Arsitektur komputer

Pengarang: Leandro Alegsa

18-05-2022

Dalam teknik komputer, arsitektur komputer adalah desain konseptual dan struktur operasional mendasar dari sistem komputer. Ini adalah gambar teknis dan deskripsi fungsional dari semua persyaratan desain (terutama kecepatan dan interkoneksi), ini adalah cara merancang dan mengimplementasikan berbagai bagian komputer - yang sebagian besar berfokus pada cara unit pemrosesan pusat (CPU) beroperasi secara internal dan bagaimana mengakses alamat di memori.

Ini dapat didefinisikan sebagai ilmu dan seni memilih dan menghubungkan komponen perangkat keras untuk membuat komputer yang memenuhi tujuan fungsional, kinerja, dan biaya.

Arsitektur komputer mencakup setidaknya tiga subkategori utama:

Arsitektur set instruksi, atau ISA, adalah model abstrak dari sistem komputasi yang dilihat oleh pemrogram bahasa mesin (atau bahasa rakitan), termasuk set instruksi, mode alamat memori, register prosesor, dan format alamat dan data.
Mikroarsitektur, juga dikenal sebagai organisasi komputer adalah tingkat yang lebih rendah, deskripsi rinci dari sistem yang cukup untuk menggambarkan secara lengkap operasi semua bagian dari sistem komputasi, dan bagaimana mereka saling terhubung dan saling beroperasi untuk mengimplementasikan ISA. Ukuran cache komputer misalnya, adalah masalah organisasi yang umumnya tidak ada hubungannya dengan ISA.
Desain Sistem yang mencakup semua komponen perangkat keras lainnya dalam sistem komputasi seperti:

· Interkoneksi sistem seperti bus komputer dan sakelar.

· Pengontrol memori dan hierarki.

· Mekanisme off-load CPU seperti akses memori langsung.

· Masalah seperti multi-pemrosesan.

Setelah ISA dan mikroarsitektur ditentukan, sistem komputasi yang sebenarnya perlu dirancang ke dalam perangkat keras. Proses desain ini disebut implementasi. Implementasi biasanya merupakan proses desain rekayasa perangkat keras.

Implementasi dapat dipecah lebih lanjut menjadi tiga bagian tetapi tidak sepenuhnya terpisah:

Implementasi Logika: Desain blok-blok yang didefinisikan dalam mikroarsitektur, terutama, pada level register-transfer dan gate.
Implementasi Sirkuit: Desain tingkat transistor dari elemen-elemen dasar (gerbang, multiplekser, flip-flop, dll.) serta beberapa blok yang lebih besar (ALU, cache, dll.) yang dapat diimplementasikan pada tingkat ini, atau bahkan pada tingkat fisik yang lebih rendah, untuk alasan kinerja.
Implementasi Fisik: Sirkuit fisik digambar, komponen sirkuit yang berbeda ditempatkan dalam denah chip atau pada papan dan kabel-kabel yang menghubungkannya dirutekan.

Untuk CPU, seluruh proses implementasi sering disebut desain CPU; ini juga bisa menjadi keluarga desain CPU terkait, seperti RISC dan CISC.

Lebih banyak sub-definisi

Beberapa praktisi arsitektur komputer menggunakan subkategori yang lebih baik:

Makroarsitektur: Lapisan arsitektur yang lebih abstrak daripada mikroarsitektur, misalnya ISA.
Arsitektur Set Instruksi (ISA): Seperti yang didefinisikan di atas.
UISA (Arsitektur Set Instruksi Mikrokode): Sekumpulan mesin dengan mikroarsitektur tingkat perangkat keras yang berbeda dapat berbagi arsitektur mikrokode yang sama, dan karenanya disebut UISA.
Perakitan ISA: Assembler cerdas dapat mengubah bahasa assembly abstrak yang umum untuk sekelompok CPU menjadi bahasa mesin yang sedikit berbeda untuk implementasi CPU yang berbeda.
Makroarsitektur yang Dapat Dilihat oleh Pemrogram: Alat bahasa tingkat tinggi seperti kompiler dapat mendefinisikan antarmuka yang pasti bagi pemrogram yang menggunakannya, mengabstraksikan perbedaan antara ISA, UISA, dan mikroarsitektur yang mendasarinya; misalnya standar C, C++, atau Java mendefinisikan tiga antarmuka pemrograman pasti yang berbeda.
Arsitektur Pin: Himpunan fungsi yang diharapkan dapat disediakan oleh mikroprosesor, dari sudut pandang platform perangkat keras. Misalnya, sinyal yang diharapkan akan dipancarkan prosesor selama mengeksekusi instruksi.

Contoh arsitektur komputer

X86, dibuat oleh Intel dan AMD.
SPARC, dibuat oleh Sun Microsystems dan lainnya.
PowerPC, dibuat oleh Apple, IBM, dan Motorola.

Halaman terkait

Perangkat keras komputer
Arsitektur perangkat lunak
Mikroarsitektur

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa itu arsitektur komputer?

J: Arsitektur komputer adalah desain konseptual dan struktur operasional fundamental dari sistem komputer. Ini melibatkan gambar teknis dan deskripsi fungsional dari semua persyaratan desain, seperti kecepatan dan interkoneksi, untuk membuat komputer yang memenuhi tujuan kinerja, biaya, dan fungsional.

T: Apa saja tiga subkategori utama arsitektur komputer?

J: Tiga subkategori utama arsitektur komputer adalah Instruction Set Architecture (ISA), Mikroarsitektur (juga dikenal sebagai Organisasi Komputer), dan Desain Sistem.

T: Apa saja yang termasuk dalam ISA?

J: Instruction Set Architecture (ISA) melibatkan model abstrak dari sistem komputasi yang dilihat oleh bahasa mesin atau pemrogram bahasa rakitan. Ini termasuk set instruksi, mode alamat memori, register prosesor, dan format alamat dan data.

T: Apa saja yang termasuk dalam mikroarsitektur?

J: Mikroarsitektur melibatkan deskripsi rinci tingkat rendah dari sistem yang cukup untuk sepenuhnya menggambarkan operasi semua bagian dari sistem komputasi serta bagaimana mereka saling berhubungan dan berinteraksi satu sama lain untuk mengimplementasikan ISA.

T: Apa saja yang terlibat dalam Desain Sistem?

J: Desain Sistem melibatkan semua komponen perangkat keras lainnya dalam sistem komputasi seperti interkoneksi sistem seperti bus dan sakelar komputer; pengontrol memori; mekanisme off-load CPU seperti akses memori langsung; masalah multi-pemrosesan; dll.

T: Bagaimana implementasi dipecah menjadi tiga bagian?

J: Implementasi dapat dipecah menjadi Implementasi Logika yang mencakup perancangan blok yang didefinisikan dalam mikroarsitektur pada tingkat register-transfer atau gerbang; Implementasi Sirkuit yang mencakup desain tingkat transistor untuk elemen dasar atau blok yang lebih besar; Implementasi Fisik yang mencakup penggambaran sirkuit fisik, menempatkan komponen sirkuit yang berbeda pada denah atau papan chip, merutekan kabel yang menghubungkannya bersama.