Id-dar > Wirja > Il-kontenut

Arkitettura tal-kompjuter Miri tad-disinn

Mar 11, 2019

Il-forma eżatta ta 'sistema tal-kompjuter tiddependi fuq ir-restrizzjonijiet u l-għanijiet. Arkitetturi tal-kompjuter ġeneralment jikkompromettu l-istandards, l-enerġija kontra l-prestazzjoni, l-ispiża, il-kapaċità tal-memorja, il-latency (latency huwa l-ammont ta 'ħin li tieħu għall-informazzjoni minn nodu wieħed biex tivvjaġġa lejn is-sors) u l-fluss. Xi kultant kunsiderazzjonijiet oħra, bħal karatteristiċi, daqs, piż, affidabilità, u espansibilità huma wkoll fatturi.


L-iktar skema komuni tagħmel analiżi fil-fond ta 'l-enerġija u turi kif jista' jinżamm il-konsum ta 'l-enerġija baxx, filwaqt li żżomm prestazzjoni adegwata.


Prestazzjoni

Prestazzjoni moderna tal-kompjuter hija spiss deskritta fl-IPC (struzzjonijiet għal kull ċiklu). Dan ikejjel l-effiċjenza tal-arkitettura fi kwalunkwe frekwenza tal-arloġġ. Peress li rata aktar mgħaġġla tista ’tagħmel kompjuter aktar mgħaġġel, dan huwa kejl utli. Kompjuters qodma kellhom għadd ta ’IPC baxxi daqs 0.1 struzzjonijiet għal kull ċiklu. Proċessuri moderni sempliċi jilħqu faċilment 1. Il-proċessuri superscalar jistgħu jilħqu tlieta sa ħames IPC billi jeżegwixxu diversi struzzjonijiet għal kull ċiklu ta 'arloġġ.


L-għadd ta 'struzzjonijiet bil-lingwa tal-magni jkun qarrieqi minħabba li jistgħu jagħmlu ammonti varji ta' xogħol f'ISAs differenti. L- "istruzzjoni" fil-kejl standard mhijiex għadd tal-istruzzjonijiet attwali tal-lingwa tal-magna tal-ISA, iżda unità ta 'kejl, ġeneralment ibbażata fuq il-veloċità tal-arkitettura tal-kompjuter VAX.


Ħafna nies kienu jkejlu l-veloċità tal-kompjuter bir-rata tal-arloġġ (ġeneralment f'MHz jew GHz). Dan jirreferi għaċ-ċikli kull sekonda tal-arloġġ prinċipali tas-CPU. Madankollu, din il-metrika hija kemmxejn qarrieqa, għax magna b'rata ta 'arloġġ ogħla tista' mhux bilfors ikollha prestazzjoni akbar. Bħala riżultat, il-manifatturi tbiegħdu mill-veloċità tal-arloġġ bħala kejl tal-prestazzjoni.


Fatturi oħra jinfluwenzaw il-veloċità, bħat-taħlita ta 'unitajiet funzjonali, veloċitajiet ta' xarabanks, memorja disponibbli, u t-tip u l-ordni ta 'struzzjonijiet fil-programmi.


Hemm żewġ tipi ewlenin ta 'veloċità: latency u throughput. Latency huwa l-ħin bejn il-bidu ta 'proċess u t-tlestija tiegħu. Throughput huwa l-ammont ta 'xogħol magħmul għal kull unità ta' ħin. Interruzzjoni tal-latency hija l-ħin massimu garantit ta 'rispons tas-sistema għal avveniment elettroniku (bħal meta d-disk drive tispiċċa ċċaqlaq xi data).


Il-prestazzjoni hija affettwata minn firxa wiesgħa ħafna ta 'għażliet ta' disinn - per eżempju, il-pajpjar ta 'proċessur normalment jagħmel il-latency agħar, imma jagħmel il-fluss aħjar. Kompjuters li jikkontrollaw il-makkinarju ġeneralment jeħtieġu latency ta ’interruzzjoni baxxa. Dawn il-kompjuters joperaw f'ambjent ta 'ħin reali u jfallu jekk operazzjoni ma tkunx kompluta f'ammont speċifiku ta' żmien. Pereżempju, brejkijiet anti-lock ikkontrollati mill-kompjuter għandhom jibdew l-ibbrejkjar fi żmien prevedibbli, qasir wara li tinstab il-pedala tal-brejk jew inkella jseħħ falliment tal-brejk.


