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NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenFreitag, 22. August 2014 

Rechnerarchitektur


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Rechnerarchitektur ist eine Disziplin der Informatik die sich mit dem Design von Computern und speziell mit deren Organisation sowie externen- und internen Aufbau beschäftigt.

Definition des Begriffs Rechnerarchitektur lt. Amdahl und Blaauw von 1967: "Rechnerarchitektur definiert sich den Attributen und das Verhalten eines Computers dieser von einem Maschinenspracheprogrammierer gesehen wird. Diese umfasst den Befehlssatz die Befehlsformate die OP-Codes Adressierungsarten und alle Register und Speicher die durch einen Maschinenspracheprogrammierer verändert werden können. Die ist durch den aktuellen Hardwareaufbau das logische und die organisation der Datenpfade einer bestimmten der Architektur definiert." Diese Definition bezieht sich auf den äußeren Rahmen der Computers trifft keine Aussagen über die internen Vorgänge.

Wie ein Architekt eines Gebäudes die und Ziele eines Bauprojektes als die Basis die Pläne des Bauzeichners festlegt genauso legt Computer-Architekt die Computer-Architektur als Basis für die Designspezifikationen fest.

Der Ausdruck wird für verschiedene Bedeutungen

  • Das Design der CPU-Architektur eines Computer seines Befehlssatzes und Techniken wie SIMD - und MIMD -Parallelität.
  • Allgemeinere und umfassendere Hardware-Architektur wie Cluster Computing und NUMA -Architekturen.
  • Eine weniger formale Bedeutung bezieht sich die Beschreibung der Voraussetzungen (besonders Geschwindigkeits- und oder Design-Implementationen der verschiedenen Komponenten eines Computers zum Beispiel Arbeitsspeicher Motherboard elektronische Peripherie oder ganz allgemein die CPU ).

Designziele

Die am häufigsten verfolgten Ziele beim einer Computer-Architektur kreisen um den Konflikt zwischen und Performance (d.h. Geschwindigkeit) allerdings können auch Erwägungen wie Größe Gewicht und Energieverbrauch ein sein.

1. Kosten

Im allgemeinen sind die Kosten fix durch den System- oder kommerziellen Bedarf und Geschwindigkeit und die Speicherkapazität werden an das angepasst.

2. Performance

Computerverkäufer beschreiben die Perfomance ihrer Maschinen dem Begriff der Taktfrequenz (normalerweise in MHz GHz). Diese beschreibt wie oft ein Taktzyklus Systemtaktgebers pro Sekunde durchlaufen wird. Dennoch diese ist etwas irreführend: Eine Maschine mit höherer muss nicht unbedingt auch eine höhere Performance Moderne CPUs können mehrere Instruktionen pro Taktzyklus ausführen was ein Programm dramatisch beschleunigt. Andere wie der Mix von funktionellen Einheiten Bussystem-Geschwindigkeiten Speicher und die Art und die Reihenfolge Instruktionen eines laufenden Programmes fügen noch Geschwindigkeit

Allerdings gibt es auch verschiedene Arten Geschwindigkeit. Interrupt Latency ist die garantierte maximale des Systems auf ein elektronisches Ereignis (zum wenn die Festplatte mit Schreiben von Daten wird). Die Zahl wird durch eine große von Designentscheidungen beeinflusst. Computer die Maschinen kontrollieren für gewöhnlich eine niedrige Latenzzeit weil die nicht warten kann nicht warten wird oder warten sollte. Zum Beispiel sollte eine computer-kontrollierte nicht warten bis der Computer mit dem ist was er gerade macht sondern sollte bremsen. Niedrige Antwortzeiten können oft sehr kostengünstig werden.

Benchmarks versuchen dies alles zusammen zu indem sie die Zeit messen die ein braucht um eine Reihe von Testprogrammen zu Obwohl ein Benchmark die Stärken aufzeigt muss bei der Auswahl eines Computer nicht unbedingt sein. Oft variiert die Leistung der Systeme einzelnen Messpunkten. Zum Beispiel kann ein System wissenschaftliche Programme schnell verarbeiten während ein anderes besser abspielen kann.

Ein allgemeines Optimierungsschema ist es die Kosten der verschiedenen Komponenten des Rechners zu In einem ausgeglichenen Computersystem wird die Datenrate alle Teile des Systems konstant sein und Kosten werden proportional auf diese verteilt. Die Ausprägung des Computersystems wird letztendlich aber immer das Umfeld und die Ziele bestimmt für es optimiert wurde.

Vergleiche CPU-Design



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