Datamaskinarkitektur

Dataarkitektur er den konseptuelle utformingen og grunnleggende operasjonelle strukturen til et datasystem . [ 1 ] ​Det vil si at det er en modell og funksjonell beskrivelse av designkravene og implementeringene for ulike deler av en datamaskin, med spesiell interesse for hvordan den sentrale prosesseringsenheten (CPU) fungerer internt og får tilgang til data. minneadresser .

Også arkitekturen til datamaskinen er basert på tre hovedprinsipper som gjelder for enhver enhet eller komponent i datamaskinen, disse tre prinsippene er: hastighet, kapasitet og type tilkobling.

Det er også vanligvis definert som måten å koble sammen maskinvarekomponenter på, for å lage datamaskiner i henhold til kravene til funksjonalitet, ytelse og kostnader.

Datamaskinen mottar og sender informasjonen gjennom periferiutstyret , gjennom kanalene. CPU-en er ansvarlig for å behandle informasjonen som når datamaskinen. Utveksling av informasjon må gjøres med periferiutstyr og CPU. Det kan betraktes at alle disse enhetene i et system, bortsett fra CPU, kalles periferiutstyr, så datamaskinen har to veldefinerte deler, som er:

1. CPU-en (ansvarlig for å kjøre programmer og som også anses å være sammensatt av hovedminnet , den aritmetiske logiske enheten og kontrollenheten ).
2. Periferutstyr (som kan være input, output, input/output, lagring og kommunikasjon).

Introduksjon

[ 2 ] Instruksjonsimplementeringbrukav en monteringsstrengienproduksjonsfabrikk. Påsamlebåndgår produktet gjennom mange stadier avproduksjonenfør produktet settes sammen. Hvert trinn eller segment av kjeden er spesialisert på et bestemt område av produksjonslinjen og utfører alltid den samme aktiviteten. Denneteknologienbrukes i utformingen aveffektive prosessorer

Disse prosessorene er kjent som pipeline-prosessorer . Disse er satt sammen av en liste over lineære og sekvensielle segmenter der hvert segment utfører en oppgave eller en gruppe beregningsoppgaver. Dataene som kommer fra utlandet legges inn i systemet som skal behandles. Datamaskinen utfører operasjoner på dataene den har lagret i minnet , og produserer nye data eller informasjon for ekstern bruk.

Arkitekturer og instruksjonssett kan klassifiseres med tanke på følgende aspekter:

• Operandlagring i CPU : hvor operatørene er plassert bortsett fra den informative subtraktoren (SI).
• Antall eksplisitte operander per instruksjon – Hvor mange operander er eksplisitt uttrykt i en typisk instruksjon. De er vanligvis 0, 1, 2 og 3.
• Operandposisjon : kan en hvilken som helst operand være i minnet, eller må noen eller alle av dem være i CPUens interne registre? Hvordan minneadressen er spesifisert (adresseringsmoduser tilgjengelig).
• Operasjoner - Hvilke operasjoner er tilgjengelige i instruksjonssettet.
• Type og størrelse på operander og hvordan de er spesifisert.

Logiske porter

De er ansvarlige for å behandle logikken i systeminstruksjonene. Det er syv forskjellige grunnleggende typer:

• NOT : er negasjonen av inngangen. Den fungerer med en enkelt inngang og en enkelt utgang.
• OG : er binær multiplikasjon av to innganger og gir en enkelt utgang.
• ELLER : er den binære summen av to innganger og gir ut riktig sum eller bærebit om nødvendig.
• XOR : er den binære addisjonen av to innganger og sender ut resultatet, ikke inkludert bærebiten.
• NAND : er negasjonen av OG. Gir en enkelt utgang.
• NOR : er negasjonen av OR. Gir en enkelt utgang.
• XNOR : er negasjonen av XOR. Gir en enkelt utgang.

Lagring av operander i CPU

Den grunnleggende forskjellen er den interne lagringen til CPUen. Hovedalternativene er:

• Akkumulator .
• Rekord satt.
• Hukommelse.

Men først må det tas i betraktning at informasjonen som behandles er av største betydning.

Karakteristisk

• I en akkumulatorarkitektur er en operand implisitt i akkumulatoren som alltid leser og legger inn data (for eksempel en standardkalkulator).
• I en stabelarkitektur er det ikke nødvendig å navngi operandene siden de er på toppen av stabelen (for eksempel HP stabelkalkulator).
• Registerarkitekturen har bare eksplisitte operander (det er den som er navngitt) i registre eller minne .

Fordeler med arkitekturer

• stabel :
  • Enkel modell for evaluering av uttrykk ( omvendt polsk notasjon ).
  • Korte instruksjoner kan gi en god kodetetthet.
• Akkumulator :
  • Korte instruksjoner.
  • Minimerer interne tilstander til maskinen (enkel kontrollenhet).
• Registrering :
  • Mer generell modell for koden til lignende instruksjoner.
  • Automatiserer kodegenerering og gjenbruk av operander.
  • Reduser trafikk til minnet.
  • En datamaskin har 32 registre, som standard.
  • Tilgang til data er raskere og raskere.

Ulemper med arkitekturer

• stabel :
  • En stabel kan ikke nås tilfeldig.
  • Denne begrensningen gjør det vanskelig å generere effektiv kode.
  • Det hindrer også en effektiv implementering, siden stabelen blir en flaskehals, det vil si at det er vanskeligheter med å overføre data med dens mk-hastighet.
• Akkumulator :
  • Siden akkumulatoren kun er midlertidig lagring, er minnetrafikken høyest i denne tilnærmingen.
• Registrering :
  • Alle operatører må navngis, noe som fører til lengre uttalelser.

Notater

1. ↑ Montering av mikrodatamaskinkomponenter og periferiutstyr. IFCT0108, på Google bøker
2. ↑ Kap., Computer Professionals for Social Responsibility. Berkeley (1993-). CPUer. . Computer Professionals for Social Responsibility, Berkeley Chapter. OCLC  32888156 . Hentet 18. mars 2022 . 

Se også

• 32 bit
• 64 bit
• CPU-arkitektur
• von Neumann arkitektur
• harvard arkitektur
• Datamaskin
• Forebyggende vedlikehold

Eksterne lenker

• Datamaskinarkitektur
• Polytekniske universitetet i Catalonia, Institutt for dataarkitektur
• von Neumann arkitektur
• 32-biters eller 64-biters arkitektur på Windows