01
Иерархия памяти
Registers → L1 → L2/L3 → RAM → SSD/HDD: вниз растут ёмкость и обычно задержка. Регистры и кэш ближе к вычислительным блокам; storage сохраняет данные без питания.
02
CPU, GPU и FPGA
CPU хорош в последовательном управлении и задачах общего назначения. GPU содержит много более простых вычислительных блоков для массового параллелизма. FPGA конфигурируется в специализированный datapath и описывается HDL.
03
Harvard и Von Neumann
Von Neumann использует общую память/адресное пространство для инструкций и данных. Harvard разделяет их. Современный CPU может быть Von Neumann на уровне ISA, но иметь раздельные instruction/data caches.
04
Clock и синхронизация
Clock задаёт моменты обновления состояния. Период T — время одного цикла, частота f=1/T. Rising edge — 0→1, falling edge — 1→0. Большая частота сама по себе не гарантирует большую производительность.
05
Moore и Amdahl
Moore описывает исторический рост числа транзисторов. Amdahl ограничивает ускорение последовательной долей: S(N)=1/((1−P)+P/N). Для P=0.9 предел равен 10×.
06
Классическая chipset layout
Northbridge связывал CPU с memory и graphics; southbridge обслуживал PCI, SATA, USB и другое I/O. Сегодня многие функции перенесены в CPU и PCH, но старая схема остаётся экзаменационной моделью.
SELF-CHECK
Проверь понимание
Что быстрее: L1 или L2?
Обычно L1.
Что хранит данные без питания?
SSD, HDD, flash/USB.
Предел Amdahl при P=0.8?
5×.
Связь f и T?
f=1/T.