ארכיטקטורת מחשב

יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי.
הנכם מוזמנים להשלים את החלקים החסרים ולהסיר הודעה זו. שקלו ליצור כותרות לפרקים הדורשים השלמה, ולהעביר את התבנית אליהם.

ארכיטקטורת מחשב הוא תחום בהנדסת מחשבים העוסק ברעיון הראשוני, תכנון ובמבנה הביצועי של מערכת מחשב. התחום הוא אבן בניין בתיאור הדרישות והמפרט, התכנון והמימוש של חלקים רבים ממערכת מחשב תוך כדי התמקדות בדרך בה המעבד המרכזי CPU מבצע גישה לזיכרון. התחום גם מהווה את התורה בה מתכננים ובוחרים את מרכיבי המחשב ואת החיבוריות ביניהם בצורה הטובה ביותר לעמידה בציפיות הביצועים והעלות.

מבוא

ארכיטקטורת מחשב מורכבת לפחות משלוש קטגוריות משנה עיקריות:[1]

  • ארכיטקטורה של סט הפקודות, או ISA, הוא תיאור מופשט של מערכת מחשב כפי שהוא נראה על ידי מתכנת שפת מכונה (או שפת סף), לרבות סט פקודות, שיטות גישה לזיכרון, אוגרי המעבד, ומבנה מרחב הכתובות והנתונים.
  • מיקרו ארכיטקטורה, או ארגון המחשב עוסק ברמה הנמוכה והמפורטת יותר של תיאור המערכת, אשר כוללת את האופן שבו מורכבים חלקי המערכת, החיבוריות ויישום ה ISA[2] . גודל זיכרון מטמון למשל הוא נושא ארגוני למשל.


  • תכנון המערכת הכולל את כל רכיבי חומרה אחרים בתוך מערכת מחשוב כגון:
  1. חיבוריות המחשב כגון פס נתונים (Computer Bus) ומתגים
  2. בקר זיכרון והיררכיה
  3. מנגנוני גישה חיצוניים ל CPU כמו גישה ישירה לזיכרון
  4. נושאים כמו עיבוד מקבילי.

ברגע ש ה ISA והמיקרו ארכיטקטורה הוגדרו, ההתקן המסוים מתוכנן להיות מבוצע בחומרה. תהליך תכנוני זה נקרא יישום או אימפלימנטציה. יישום לא נחשב כהגדרה ארכיטקטונית אלא תכנון הנדסי בחומרה.

היישום ניתן לפירוק לשלושה חלקים שונים (לא בהכרח שונים):

  • יישום לוגי או תכן לוגי - תכנון בלוקים שהוגדרו במיקרוארכיטקטורה ברמת המעברי רגיסטר RTL ורמת השער gate level.
  • יישום מעגלים (Circuit) - תכנון ברמת הטרנזיסטור של אלמנטים בסיסים(שער, בורר, נועל) כמו גם בלוקים גדולים יותר (ALU, זיכרון מטמון) אשר תכנונם עדיף לעיתים ברמת הפיזית לשיפור הביצועים כחלק מתרשים הזרימה בתכנון מעגל משולב ו ASIC.
  • יישום פיזי - המעגלים מתוכננים, רכיבים מסוימים ממוקמים כחלק מתהליך "תוכנית הרצפה" Chip floor plan, חלוקה לשבבים והחיבוריות ביניהם וניתוב החיבורים.

עבור מעבדים כל התהליך נקרא "תכנון מעבדים", CPU Design או ארכיטקטורה של מעבדים.

היסטוריה

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו.

נושאים מרכזיים בארכיטקטורת מחשב

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו.

הגדרות ומושגים

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו.

מטרות תכנון

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו.

ביצועים

ביצועי המחשב נבחנים לרוב לפי קצב שעון המערכת (מגה הרצים או גיגה הרצים) ומתייחס למחזורים לשנייה של שעון המעבד המרכזי. אולם קיימים מקרים בהם קצב מהיר יותר אינו בהכרח מוביל למערכת עם ביצועים טובים יותר ולכן יש להציג את ביצועי המערכת לפי מבחנים מפורטים ומדויקים יותר.

צריכת הספק

צריכת הספק הוא מאפיין תכנוני חשוב המשפיע על כל הארכיטקטורה של המחשב. הקטנת צריכת ההספק לעיתים באה על חשבון ביצועי המחשב אך מקטינה את עלות המחשב. הקטנת הצריכה גם משפרת את אמינותם של רכיבי המחשב. חשיבות צריכת ההספק עולה עם יכולת המיזעור והגדל צפיפות הרכיבים לפי חוק מור. בתחום מערכות משובצות מחשב יש חשיבות קריטית בהקטנת צריכת ההספק, במיוחד עבור התקנים ניידים.

עלות

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו.

ארכיטקטורות עתידיות

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו למכלול והשלימו אותו.

ראו גם

לקריאה נוספת

  • Barton, Robert S., "Functional Design of Computers", Commununications of the ACM 4(9): 405 (1961).
  • Barton, Robert S., "A New Approach to the Functional Design of a Digital Computer", Proceedings of the Western Joint Computer Conference, May 1961, pp.393-396. About the design of the Burroughs B5000 computer.
  • Bell, C. Gordon; and Newell, Allen (1971). "Computer Structures: Readings and Examples", McGraw-Hill.
  • Blaauw, G.A., and Brooks, F.P., Jr., "The Structure of System/360, Part I-Outline of the Logical Structure", IBM Systems Journal, vol. 3, no. 2, pp. 119-135, 1964.

קישורים חיצוניים

ראו מדיה וקבצים בנושא זה בוויקישיתוף.

הערות שוליים

  1. John L. Hennessy and David A. Patterson (2003). Computer Architecture: A Quantitative Approach (מהדורה Third Edition). Morgan Kaufmann Publishers, Inc. ISBN 1558605967. 
  2. Laplante, Phillip A. (2001). Dictionary of Computer Science, Engineering, and Technology. CRC Press. עמ' 94–95. ISBN 0849326915. 
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רישיון cc-by-sa 3.0
This article is issued from Hamichlol. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.