第8章 综合案例

前七章分别研究了表示、逻辑、ISA、CPU、流水线、存储和 I/O。最后一章把这些局部模型合并：一组最小 load/add/store 指令从源程序出发，怎样穿过整台机器；当它慢时，又怎样定位真正瓶颈。

本章内容

• 一条 load/add/store 如何贯穿机器：逐层、逐状态追踪取指、地址翻译、cache、流水线和写回。
• 跨层性能诊断与设计权衡：用测量排除猜测，把优化收益和代价放回全系统。

为什么需要综合案例

孤立记忆容易制造错觉：知道 cache 定义，却不知它在 load 的哪一步介入；知道流水线转发，却不知 cache miss 会冻结哪些阶段；知道虚拟地址，却误以为 ALU 加法直接得到物理地址。

综合追踪要求每一步回答四件事：

1. 当前输入是什么；
2. 读取了哪些状态；
3. 哪个部件产生结果；
4. 何时才能安全提交。

本章自测

1. load 的地址加法、地址翻译和 cache 查找分别处理什么？
2. store 为什么可以先进入 store buffer，但异常模型仍要求按序可见？
3. 若程序慢，应先改代码还是先换硬件？需要什么证据？