计算机组织与结构是计算机科学中的核心领域，涵盖了计算机硬件的基础知识和高级概念。这份LEC100_复习.ppt详细介绍了高性能计算机系统结构，重点包括以下几个方面：
讲解了计算机的基本概念，定义了计算机是什么，以及其基本组成，包括处理器、内存、输入输出设备等。同时，提到了衡量计算机性能的几个关键因素，如速度、成本和功耗。随着摩尔定律的发展，计算机的性能不断提升，而多核结构成为现代计算机设计的趋势，这不仅提高了计算能力，也优化了能效。
深入探讨了二进制和逻辑电路。二进制是计算机的基础，补码和原码是表示数字的方式。CMOS门电路是逻辑电路的基本构建块，它们的延迟模型对于理解和优化电路性能至关重要。逻辑表达式、真值表、卡诺图和逻辑图则帮助我们理解和设计复杂的逻辑电路。此外，还提到了Verilog语言在硬件描述中的应用，以及从Verilog代码到实际电路实现的过程。
指令系统结构是CPU的核心，它定义了计算机如何执行程序。设计指令系统时需要考虑兼容性、通用性、高效性和安全性。RISC（精简指令集计算机）是现代计算机设计中的一种重要理念，它通过减少指令数量和优化指令执行来提高效率。RISC指令系统通常具有固定长度的编码，简化了硬件实现。历史上，RISC技术的发展经历了从CDC6600到MIPS、HP-PA和PowerPC等不同架构的演变。
流水线技术是提升处理器性能的重要手段，它将指令执行分解为多个阶段（IF、ID、EX、MEM、WB）。流水线面临的主要挑战包括指令相关（RAW、WAW、WAR）、控制相关和结构相关，这些都可能导致流水线冲突。为了解决这些问题，引入了前递技术、保留站、重命名寄存器等策略，以减少流水线停滞并提高吞吐量。
动态调度流水线进一步优化了性能，通过指令调度、重命名寄存器和乱序执行来避免相关性的影响。Tomasulo算法是一种著名的动态调度算法，应用于IBM360/91等处理器，通过使用重排序缓冲区（ROB）来确保正确处理指令顺序和异常。
讨论了多发射数据通路，它允许在一个时钟周期内执行多个指令，显著提高了处理器的并行性。不同处理器的数据通路设计各有特点，如龙芯2号采用的多发射结构，结合了保留栈、重命名寄存器和重排序缓存，以实现乱序执行和有序退出。
这份复习资料全面覆盖了计算机组织与结构的各个方面，从基本的逻辑电路到复杂的处理器设计，对于理解计算机硬件的工作原理和优化策略具有重要价值。
