Czym jest architektura komputerowa?

Każdy, kto zdecydował się na badanie urządzenia z komputerem elektronicznym, musi stykać się z pojęciem "architektura komputerowa". Nie można podać pełnej definicji, ponieważ koncepcja jest zbyt uogólniająca i każdy uważa ją z punktu widzenia rozwiązywanych zadań. Przykładowo, w jednym przypadku w opisie zwrócono szczególną uwagę na składnik oprogramowania (komendę, rejestry, pamięć), a drugi – do składnika sprzętowego, który zawiera elementy urządzenia i sposób ich oddziaływania. Ponieważ przeciętny właściciel komputera bardziej interesuje się częściami, a nie komendami, rozważymy pytanie z tej strony.

Architektura komputera to sposób na organizowanie interakcji składników tworzących komputer. W celu uproszczenia zrozumienia często dostarczane są opisy kluczowych cech głównych składników.

Wszystkie nowoczesne komputery oparte są na zasadach przetwarzania danych proponowanych przez Johna von Neumanna w 1946 roku. Cechą wyróżniającą jest cykliczny sposób wykonywania procesu, w którym operandy i dane są umieszczane w tym samym bloku pamięci. Nawiasem mówiąc, fakt ten wyjaśnia, dlaczego architektura von Neumanna ( von Neumann) jest używana we wszystkich nowoczesnych komputerach. Jednak próby odejścia od tego zostały podjęte przez długi czas.

Ale z powrotem do urządzeń decydujących o architekturze komputera osobistego. Chociaż wiele źródeł nazywa się centralną jednostką przetwarzania (CPU), jest to jednak bardzo kontrowersyjne w odniesieniu do klasycznych systemów komputerowych.

Głównym elementem, pośrednio pozwalającym na określenie architektury komputera, jest płyta główna. Są to linie komunikacyjne (magistrale) między wszystkimi elementami, które łączą się z płytą główną (i innymi) za pośrednictwem złączy i portów. Nie ma uniwersalnych płyt głównych, ponieważ każdy z nich ma pracować z bardzo specyficzną klasą procesorów.

Głównym procesorem jest rdzeń obliczeniowy całego komputera. Jest on reprezentowany przez duży mikroukład z miliardami tranzystorów wewnątrz, tworząc bloki funkcjonalne. Każdy program do uruchomienia jest niepoprawnie przekształcony dla użytkownika (interpretowany) w kodzie maszyny i wykonywany dokładnie na centralnym procesorze. Architektura komputera zależy w dużym stopniu od typu procesora.

Magistrala interfejsu, jak już wspomniano, jest fizycznie reprezentowana przez linie komunikacyjne. Zgodnie z kierunkiem transmisji sygnału zapewnia interakcję:

• Moduły CPU i RAM;
• Pomiędzy portami podłączonych urządzeń zewnętrznych i pamięci RAM. Istnieje mechanizm umożliwiający komponenty pracy z pamięcią systemową za pomocą specjalnego kontrolera, pomijając centralny procesor;
• Pomiędzy portami płyty głównej a CPU.

RAM to niezbędna część każdego urządzenia komputerowego, nawet najprostszy kalkulator. W komputerach tranzystory pamięci są realizowane w układach mikrometrycznych przylutowanych do paska textolitu szeregiem kontaktów przesuwnych miedzianych. Każdy pasek jest włożony do odpowiedniego złącza płyty głównej. Klasa CPU definiuje obsługiwane moduły pamięci RAM. Na przykład, jeśli procesor Intel Core2Duo został zaprojektowany do współpracy z pamięcią DDR2, kolejny Core zakłada użycie tylko DDR3.

Oprócz operacyjnego, jest zupełnie inny rodzaj pamięci. Jest to przede wszystkim urządzenie na dyskach magnetycznych (dyski twarde).

Oprócz elementów wewnętrznych, istnieje wiele urządzeń zewnętrznych. Tylko dzięki nim możliwe jest współdziałanie osoby i maszyny. Na przykład monitor, mysz, klawiatura, ekran dotykowy, skaner, drukarka itd. – wszystkie to urządzenia zewnętrzne, bez których komputer pozostanie prostą metalową obudową, czymś w sobie.

Ta praca daje tylko ogólną koncepcję architektury komputera. Bardziej szczegółowe informacje o składnikach można znaleźć w Internecie.