Блог

Sep 10, 2023

Архитектура компьютера: компоненты, типы, примеры

Компьютерная архитектура относится к сквозной структуре компьютерной системы.

Компьютерная архитектура относится к сквозной структуре компьютерной системы, которая определяет, как ее компоненты взаимодействуют друг с другом, помогая выполнить предназначение машины (т. е. обработку данных), часто избегая каких-либо ссылок на фактическую техническую реализацию.

Примеры компьютерной архитектуры: архитектура фон Неймана (а) и Гарвардская архитектура (б)

Источник: ResearchGateОткрывается в новом окне

Компьютеры являются неотъемлемым элементом инфраструктуры любой организации: от оборудования, которое сотрудники используют в офисе, до мобильных телефонов и носимых устройств, которые они используют для работы дома. Все компьютеры, независимо от их размера, основаны на наборе принципов, описывающих, как соединяются аппаратное и программное обеспечение, обеспечивающие их функционирование. Это то, что представляет собой компьютерную архитектуру.

Компьютерная архитектура — это расположение компонентов, составляющих компьютерную систему, и механизм, лежащий в основе процессов, управляющих ее функционированием. Он определяет машинный интерфейс, для которого разработаны языки программирования и связанные с ними процессоры.

Компьютер со сложным набором команд (CISC) и компьютер с сокращенным набором команд (RISC) являются двумя преобладающими подходами к архитектуре, которые влияют на функционирование компьютерных процессоров.

ЦИСК Процессоры имеют один процессор, вспомогательную память и крошечный набор регистров, содержащий сотни уникальных команд. Эти процессоры выполняют задачу с помощью одной инструкции, что упрощает работу программиста, поскольку для выполнения операции требуется меньше строк кода. Этот метод использует меньше памяти, но может потребоваться больше времени для выполнения инструкций.

Переоценка привела к созданию высокопроизводительных компьютеров на базеРИСЦ архитектура. Аппаратное обеспечение спроектировано так, чтобы быть максимально простым и быстрым, а сложные инструкции можно выполнять с помощью более простых.

Архитектура компьютера позволяет компьютеру вычислять, сохранять и извлекать информацию. Этими данными могут быть цифры в электронной таблице, строки текста в файле, цветные точки на изображении, звуковые шаблоны или состояние системы, например флэш-накопителя.

Работа компьютерной архитектуры начинается с процесса загрузки. После загрузки прошивки она может инициализировать остальную часть компьютерной архитектуры и гарантировать ее бесперебойную работу, т. е. помогая пользователю извлекать, использовать и работать с различными типами данных.

См. больше: Распределенные вычисления и грид-вычисления: 10 ключевых сравнений

В зависимости от метода категоризации части компьютерной архитектуры можно подразделить несколькими способами. Основными компонентами компьютерной архитектуры являются процессор, память и периферийные устройства. Все эти элементы связаны системной шиной, которая состоит из адресной шины, шины данных и шины управления. В рамках этой структуры компьютерная архитектура состоит из восьми ключевых компонентов, как описано ниже.

Компоненты компьютерной архитектуры

Блок ввода обеспечивает внешние источники данных для компьютерной системы. Таким образом, он подключает внешнюю среду к компьютеру. Он получает информацию от устройств ввода, переводит ее на машинный язык, а затем вставляет в компьютерную систему. Клавиатура, мышь или другие устройства ввода используются чаще всего и имеют соответствующие драйверы оборудования, которые позволяют им работать синхронно с остальной архитектурой компьютера.

Блок вывода доставляет пользователю результаты компьютерного процесса. Большая часть выходных данных содержит музыку, графику или видео. Устройства вывода компьютерной архитектуры включают в себя дисплей, печатающее устройство, динамики, наушники и т. д.

Например, чтобы воспроизвести файл MP3, система считывает массив чисел с диска в память. Компьютерная архитектура манипулирует этими числами для преобразования сжатых аудиоданных в несжатые аудиоданные, а затем выводит полученный набор чисел (несжатый аудиофайл) на аудиочипы. Затем чип подготавливает его к использованию через блок вывода и связанные с ним периферийные устройства.