ארכיטקטורת מחשב

יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.
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

עריכה

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

  1. חיבוריות המחשב כגון אפיק נתונים ומתגים
  2. בקר זיכרון (אנ') והיררכיה
  3. מנגנוני גישה חיצוניים ל-CPU כמו גישה ישירה לזיכרון
  4. נושאים כמו עיבוד מקבילי.

ברגע שה-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.

את היישום ניתן לפרק לשלושה חלקים שונים (לא בהכרח שונים):

  • יישום לוגי או תכן לוגי - תכנון בלוקים שהוגדרו במיקרוארכיטקטורה ברמת מעברי רגיסטר (RTL) ורמת השער (gate level).
  • יישום מעגלים (Circuit) - תכנון ברמת הטרנזיסטור של אלמנטים בסיסים (שער, בורר, נועל) כמו גם בלוקים גדולים יותר (כמו ALU או 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" (floorplan), חלוקה לשבבים והחיבוריות ביניהם וניתוב החיבורים.

עבור מעבדים כל התהליך נקרא "תכנון מעבדים" (CPU Design) או ארכיטקטורת מעבדים (אנ').

היסטוריה

עריכה

נושאים מרכזיים בארכיטקטורת מחשב

עריכה

הגדרות ומושגים

עריכה

מטרות תכנון

עריכה

ביצועים

עריכה

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

עריכה

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 המזעור והגדלת צפיפות הרכיבים לפי חוק מור. בתחום מערכות משובצות מחשב יש חשיבות קריטית בהקטנת צריכת ההספק, במיוחד עבור התקנים ניידים.

עלות

עריכה

ארכיטקטורות עתידיות

עריכה

ראו גם

עריכה

לקריאה נוספת

עריכה

קישורים חיצוניים

עריכה
  מדיה וקבצים בנושא ארכיטקטורת מחשב בוויקישיתוף

הערות שוליים

עריכה
  1. ^ John L. Hennessy and David A. Patterson (2003). Computer Architecture: A Quantitative Approach (Third ed.). Morgan Kaufmann Publishers, Inc. ISBN 1558605967.
  2. ^ Laplante, Phillip A. (2001). Dictionary of Computer Science, Engineering, and Technology. CRC Press. pp. 94–95. ISBN 0849326915.