件与停顿

前置知识:系统 I:ISA、RISC-V、CPU 数据通路、时序逻辑。

实验笔记(Laboratory)

实验目录按语法和设计主题持续整理:

理论模型与阅读约定

  • ISA 复习同时涉及 RV32I、RV64I;寄存器宽度(XLEN)与访存数据宽度分别判断。出现 ld/sd 的例子按 RV64I,出现 lw/sw 的例子按 32 位数据解释。
  • 流水线主体采用课件的单发射、顺序执行、五级模型:IF → ID → EX → MEM → WB。具体例题另行注明前递、寄存器同周期读写和分支判定位置。
  • 部分原课件混入 MIPS 公式或教学简化。RISC-V 的指令语义以官方非特权 ISA 规范为准,标准过程调用以psABI为准;相关章节列出勘误。
  • 附图包括注明 PDF 文件及页码的课件整页图,以及标明“自绘”的概念图。页码均指 PDF 页序,从 1 开始。课件图片保留原作者标识,原材料未提供开放许可,权利归原作者;图片溯源记录在 assets/source-manifest.json。