ארכיטקטורת מחשב

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Incomplete-document-purple.svg 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[עריכת קוד מקור | עריכה]

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

  • מיקרו ארכיטקטורה, או ארגון המחשב עוסק ברמה הנמוכה והמפורטת יותר של תיאור המערכת, אשר כוללת את האופן שבו מורכבים חלקי המערכת, החיבוריות ויישום ה ISA‏[2] . גודל זיכרון מטמון למשל הוא נושא ארגוני למשל.


  • תכנון המערכת הכולל את כל רכיבי חומרה אחרים בתוך מערכת מחשוב כגון:
  1. חיבוריות המחשב כגון פס נתונים (Computer Bus) ומתגים
  2. בקר זיכרון והיררכיה
  3. מנגנוני גישה חיצוניים ל CPU כמו גישה ישירה לזיכרון
  4. נושאים כמו עיבוד מקבילי.

ברגע ש ה 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.

היישום ניתן לפירוק לשלושה חלקים שונים (לא בהכרח שונים):

  • יישום לוגי או תכן לוגי - תכנון בלוקים שהוגדרו במיקרוארכיטקטורה ברמת המעברי רגיסטר RTL ורמת השער gate level.
  • יישום מעגלים (Circuit) - תכנון ברמת הטרנזיסטור של אלמנטים בסיסים(שער, בורר, נועל) כמו גם בלוקים גדולים יותר (ALU, זיכרון מטמון) אשר תכנונם עדיף לעתים ברמת הפיזית לשיפור הביצועים כחלק מתרשים הזרימה בתכנון מעגל משולב ו ASIC.
  • יישוום פיסי - המעגלים מתוכננים, רכיבים מסוימים ממוקמים כחלק מתהליך "תוכנית הרצפה" Chip floor plan, חלוקה לשבבים והחיבוריות ביניהם וניתוב החיבורים.

עבור מעבדים כל התהליך נקרא "תכנון מעבדים", CPU Design או ארכיטקטורה של מעבדים.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

נושאים מרכזיים בארכיטקטורת מחשב[עריכת קוד מקור | עריכה]

הגדרות ומושגים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מטרות תכנון[עריכת קוד מקור | עריכה]

ביצועים[עריכת קוד מקור | 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[עריכת קוד מקור | עריכה]

צריכת הספק הוא מאפיין תכנוני חשוב המשפיע על כל הארכיטקטורה של המחשב. הקטנת צריכת ההספק לעתים 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 המיזעור והגדל צפיפות הרכיבים לפי חוק מור. בתחום מערכות משובצות מחשב יש חשיבות קריטית בהקטנת צריכת ההספק, במיוחד עבור התקנים ניידים.

עלות[עריכת קוד מקור | עריכה]

ארכיטקטורות עתידיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

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