معماری کامپیوتر چیست

معماری کامپیوتر چیست

به‌طورکلی معماری کامپیوتر به دانش طراحی و شناخت اجزای کامپیوتر است. معماری سیستم‌های کامپیوتری که یکی از گرایش‌های پرطرفدار ارشد کامپیوتر به شمار می‌آید. در این گرایش با اجزای داخلی کامپیوتر که مراحل انجام یک دستور را بر عهده‌دارند و چگونگی کار آن‌ها آشنا می‌شویم. در این گرایش واحد کنترل مرکزی (CPU) و حافظه (RAM) به‌عنوان دو بخش اصلی کامپیوتر معرفی می‌شوند که در ادامه به بررسی ارتباط آن‌ها و ساختار درونی آن‌ها می‌پردازند.

درس معماری کامپیوتر به چگونگی کارکرد، طراحی و ساخت پایه‌ای‌ترین اجزای کامپیوتر می‌پردازد. این درس با بررسی یک پردازش گر ساده و ابتدایی اصول کارکرد آن را بیان می‌کند. سپس به معماری‌های مختلف پردازشگر می‌پردازد. همچنین در این درس به مسائل مهمی چون Pipeline ، Cache و… اشاره می‌شود.

معمولاً در درس معماری کامپیوتر مجموعه دستور (ISA) و معماری سخت‌افزار سیستم (HAS) مطرح می‌شود. به بیان دقیق‌تر ISA دید برنامه‌نویس به کامپیوتر و HAS دید ریز معماری است.

ISA

به‌طورکلی ISA شامل مجموعه دستورات، مجموعه ثبات‌ها و فرمت دستورات است. به بیان دقیق‌تر دو کامپیوتر با ISA یکسان ممکن است دستورات مشابهی را اجرا کنند ولی لزومی ندارد سخت‌افزار داخلی آن‌ها چگونه اجرای دستورات مشابه یکدیگر باشند.

HAS

HAS که به آن دید ریز معماری گفته می‌شود شامل اجزای مثل حافظه پنهان، چگونگی اجرای دستورات و… است.

معیارهای اندازه‌گیری کارایی پردازنده

معمول‌ترین و شناخته‌شده‌ترین معیار اندازه‌گیری کارایی CPU، معیار MIPS (تعداد دستوری که یک CPU می‌تواند در یک ثانیه اجرا کند) است.برای کامپیوترهای که محاسبات مهندسی و علمی انجام می‌دهند MIPS نمی‌تواند به‌عنوان معیاری مناسب برای سنجش کارایی آن‌ها مورداستفاده قرار گیرد بلکه از واحدهای MFlops یا MegaFlops (برای سنجش میلیون عملیات ممیز شناور در ثانیه) یا از GFlops یا GigaFlops (میلیارد) استفاده می‌شود.

معیارهای سنجش کیفیت معماری کامپیوتر

معیارهای که برای سنجش معماری‌های کامپیوتری مورداستفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از:

عمومیت: برای چه گستره‌ای از کاربردها، معماری موردنظر مناسب است.

بازدهی: میزان متوسط قطعات یک کامپیوتر که طی استفاده از آن مشغول هستند.

طبقه بنده معماری‌های کامپیوتر

طبقه‌بندی فون نویمان

معماری فوم نویمان، یک مدل طراحی برای یک کامپیوتر ارقامی است که از یک واحد پردازش مرکزی (CPU) و یک حافظه مجزا (RAM) مستقل برای نگه‌داری از اطلاعات و دستورالعمل‌ها استفاده می‌کند. این طراحی به خاطر جان فوم نویمان نام‌گذاری شده است. این کامپیوترها شبیه به کامپیوترهای شخصی هستند که در تمامی خانه‌ها وجود دارند.

طبقه‌بندی فلین

طبقه‌بندی فرین یک طبقه‌بندی برای معماری‌های کامپیوتر است. در کل، کامپیوترهای دیجیتال بر اساس تعدد دستورالعمل‌ها و جریان‌های داده در ۴ دسته طبقه‌بندی شده‌اند. مایکل فلوین این شمارا جهت طبقه‌بندی و سازمان‌دهی کامپیوترها در سال ۱۹۶۶ میلادی ارائه کرد. عنصر اساسی فرایند محاسبات اجرای دنباله‌ای از دستورالعمل‌های مربوط به مجموعه‌ای از داده‌ها است.

این چهار طبقه بر مبنای تعداد دستورهای هم‌زمان و رشته داده‌های قابل دسترسی در معماری تعریف شد:
 

  • SISD یک دستور یک داده
  • SIMD یک دستور چند داده
  • MISD چند دستور یک داده
  • MIMD چند دستور چند داده

اجزای اصلی

CPU

در کامپیوتر واحد پردازش CPU یا واحد پردازنده مرکزی نام دارد که گاهی به‌عنوان مغز سیستم نیز می‌گویند. CPU بر اساس دستوراتی که دریافت می‌کند عملیات لازم را روی‌ داده‌ها انجام می دهد

اجزای اصلی یک CPU عبارت است از:

  • واحد محاسبه و منطق (ALU)
  • واحد کنترل(CU)
  • حافظه ثبات (Register)
  • حافظه پنهان (cache)

خرید استوریج
خرید هارد اکسترنال
خرید هاست