info@panadisplay.com
Arkitettura tal-kompjuter Rwoli

Arkitettura tal-kompjuter Rwoli

Mar 11, 2019

Definizzjoni


L-iskop huwa li jiġi ddisinjat kompjuter li jimmassimizza l-prestazzjoni waqt li jżomm il-kontroll tal-konsum tal-enerġija, spejjeż baxxi meta mqabbel mal-ammont tal-prestazzjoni mistennija, u huwa wkoll affidabbli ħafna. Għal dan, għandhom jiġu kkunsidrati ħafna aspetti li jinkludu disinn ta 'sett ta' struzzjonijiet, organizzazzjoni funzjonali, disinn tal-loġika, u implimentazzjoni. L-implimentazzjoni tinvolvi disinn ta 'ċirkwit integrat, ippakkjar, enerġija u tkessiħ. L-ottimizzazzjoni tad-disinn teħtieġ familjarità mal-kompilaturi, sistemi operattivi mad-disinn loġiku, u l-ippakkjar.


Arkitettura sett istruzzjoni

Arkitettura ta 'sett ta' istruzzjoni (ISA) hija l-interfaċċja bejn is-softwer u l-ħardwer tal-kompjuter u tista 'wkoll titqies bħala l-opinjoni tal-programmatur tal-magna. Il-kompjuters ma jifhmux lingwi ta ’programmar ta’ livell għoli bħalma huma l-Java, C ++, jew il-biċċa l-kbira tal-lingwi ta ’programmar użati. Proċessur jifhem biss l-istruzzjonijiet ikkodifikati b'xi mod numeriku, ġeneralment bħala numri binarji. Għodod ta 'softwer, bħal kompilaturi, jittraduċu dawk il-lingwi ta' livell għoli fi struzzjonijiet li l-proċessur jista 'jifhem.


Minbarra l-istruzzjonijiet, l-ISA tiddefinixxi oġġetti fil-kompjuter li huma disponibbli għal programm - eż. Tipi ta 'data, reġistri, modi ta' indirizzar, u memorja. Istruzzjonijiet issib dawn l-oġġetti disponibbli b'indiċi tar-reġistru (jew ismijiet) u modi ta 'indirizzar tal-memorja.


L-ISA ta 'kompjuter huwa normalment deskritt f'manwal żgħir ta' struzzjoni, li jiddeskrivi kif l-istruzzjonijiet huma kodifikati. Ukoll, jista 'jiddefinixxi ismijiet mnemoniċi qosra (vagament) għall-istruzzjonijiet. L-ismijiet jistgħu jiġu rikonoxxuti permezz ta 'għodda għall-iżvilupp tas-softwer imsejħa assemblaġġ. Assemblaġġ huwa programm tal-kompjuter li jittraduċi forma li tinqara mill-bniedem ta 'l-ISA f'forma li tinqara mill-kompjuter. Disassembers huma wkoll disponibbli b'mod wiesa ', ġeneralment f'debuggers u fi programmi ta' softwer biex jiġu iżolati u kkoreġuti l-ħsarat fil-programmi tal-kompjuter binarju.


L-ISAs ivarjaw fil-kwalità u l-kompletezza. ISA tajba tikkomprometti bejn il-konvenjenza tal-programmatur (kemm hu faċli li jinftiehem il-kodiċi), id-daqs tal-kodiċi (kemm kodiċi huwa meħtieġ biex tagħmel azzjoni speċifika), l-ispiża tal-kompjuter biex tinterpreta l-istruzzjonijiet (iktar kumplessità tfisser iktar hardware meħtieġ biex jiddekowdja u jeżegwixxi l-istruzzjonijiet), u l-veloċità tal-kompjuter (b’ħardwer ta ’dekodifikazzjoni iktar kumpless jiġi ħin ta’ dekodifikazzjoni itwal). L-organizzazzjoni tal-memorja tiddefinixxi kif l-istruzzjonijiet jinteraġixxu mal-memorja, u kif il-memorja jinteraġixxi magħha.


Waqt is-software ta 'emulazzjoni tad-disinn (emulaturi) jista' jħaddem programmi miktuba f'sett ta 'istruzzjoni propost. Emulaturi moderni jistgħu jkejlu d-daqs, l-ispiża u l-ħeffa biex jiddeterminaw jekk ISA partikolari tkunx qed tilħaq l-għanijiet tagħha.


