En la ingeniería de computadora, la arquitectura de computadora del es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de la computadora . Es un modelo y descripción funcional de requisitos (especialmente las velocidades y las interconexiones) y de aplicaciones del diseño para las varias piezas de una computadora - centrándose en gran parte en la manera por la cual la unidad central de proceso (CPU) se realiza interno y tiene acceso a direcciones en la memoria .
Puede también ser definido como la ciencia y el arte de seleccionar y de interconectar componentes de hardware para crear metas de las computadoras que resuelven funcional, del funcionamiento y del coste.
¡ La arquitectura de computadora abarca por lo menos el
principal del
de tres subcategorías la arquitectura de sistema de instrucción
, o el AIA, es la imagen abstracta de un sistema de cálculo que sea considerado por un programador en lenguaje de máquina (o el de lenguaje de ensamblaje), incluyendo el sistema de instrucción, los modos de dirección de memoria, procesador coloca y formatos de la dirección y de datos.
Microarchitecture del
, también conocido como la organización de la computadora del es un nivel inferior, más concreto, descripción del sistema que implica cómo los componentes del sistema se interconectan y cómo interoperan para ejecutar el AIA. El tamaño del escondrijo de una computadora por ejemplo, es una edición de organización que no tiene generalmente nada hacer con el AIA.
diseño de sistema del
tal como el cual incluye todos los otros componentes de hardware dentro de un sistema de cálculo: el sistema de interconecta por ejemplo los autobuses de la computadora y cambia el
Una vez que se ha especificado el AIA y el microarchitecture, el dispositivo real necesita ser diseñado en el hardware . Este proceso de diseño a menudo se llama la puesta en práctica del . La puesta en práctica generalmente no se considera definición arquitectónica, sino algo la ingeniería de diseño del hardware .
La puesta en práctica puede ser más futura analizada en tres pedazos:
Puesta en práctica/diseño de la lógica - donde los bloques que fueron definidos en el microarchitecture se ejecutan como ecuaciones de la lógica.
Puesta en práctica/diseño del circuito - donde los bloques de la velocidad o las ecuaciones de la lógica o las puertas de lógica críticas se ejecutan en el nivel del transistor.
Puesta en práctica/diseño físicos - donde los circuitos se dibujan hacia fuera, los diversos componentes de circuito se ponen en un piso-plan de la viruta o en un tablero y los alambres que conectan se encaminan.
Las CPU el proceso entero de la puesta en práctica a menudo se pide el diseño CPU.
¡ Usos más específicos del término incluyen más general ancho-escalan arquitecturas de hardware, tales como racimo que computa y arquitecturas no uniformes del acceso de memoria (NUMA). ¡
¡arquitecto del edificio fija los principios y las metas de un proyecto de edificio como la base para los planes del ponente, tan también, un arquitecto de la computadora precisó la arquitectura de computadora como base para las especificaciones reales del diseño. Hay varios usos del término, que se puede utilizar para referirse: -->
Metas del diseño
La forma exacta de un sistema informático depende de los apremios y de las metas para los cuales fue optimizado. De computadora de las arquitecturas estándares de la compensación generalmente, coste, capacidad de memoria, estado latente y rendimiento de procesamiento. A veces otras consideraciones, tales como características, consumo del tamaño, del peso, de la confiabilidad, de la expansibilidad y de energía son factores también.
El esquema más común elige cuidadosamente el embotellamiento que la mayoría reduce la velocidad de la computadora. Ideal, el coste se asigna proporcional para asegurar que la tarifa de datos es casi igual para todas las piezas de la computadora, con la parte más costosa siendo el más lento. Éste es cómo los integradores comerciales expertos optimizan los ordenadores personales
Coste
El coste es generalmente constante llevado a cabo, determinado por el sistema o requisitos comerciales.
Funcionamiento
El funcionamiento de computadora se describe a menudo en términos de frecuencia de reloj (generalmente en el megaciclo o el gigahertz). Esto refiere a los ciclos por el segundo del reloj principal de la CPU. Sin embargo, este métrico es algo engañoso, pues una máquina con una tarifa de reloj más alta puede necesario no tener rendimiento más alto. Consecuentemente los fabricantes se han movido lejos de frecuencia de reloj como medida del funcionamiento. El funcionamiento de computadora se puede también medir con la cantidad de escondrijo que un procesador contiene. Si la velocidad, los megaciclos o los gigahertz, eran ser un coche entonces el escondrijo es el semáforo. No importa cómo ayunar el coche va él todavía no golpeará ese semáforo verde. Más velocidad que usted tiene y más el escondrijo usted tiene más rápido su procesador es.
Las CPU modernas pueden el ejecutan instrucciones múltiples por el ciclo de reloj, que acelera dramáticamente un programa. Otros factores influencian velocidad, tal como la mezcla de velocidades del autobús de las unidades funcionales, memoria disponible, y el tipo y la orden de instrucciones en los programas que son funcionados.
