Arhitectura calculatorului

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 17 februarie 2022; verificările necesită 8 modificări .

Arhitectura calculatoarelor este un model  conceptual al unui sistem informatic, concretizat în componentele sale, interacțiunea lor între ele și mediul, inclusiv principiile proiectării și dezvoltării acestuia [1] [2] . Aspectele de implementare (cum ar fi tehnologia utilizată pentru implementarea memoriei ) nu fac parte din arhitectură [3] .

Niveluri de organizare

Există mai multe niveluri de organizare a computerelor (arhitectura computerului), de la două sau mai multe: [3]

Nivelul 0 Nivelul logic digital este hardware -ul mașinii, constând din porți . Vezi și Elemente logice (latch-uri), flip- flops , registre . Nivelul 1 Nivel microarhitectural , interpretare (firmware) sau execuție directă. Circuitele electronice execută programe dependente de mașină. Setul de registre ale procesorului formează memoria locală. Vezi, de asemenea , unitate logica aritmetica, unitate de control . Sarcina sa este de a interpreta comenzile de nivel 2 (Arhitectura comenzilor). În prezent, la nivelul arhitecturii de instrucțiuni, există de obicei instrucțiuni simple care sunt executate într-un singur ciclu (cum ar fi, în special, mașinile RISC). Nivelul 2 Nivel de arhitectură a sistemului de comandă , traducere ( asamblare ). Nivelul 3 Nivel de sistem de operare , traducere (asambler). Acesta este un nivel hibrid: o parte a comenzilor este interpretată de sistemul de operare, iar cealaltă parte este interpretată de firmware. Vezi și memorie virtuală , fișiere . Nivelul 4 Nivel de limbaj de asamblare, traducere ( compilator ). Al patrulea nivel și mai sus este folosit pentru a scrie programe de aplicație , de la primul la cel de-al treilea program de sistem . Programele într-o formă prietenoasă cu oamenii sunt traduse în limbajul nivelurilor 1-3. Nivelul 5 Limbaj de nivel înalt . Programele în limbi de nivel înalt sunt de obicei traduse la nivelurile 3 și 4.

Istorie

Prima arhitectură de computer documentată a fost într-o corespondență dintre Charles Babbage și Ada Lovelace , descriind motorul analizei. Când a creat computerul Z1 în 1936, Konrad Zuse și-a descris proiectele viitoare în două cereri de brevet. [4] Alte două exemple timpurii și importante:

Lucrarea lui John von Neumann din 1945, prima schiță a unui raport EDVAC , care descria organizarea porților logice;

Un Calculator electronic propus mai detaliat de Alan Turing pentru un motor de calcul automat, tot în 1945, care a citat un articol de John von Neumann.

Termenul „arhitectură” în literatura de calcul poate fi urmărit din lucrările lui Lyle R. Johnson, Friedrich P. Brooks, Jr. și Mohammad Usman Khan. Toți erau membri ai departamentului de organizare a mașinilor, la centrul principal de cercetare IBM, în 1959. Johnson a avut ocazia să scrie propria lucrare de cercetare despre supercomputerul Stretch dezvoltat de IBM la Laboratorul Național Los Alamos (cunoscut pe atunci sub numele de Laboratorul de Știință Los Alamos). Pentru a descrie nivelul de detaliu pentru a discuta despre un computer somptuos decorat, el a remarcat că descrierea sa de formate, tipuri de instrucțiuni, opțiuni hardware și îmbunătățiri ale vitezei era la nivelul „arhitecturii sistemului” – un termen care părea mai util decât „organizarea mașinilor”. ."

Ulterior, Brooks, designerul de stretch, a început un capitol din cea de-a doua carte (Designing a Computer System: The Stretch Project, ed., W. Buchholz, 1962) scriind:

„Arhitectura computerelor, ca și arhitectura, este arta de a identifica nevoile utilizatorului unei structuri și apoi de a proiecta pentru a satisface cel mai bine aceste nevoi în limitele economice și tehnologice.”

Brooks a continuat să ajute la dezvoltarea liniei de calculatoare IBM System/360 (acum numită IBM zSeries), în care „arhitectura” a devenit un substantiv pentru „ceea ce trebuie să știe utilizatorul”. [5]

Cele mai vechi arhitecturi computerizate au fost proiectate pe hârtie și apoi integrate direct în forma hardware finală. Mai târziu, prototipurile arhitecturii computerului au fost construite fizic ca un sistem logic tranzistor-tranzistor (TTL), cum ar fi 6800 și prototipurile PA-RISC testate și corectate înainte de a trece la forma hardware finală. Începând cu anii 1990, noile arhitecturi de computere sunt de obicei „construite”, testate și reglate în interiorul unei alte arhitecturi de computer într-un simulator de arhitectură de computer; sau în interiorul FPGA ca un microprocesor moale; Sau ambele - înainte de a face forma finală de hardware. [6]

Clasificare

După tipul de procesor utilizat

Conform principiului partajării memoriei

Vezi și

Note

  1. ↑ IEEE 1471 . Preluat la 12 februarie 2022. Arhivat din original la 12 februarie 2022.
  2. ↑ Maksimov, 2005 , p. 97.
  3. ↑ 1 2 Tanenbaum E. S. Arhitectura calculatoarelor. - Sankt Petersburg: Peter, 2007, ISBN 5-469-01274-3 , C.23
  4. ↑ A 50-a aniversare a computerului Manchester Baby . curation.cs.manchester.ac.uk. Preluat la 3 iunie 2017. Arhivat din original la 4 mai 2012.
  5. ↑ IBM100 - System  360 . www-03.ibm.com (7 martie 2012). Preluat la 3 iunie 2017. Arhivat din original la 30 mai 2017.
  6. ↑ Organizarea sistemelor informatice: introducere, abstractizări, tehnologie . www.cise.ufl.edu. Preluat la 3 iunie 2017. Arhivat din original la 31 octombrie 2016.

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice