lecture 01 Introduction and Basics

#ETH-Zurich-Computer-Architecture

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课程视频：【数字设计和计算机体系结构 DDCA 2023】ETH—中英字幕_哔哩哔哩_bilibili

date: 20250721

第一节课只是去讲什么是计算机体系结构，为什么要学习这些内容，以及这个领域正在发生什么

research's goal is to build fundamentally better computers.

butter? 在接下来的课程中会看到很多关于设计的原则和理念，今天只是宏观的举例子

secure(安全), reliable(可靠)
energy-effcient
low-latency and predictable(低延迟，可预测)
for AI/MI, Genomics, Medicine Health……

computer Architecture的顺序

First Computer Architecture & Digital Design Course(也就是这门课)
Advanced Computer Architecture Course: 高级课程，我找到了24年的
Seminar in Computer Architecture: 研讨课，做报告，阅读前沿研究

What will we Learn in This Course?

How Computer Work today -- 包括前沿的东西真真正正我们能见到的内存条之类的(目前我这么感觉) 不过基础课程要从晶体管开始一步一步构建上去

我们将会把晶体管抽象成开关，然后在其上构建电路，接着我们将它与指令连接起来

然后下面研究 can we work better？

We will study how something like this works

这可能是一个Apple M1 Utra System(2022), 中间是这是一个片上系统，有多个处理器，加速器，以及大量的片上内存，缓存... 我们将从基础开始了解中间将会发生的事情；然后我们会看到Main Memory，我们将讨论他的设计；然后会讨论Storage, 非遗损失性的比如磁盘，SSD；但很遗憾由于时间关系不会讨论Sensors(传感器)

Major High Level Goals of This Course

Understand the basics: 基础知识
Understand the principles of design: 原则和取舍
Understand the precedents: 先例过去的人做了什么 -- 同时注入前沿
Based on such understanding:
- learn how the mordern computer works underneath. -- 如何工作
- evaluate tradeoffs of the different designs and ideas. -- 评估不同想法的取舍
- implement a principled design(a simple microprocessor) -- 在实验中实现一个simple微处理器

How does a computer solve problems?

answer: 指挥电子

How Do Problems Get Solved by Electorons?

电子是潜在的解决问题的工具(从物理中能看到这一点)，但我们没法直接与电子沟通，我们面临很多Problems在顶层，我们知道Electrons是潜在的底层的解决问题的工具。

我们把Problems转换为Algorithms，然后算法用某种Language，Program变成，并在System Software上运行，然后被编译成较低层次的结构能够理解的指令，而这个较低层次的东西叫做Micro-Architecture(微架构)，然后micro-architecture将会通过Digital logic(数字逻辑)实现，而digital logic通过构成devices(transistors 晶体管)的器件来实现，晶体管的操作基于electrons的基本原理