Hay dos tipos principales de velocidad, de estado latente y de rendimiento de procesamiento. El estado latente es el tiempo entre el comienzo de un proceso y su terminación. El rendimiento de procesamiento es la cantidad de trabajo hecha por tiempo de unidad. El estado latente de la interrupción es el tiempo de reacción máximo garantizado del sistema a un acontecimiento electrónico ( e. cuando el accionamiento de disco acaba de mover un ciertos datos). El funcionamiento es afectado por una gama muy amplia de las opciones del diseño - por ejemplo, el adición del escondrijo generalmente hace estado latente peor (más lento) pero hace rendimiento de procesamiento mejor. Computadoras que controlan estados latentes bajos de la interrupción de la necesidad de la maquinaria generalmente. Estas computadoras funcionan en un ambiente en tiempo real y fallan si una operación no se termina en una cantidad de tiempo especificada. Por ejemplo, los frenos anticerrojos controlados por ordenador deben comenzar a frenar casi inmediatamente después que se han dado instrucciones para frenar.
El funcionamiento de una computadora se puede medir usar la otra métrica, dependiendo de su dominio del uso. Un sistema puede ser CPU limitada (como en el cálculo numérico), la entrada-salida encuadernado (como en un uso webserving) o la memoria encuadernado (como en el vídeo que corrige). El consumo de energía ha llegado a ser importante en servidores y dispositivos portables como los ordenadores portátiles.
que evalúa intentos de para tomar en cuenta todos estos factores midiendo el tiempo que una computadora lleva el funcionamiento con una serie de programas de prueba. Aunque la evaluación comparativa demuestre fuerzas, puede no ayudar a uno para elegir una computadora. Las máquinas medidas parten a menudo en diversas medidas. Por ejemplo, un sistema pudo manejar usos científicos rápidamente, mientras que otro pudo jugar a juegos video populares más suavemente. Además, han conocido a los diseñadores para agregar características especiales a sus productos, si en el soporte físico o el software, que permiten que una prueba patrón específica ejecute rápidamente solamente que no ofrecer las ventajas similares a otra, tareas más generales.
Consumo de energía
El consumo de energía es otro criterio de diseño ese los factores en el diseño de computadoras modernas. La eficacia de energía se puede negociar a menudo para el funcionamiento o los beneficios de costo. Con la densidad de energía cada vez mayor de circuitos modernos como el número de transistores por las escalas de la viruta (ley de Moore), la eficacia de energía ha aumentado de importancia. Los diseños recientes del procesador tales como la base 2 de Intel pusieron más énfasis en eficacia de energía cada vez mayor. También, en el mundo de la computación encajada, la eficacia de energía ha sido y sigue siendo de largo la meta fundamental del diseño al lado de funcionamiento.
Perspectiva histórica
Uso temprano del en el contexto de la computadoraEl término “arquitectura” en literatura de la computadora se puede remontar al trabajo de Lyle R. Johnson y a los arroyos de Frederick P., miembros en 1959 del departamento de organización de la máquina en el centro de investigación principal de IBM. Johnson tenía ocasión para escribir una comunicación propietaria sobre estiramiento, un superordenador IBM-desarrollado de la investigación para el laboratorio científico de Los Alamos; en intentar caracterizar su nivel de detalle elegido para discutir la computadora lujoso embellecida, él observó que su descripción de formatos, de tipos de la instrucción, de parámetros del hardware, y de realces de velocidad tuvo como objetivo el nivel de “arquitectura de sistema” - un término que parecía más útil que la “organización de la máquina.” Posteriormente arroyos, uno de los diseñadores del estiramiento, capítulo comenzado 2 de un libro (que planea un sistema informático: Estiramiento del proyecto, ed. Buchholz, 1962) escribiendo, “arquitectura de computadora, como la otra arquitectura, es el arte de determinar las necesidades del usuario de una estructura y después del diseño cubrir esas necesidades tan con eficacia como sea posible dentro de problemas económicos y tecnológicos.” Los arroyos se encendieron desempeñar un papel principal en el desarrollo de la línea de IBM System/360 de computadoras, donde la “arquitectura” ganó moneda como un sustantivo con la definición “qué el usuario necesita saber.” El mundo de computadora emplearía más adelante el término de muchas maneras menos-explícitas.
La primera mención de la arquitectura término en la literatura arbitrada de la computadora está en un artículo 1964 que describe IBM System/360. El artículo define arquitectura como el sistema de “cualidades de un sistema según lo considerado por el programador, es decir, la estructura conceptual y el comportamiento funcional, a diferencia de la organización del flujo y de los controles de datos, del diseño lógico, y de la puesta en práctica física.” En la definición, la perspectiva del programador comportamiento funcional de la computadora es llave. La pieza conceptual de la estructura de una descripción de la arquitectura hace el comportamiento funcional comprensible, y extrapolatable a una gama de los casos del uso. Hizo solamente después internals del `' por ejemplo “la manera por la cual la CPU se realiza interno y los accesos tratan en memoria,” mencionada anteriormente, resbalón en la definición de la arquitectura de computadora.
Ver también
HardwareDiseño de la CPU
Sistema de instrucción ortogonal
Arquitectura de los programas
Organización de la computadora
Arquitectura de Von Neumann
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