Organizzazzjoni tal-kompjuter


L-organizzazzjoni tal-kompjuter tgħin biex jiġu ottimizzati l-prodotti bbażati fuq il-prestazzjoni. Pereżempju, l-inġiniera tas-softwer iridu jkunu jafu l-qawwa tal-ipproċessar tal-proċessuri. Jista 'jkun li jkollhom bżonn jottimizzaw is-software sabiex jiksbu l-iktar prestazzjoni għall-orħos prezz. Dan jista 'jeħtieġ analiżi dettaljata pjuttost tal-organizzazzjoni tal-kompjuter. Pereżempju, f'karta SD, id-disinjaturi jista 'jkollhom bżonn jirranġaw il-kard sabiex l-aktar dejta tkun tista' tiġi pproċessata bl-iktar mod mgħaġġel possibbli.


L-organizzazzjoni tal-kompjuter tgħin ukoll biex tippjana l-għażla ta 'proċessur għal proġett partikolari. Proġetti multimedjali jista 'jkollhom bżonn aċċess rapidu ħafna għad-data, filwaqt li magni virtwali jista' jkollhom bżonn jinterrompu malajr. Xi drabi ċerti kompiti jeħtieġu komponenti addizzjonali wkoll. Pereżempju, kompjuter kapaċi li jħaddem magna virtwali jeħtieġ hardware tal-memorja virtwali sabiex il-memorja ta 'kompjuters virtwali differenti tkun tista' tinżamm separata. L-organizzazzjoni u l-karatteristiċi tal-kompjuter jaffettwaw ukoll il-konsum tal-enerġija u l-ispejjeż tal-proċessur.


Implimentazzjoni

Ladarba sett ta 'istruzzjoni u mikro-arkitettura jkunu ddisinjati, trid tiġi żviluppata magna prattika. Dan il-proċess ta 'disinn jissejjaħ l-implimentazzjoni. L-implimentazzjoni ġeneralment ma titqiesx bħala disinn arkitettoniku, iżda pjuttost inġinerija tad-disinn tal-ħardwer. L-implimentazzjoni tista ’tinqasam aktar f’diversi stadji:


L-Implimentazzjoni tal-Loġika tiddisinja ċ-ċirkwiti meħtieġa fuq livell ta 'loġika tal-bieb

L-Implimentazzjoni taċ-Ċirkwit tagħmel disinji fil-livell ta 'transistor ta' elementi bażiċi (gradi, multiplexers, lukketti eċċ.) Kif ukoll ta 'xi blokki akbar (ALUs, caches eċċ.) Li jistgħu jiġu implimentati fil-livell tal-log gate, jew anke fil-livell fiżiku jekk id-disinn jitlob għaliha.

L-Implimentazzjoni Fiżika tiġbed ċirkwiti fiżiċi. Il-komponenti taċ-ċirkwiti differenti jitpoġġew fi pjanċa taċ-ċippa jew fuq bord u jinħolqu l-wajers li jgħaqqduhom.

Il-Validazzjoni tad-Disinn tittestja l-kompjuter kollu kemm hu biex tara jekk jaħdimx fis-sitwazzjonijiet kollha u l-ħinijiet kollha. Ladarba jibda l-proċess tal-validazzjoni tad-disinn, id-disinn fil-livell tal-loġika jiġi ttestjat bl-użu ta 'emulaturi tal-loġika. Madankollu, dan ġeneralment ikun bil-mod wisq biex iwettaq test realistiku. Għalhekk, wara li jsiru l-korrezzjonijiet ibbażati fuq l-ewwel test, il-prototipi huma mibnija bl-użu ta ’Arranġamenti ta’ Gate-Programmabbli fuq il-Post (FPGAs). Ħafna mill-proġetti ta 'passatemp jieqfu f'dan l-istadju. L-aħħar pass huwa li jiġu ttestjati prototipi ċirkwiti integrati. Ċirkwiti integrati jistgħu jeħtieġu diversi disinni mill-ġdid biex jiffissaw il-problemi.

Għal CPUs, il-proċess ta 'implimentazzjoni kollu huwa organizzat b'mod differenti u ta' spiss jissejjaħ disinn CPU.