Il-benchmarking iqis dawn il-fatturi kollha billi jkejjel il-ħin li l-kompjuter jieħu biex jgħaddi minn serje ta 'programmi tat-test. Għalkemm il-parametru referenzjarju juri l-punti tajbin, m'għandux ikun kif tagħżel kompjuter. Spiss il-magni mkejla jinqasmu fuq miżuri differenti. Pereżempju, sistema waħda tista 'tittratta l-applikazzjonijiet xjentifiċi malajr, filwaqt li oħra tista' tagħmel il-logħob tal-kompjuter aktar faċli. Barra minn hekk, id-disinjaturi jistgħu jimmiraw u jżidu karatteristiċi speċjali mal-prodotti tagħhom, permezz ta 'ħardwer jew softwer, li jippermettu parametru referenzjarju speċifiku li jeżegwixxi malajr iżda ma joffrux vantaġġi simili għal kompiti ġenerali.


Effiċjenza tal-enerġija

L-artikolu prinċipali: Elettronika b'qawwa baxxa

L-effiċjenza tal-enerġija hija kejl ieħor importanti fil-kompjuters moderni. Effiċjenza tal-enerġija ogħla spiss tista 'tiġi nnegozjata għal veloċità aktar baxxa jew għal spiża ogħla. Il-kejl tipiku meta ssir referenza għall-konsum tal-enerġija fl-arkitettura tal-kompjuter huwa MIPS / W (miljuni ta 'struzzjonijiet kull sekonda kull watt).


Ċirkwiti moderni għandhom inqas enerġija meħtieġa għal kull transistor hekk kif in-numru ta 'transistors għal kull ċippa jikber. Dan għaliex kull transister li jitqiegħed f'ċippa ġdida jeħtieġ il-provvista tal-enerġija tiegħu stess u jeħtieġ li jinbnew mogħdijiet ġodda biex jitħaddmu. Madankollu n-numru ta 'transisters għal kull ċippa qed jibda jiżdied b'rata aktar bil-mod. Għalhekk, l-effiċjenza fl-użu tal-enerġija qed tibda ssir importanti, jekk mhux aktar importanti milli tiddaħħal aktar u aktar transisters f'ċipp wieħed. Disinni ta 'proċessuri riċenti wrew din l-enfasi peress li jqiegħdu aktar attenzjoni fuq l-effiċjenza ta' l-enerġija aktar milli jikkrammaw kemm jista 'jkun transisters f'ċippa waħda kemm jista' jkun. [17] Fid-dinja tal-kompjuters inkorporati, l-effiċjenza fl-użu tal-enerġija ilha għan importanti ħdejn il-fluss u l-latency.


Bidliet fid-domanda tas-suq

Żidiet fil-frekwenza tal-arloġġ kibru aktar bil-mod matul l-aħħar ftit snin, meta mqabbla mat-titjib fit-tnaqqis tal-enerġija. Dan ġie xprunat mit-tmiem tal-Liġi Moore u d-domanda għal ħajja itwal tal-batterija u tnaqqis fid-daqs għat-teknoloġija mobbli. Din il-bidla fil-fokus minn rati ogħla ta 'arloġġ għal konsum ta' enerġija u miniaturizzazzjoni tista 'tintwera bit-tnaqqis sinifikanti fil-konsum ta' l-enerġija, daqs 50%, li ġew irrapportati minn Intel fir-rilaxx tagħhom tal-mikararkitettura Haswell; fejn waqgħu l-parametru referenzjarju tal-konsum tal-enerġija minn 30-40 watt għal 10-20 watts [18]. Meta tqabbel dan maż-żieda fil-veloċità ta 'l-ipproċessar ta' 3 GHz sa 4 GHz (2002 sa 2006) jista 'jidher li l-fokus fir-riċerka u l-iżvilupp qed jitbiegħdu mill-frekwenza ta' l-arloġġ u jimxu lejn konsum inqas ta 'enerġija u jieħdu inqas spazju.