优化和编程的计算机体系结构

描述

计算机体系结构,计算机工程是指计算机系统分解成它的基本组件。有时它可以是一个高级解释消除了实现细节。描述可能进入更详细的指令集架构的设计,微体系结构、逻辑设计和实现。查尔斯·巴贝奇之间的通信和Ada Lovelace的详细分析引擎包含已知最早的计算机体系结构的例子。在两个专利申请后续的项目,Konrad Zuse说机器指令可能会存储在同一个存储用于数据而构建计算机Z1。

性能、效率、成本和可靠性的计算机系统都必须根据计算机体系结构平衡。这些相互冲突的力量的平衡可以使用指令集架构的例子证明。程序员可以使用指令集来创造更多的空间规划与更高水平的复杂性从一条简单的指令可以编码一个更高层次的抽象(例如x86循环指令)。更长、更复杂的指令,不过,花更长的时间处理器解码,可以成功实现更加昂贵。指令集也提高复杂性大幅上涨的潜力不可靠时指令以无法预料的方式结合起来。

集成电路设计、包装、电力和冷却都执行的一部分。编译器、操作系统、逻辑设计和包装设计优化的知识是必要的。计算机的软件和硬件之间的接口被称为一个指令集架构(ISA),也被称为硬件的程序员的观点。高级编程语言(如Java、c++,和大多数其他语言不被计算机所理解。只说明数值表达通常作为二进制数字理解处理器。这些高级语言翻译成指令处理器可以理解编译器等软件工具。除了指令,ISA还指定了组件等项目的电脑可以访问内存、寄存器、寻址模式和数据类型。使用内存寻址模式和登记索引(或名称),指令识别可用这些物品。提供产品性能优化计算机组织的援助。例如,软件工程师需要注意的CPU。 To get the best performance at the cheapest price, the programme might need to be optimised. An in-depth examination of the structure of the computer may be necessary for this. For instance, while designing an SD card, the designers may need to arrange the card in a way that allows the most data to be processed quickly.

电脑艾滋病规划的安排一个处理器的选择对于一个特定的目的。当虚拟机可能需要快速中断、多媒体项目可能需要非常快速的数据访问。有时特定任务所需的额外组件。例如,虚拟内存硬件需要电脑来运行虚拟机的内存可以维护不同的许多虚拟电脑。用电和处理器成本也影响计算机的功能和结构。

•必须创建一个功能机后指令集和微架构设计。这个设计的实现方法通常是用来表示在硬件设计工程而不是建筑设计。

•必要的电路设计在逻辑门级逻辑实现。

•在电路实现、基本要素和盖茨一样,多路复用器和锁存器是在晶体管级设计的。一些更大的块,如运算器和缓存也可以实现logicgate层面,甚至在物理水平取决于设计。

•物理电路是在实现期间画的。电线连接的各种电路元件和它们在一个芯片上然后把平面图或董事会。

整个计算机设计验证测试,以验证是否正确功能在所有情况下,在任何时候。

计算机系统的精确设计是由其局限性和目标。标准,权力与性能、成本、内存容量,延迟的时间(需要的信息从一个节点到源),和吞吐量通常交易在电脑设计。等其他方面也能发挥作用,功能,尺寸,重量,可靠性和可扩展性。最受欢迎的设计做了彻底的权力分析来决定如何减少用电,同时保持适当的性能。