Arhitectură (computer)

Schema unui IBM compatibil , cu Chipset ( northbridge + southbridge ), CPU și flashROM

Arhitectura hardware se referă la setul de criterii ale proiectului în baza căruia este proiectat și implementat un computer sau un dispozitiv care îi aparține. Prin extensie, descrierea arhitecturii unui dispozitiv înseamnă, în special, listarea sub-părților sale constitutive și ilustrarea relațiilor sale funcționale.

Descriere

Cei implicați în arhitectura computerelor au sarcina de a construi sisteme de procesare de complexitate diferită (de la o placă electronică simplă la un sistem complex cu o putere de calcul mare) prin punerea împreună a acestor componente elementare.

De asemenea, este important să subliniem diferența dintre electronică și arhitectura calculatoarelor: electronica are sarcina de a construi circuite rapide și eficiente, prin urmare se preocupă de îmbunătățirea „cărămizilor”, componentele elementare ale sistemului; arhitectul de calculatoare, pe de altă parte, are sarcina de a obține cele mai bune performanțe posibile (în termeni de putere de calcul, costuri în termeni economici) prin asamblarea eficientă a componentelor elementare.

Elemente de baza

Chip cu porți logice

„Cărămizile” care alcătuiesc un sistem de calcul sunt:

porți logice ( și , nu , sau )
generatoare de semnal (de ex. ceas )

Prin asamblarea porților logice, care sunt de obicei circuite realizate cu diferite tehnologii electronice ( CMOS , TTL , ECL ), este posibil să se construiască așa-numitele mașini elementare care sunt împărțite în mașini combinaționale și mașini secvențiale .

Tipologie

Mașini combinatorii

Același subiect în detaliu: circuit combinatorial .

Circuitele combinatorii (sau mașinile) pot fi modelate matematic cu funcții booleene ale variabilelor booleene de tip $y=f(u)$ ${\ displaystyle y = f (u)}$ ${\ displaystyle y = f (u)}$ unde este $y$ ${\ displaystyle y}$ $y$ este vectorul ieșirilor sistemului e $tu$ ${\ displaystyle u}$ $tu$ este vectorul intrărilor; după cum se poate vedea din argumentul funcției $f$ ${\ displaystyle f}$ $f$ , circuitele combinatorii nu sunt dotate cu o stare, sunt sisteme adinamice și, prin urmare, ieșirea sistemului într-o clipă $t$ ${\ displaystyle t}$ $t$ depinde doar de intrarea aplicată sistemului în același moment și nu de intrările aplicate anterior (presupunând pentru simplitate că nu există întârzieri de propagare între intrare și ieșire). Mașinile combinatorii elementare sunt următoarele:

Abstracție de la hardware la software

multiplexor
demultiplexor
decodificatoare
adunatoare, divizoare, multiplicatori

Mașini secvențiale

Același subiect în detaliu: Circuit secvențial .

Mașinile secvențiale, pe de altă parte, sunt sisteme de acest tip $y=f(x,u)$ ${\ displaystyle y = f (x, u)}$ ${\ displaystyle y = f (x, u)}$ unde este $y$ ${\ displaystyle y}$ $y$ este vectorul ieșirilor, $tu$ ${\ displaystyle u}$ $tu$ este vectorul intrărilor și $X$ ${\ displaystyle x}$ $X$ este vectorul statelor. Prin urmare, o mașină secvențială este un sistem dinamic , a cărui ieșire într-un moment generic depinde atât de intrare, cât și de starea sistemului în acel moment. Mașinile secvențiale fundamentale sunt:

Procesoare și sisteme

Interconectările rețelelor logice sub formă de circuite integrate dau viață unor sisteme electronice de procesare mai complexe (de exemplu , dispozitive logice programabile și microcontrolere ) până la procesoare . Prin urmare, termenul de arhitectură este utilizat în referință la configurația acestuia din urmă ( arhitectură x86 , CISC , RISC , SPARC , 32-bit , 64-bit , pipeline , etc ...) și, când vine vorba de produse de larg consum, folosim spre deosebire de cuvântul software : soluțiile hardware își rezolvă funcționalitatea sub forma unui dispozitiv dedicat, cele software sunt soluții dezvoltate sub formă de programe executabile care pot fi încărcate pe dispozitive de uz general .

La un nivel mai larg, termenul de arhitectură se referă la arhitectura logică a computerului în ansamblu, inclusiv procesor, memorie, registre și conexiuni între ele, placă de bază , carduri de expansiune , carcase sau dulapuri etc. ( arhitectură von Neumann , arhitectură Harvard , arhitectura unui procesor bazat pe registre generale etc.). Pe de altă parte, în domeniul sistemelor informatice , arhitecturile hardware n-tier sunt răspândite, în timp ce în companiile mari vorbim despre arhitectura telematică .

Arhitectura software

Componente desktop libere

Arhitectura software este organizarea fundamentală a unui sistem, definită de componentele sale, de relațiile reciproce dintre componente și mediul înconjurător și de principiile care guvernează proiectarea și evoluția acestuia. Această definiție provine din standardul IEEE 1471-2000. La fel ca arhitecturile hardware, descrierea arhitecturii software a unui sistem înseamnă listarea sub-părților sale constitutive și ilustrarea relațiilor sale inter-funcționale. Mai precis, arhitectura software include setul de decizii semnificative cu privire la organizarea unui sistem software. Implementarea arhitecturilor software complexe duce adesea la platforme software.

În companiile mari, arhitectura software face parte din arhitectura telematică. În domeniul rețelelor de calculatoare, un exemplu de arhitecturi software sunt arhitecturile de rețea stratificate, în timp ce arhitecturile software pe mai multe niveluri sunt răspândite în aplicațiile web .

Elemente conexe

Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT