Architektura počítače

Obecně

• jak byl počítač navržen/zkonstruován
• zabýva se způsobem práce CPU, ALU a prací s pamětí

Obecná struktura

1. centrální procesorová jednotka (CPU) - provádí instrukce
2. paměť - uchovává data (instrukce, které CPU potřebuje)
3. vstup a výstup (Iㅤ/O) - komunikace mezi počítačem a uživatelem
4. sběrnice - propojuje různé části počítače, umožňuje přenos dat mezi nimi

Komponenty

CPU

• centrální procesorová jednotka
• řídí a koordinuje všechny operace v počítači
• zpracovává instrukce z paměti
• provádí výpočty pomocí ALU
• řídí vstupní a výstupní (Iㅤ/O) operace

ALU

• aritmeticko-logická jednotka
• jedna z nejzákladnějších komponent procesoru
• provádí početní a logické operace
• relativně jednoduchý obvod
• dnes i více v jednom CPU
• operace s desetinnou čárkou (používá se plovoucí řadová čárka)
• ALU může pracovat nezávisle CPU provede v jednom hodinovém taktu (čas za jednu operaci) více operací

Paměť

• uchovává instrukce a data, která CPU potřebuje ke své činnosti

Typy architektur

Von Neumannova

• publikovaná v roce 1945
• hlavní prvky - operační paměť, ALU, řadič (řídí ostatní pomocí signálů), řešení Iㅤ/O
• používá se jedna sběrnice pro přenos dat - může vést k úzkému hrdlu, kdy rychlost CPU a ALU > rychlost sběrnice
• jednoduchá a levná

Hardvardská

• instrukce a počítačová data jsou uložena zvlášť a nesdílí sběrnice
• CPU může vykonávat instrukce a zároveň přistupovat do paměti
• složitější a dražší hardware
• pevné velikosti pro paměti (když je jedna plná a druhá poloprázdná, nedá se s tím nic dělat)
• těžce se mění program za běhu

Modifikovaná/hybridní Harvardská

• oddělená cache pro instrukce a data, ale společná hlavní paměť
• rychlá, pružná, efektivní využití paměti
• složitější a dražší hardware
• nepředvídatelná latence
• úzké hrdlo zůstává u hlavní paměti

Souvisí s tímto