Bosh sahifa > Ko'rgazma > Kontent

Kompyuter arxitekturasi

Mar 11, 2019

Ta'rif


Maqsad, elektr energiyasini iste'mol qilishni nazorat qilishda ishlashni maksimal darajada oshiradigan, kutilgan ishlash hajmiga nisbatan kamroq xarajat qiladigan, shuningdek, juda ishonchli bo'lgan kompyuterni loyihalashdir. Buning uchun ko'rsatmalarni ishlab chiqish, funktsional tashkilot, mantiqiy dizayn va amalga oshirishni o'z ichiga olgan ko'p jihatdan e'tiborga olish kerak. Dastur integratsiyalashgan elektron dizayni, qadoqlash, kuch va sovutish jarayonini o'z ichiga oladi. Dizaynni optimallashtirish uchun kompilyatorlar, operatsion tizimlar mantiqiy dizayni va qadoqlash bilan tanishish talab etiladi.


Yo'riqnoma arxitekturasi

Buyruqlar majmui arxitekturasi (ISA) kompyuterning dasturiy ta'minoti va apparat o'rtasidagi interfeysdir va shuningdek, dasturchining mashinaning ko'rinishi sifatida ham ko'rish mumkin. Kompyuterlar Java, C ++ yoki ko'pchilik dasturlash tillari kabi yuqori darajali dasturlash tillarini tushunmaydi. Bir protsessor faqat raqamli modeldagi kodlangan ko'rsatmalarni, odatda ikkitomonlama sonlar deb tushunadi. Derivativlar kabi dasturiy vositalar bu yuqori darajadagi tillarni protsessor tushuna oladigan ko'rsatmalarga aylantiradi.


Ko'rsatmalardan tashqari, Iso Masih kompyuterdagi dasturlarni, masalan, ma'lumotlar turlarini, registrlarni, manzillarni aniqlash usullarini va xotirada mavjud bo'lgan narsalarni belgilaydi. Ko'rsatmalar ro'yxatga olish indekslari (yoki nomlari) va xotira manzillari bilan ushbu mavjud elementlarni topadi.


Kompyuterning ISA odatda qo'llanmaning qanday kodlanganligini tasvirlaydigan kichik foydalanuvchi qo'llanmada tavsiflanadi. Bundan tashqari, ko'rsatmalar uchun qisqa (noma'lum) mnemonik nomlarni belgilashi mumkin. Nomlar assembler deb nomlangan dasturiy ta'minot ishlab chiqish vositasi tomonidan tan olinishi mumkin. Assambleya - bu kompyuterda o'qiladigan forma shaklidagi inson o'qiydigan shaklini tarjima qiladigan kompyuter dasturidir. Disassemblers, odatda, disk raskadrovka va dasturiy ta'minot dasturlarida ikkitomonlama kompyuter dasturlarida yovuzlikni izolyatsiya qilish va tuzatish uchun keng tarqalgan.


ISAlar sifati va to'liqligi bilan farq qiladi. Dasturlash qulayligi (kodni tushunish qanchalik oson), kodning kattaligi (muayyan amalni bajarish uchun qanaqa kod talab qilinadi) va dasturni sharhlash uchun kompyuterning qiymati (yaxshi murakkablik uchun zarur bo'lgan qo'shimcha qurilmalar yo'riqnomani dekodlash va bajarish) va kompyuterning tezligi (murakkab kod hal qiluvchi apparat bilan uzoqroq dekode vaqti kelganda). Xotira tashkiloti yo'riqnomaning xotiraga qanday ta'sir qilishini va xotira o'zi bilan qanday aloqa o'rnatayotganligini belgilaydi.


Dizayner emulyatori dasturlari (emulyatorlar) davomida tavsiya etilgan buyruqlar to'plamida yozilgan dasturlarni ishlating. Zamonaviy emulyatorlar ma'lum bir ISA o'z maqsadlariga mos keladimi yoki yo'qligini aniqlash uchun kattaligi, narxi va tezlikni o'lchaydilar.


Kompyuterni tashkil qilish


Kompyuter tashkiloti mahsulotga asoslangan mahsulotlarni optimallashtirishga yordam beradi. Masalan, dasturiy ta'minot muhandislari protsessorlarning ishlash qobiliyatini bilishlari kerak. Eng past narx uchun eng yaxshi ko'rsatkichni olish uchun dasturiy ta'minotni optimallashtirish kerak bo'lishi mumkin. Bu kompyuterni juda batafsil tahlil qilishni talab qilishi mumkin. Masalan, SD-kartada, dizaynerlar kartani sozlashi kerak bo'lishi mumkin, shunda eng ko'p ma'lumotlar eng tezkor tarzda ishlov berilishi mumkin.


Kompyuter tashkiloti shuningdek, muayyan loyiha uchun protsessorni tanlashni rejalashtirmoqda. Multimediya loyihalari juda tezkor ma'lumotlarga ehtiyoj sezishi mumkin, virtual mashinalar tezkor qidiruvga muhtoj. Ba'zida muayyan vazifalar qo'shimcha komponentlarga ham ehtiyoj sezadi. Misol uchun, virtual mashinani ishlashga qodir bo'lgan kompyuter virtual xotira qurilmasiga muhtoj, shuning uchun turli xil virtual kompyuterlarning xotirasi ajratilishi mumkin. Kompyuterning tashkil etilishi va xususiyatlari shuningdek energiya sarfi va protsessor xarajatlariga ta'sir qiladi.


Dastur

Buyruqlar majmui va mikro-arxitektura yaratilgach, amaliy mashina ishlab chiqilishi kerak. Ushbu dizayn jarayoni dastur deb ataladi. Ilova odatda arxitektura dizayniga emas, balki apparatni loyihalashga ixtisoslashgan deb hisoblanmaydi. Dasturni bir necha bosqichga aylantirish mumkin:


Mantiqiy Ilova mantiq eshigi darajasida talab qilinadigan davrlarni ishlab chiqadi

O'chirishni amalga oshirish, asosiy elementlarning tranzistor darajasidagi dizaynlarini (eshiklar, multipleksatorlar, latches va boshqalar), shuningdek, log gate darajasida yoki hatto jismoniy darajalarda ham amalga oshirilishi mumkin bo'lgan ba'zi katta bloklar (ALUlar, keshlar va h.k.) dizayn uni chaqiradi.

Jismoniy ilovalar jismoniy davrlarni tortadi. Turli elektron komponentlari chip yostig'i yoki taxtaga joylashtiriladi va ularga ulanadigan simlar hosil bo'ladi.

Dizayn tekshiruvi kompyuterni barcha holatlarda va barcha vaqtlarda ishlashini tekshiradi. Dizaynni tasdiqlash jarayoni boshlangandan so'ng, mantiq darajasidagi dizayn mantiqiy emulyatorlar yordamida sinovdan o'tkaziladi. Biroq, bu odatda sinovni amalga oshirish uchun juda sekin. Shunday qilib, dastlabki sinovga asoslangan holda tuzatishlar kiritilgach, prototiplar Field Programmable Gate-Arrays (FPGAs) yordamida yaratilgan. Ko'pchilik sevimli mashg'ulot loyihalari bu bosqichda to'xtaydi. Yakuniy qadam protetib integral sxemalarini sinashdir. Integral mikrosxemalar muammolarni bartaraf etish uchun bir nechta redesigns talab qilishi mumkin.

Protsessorlar uchun butun amaliyot jarayoni boshqacha tartibda tashkil etiladi va tez-tez CPU dizayni deb ataladi.