Bilgisayar mimarisi, komut kümesinin, donanım elemanlarının ve sistem organizasyonun dahil olduğu bir bilgisayarın tasarımıdır. Mimari iki farklı yaklaşımla tanımlanmaktadır Komut kümesi mimarisi (ISA) ve donanım sistem mimarisi(HSA).
Programsal Yaklaşım
Sistem tasarımcıları sık sık bazı program işlevlerini mikrokodlara aktararak performansta artış
sağlamak istemişlerdir. Donanımı devreye sokacak öz bilgilerin yani komut kümesinin yer aldığı bu
yere mikrokod motoru denilmektedir.
Burası, CPU içinde CPU olarak da ifade edilebilir. Programcının yazdığı kodları işlemcinin daha çabuk anlayabileceği veya çalıştırabileceği küçük mikrokodlara dönüştüren bu mikrokod motoru, işlemci içerisine ROM bellek vasıtasıyla yerleştirilmiştir. Mikroprogram ve icra biriminden meydana gelen mikrokod ROM'un görevi, özel komutları kontrol sinyallerine çevirerek sistem elemanlarının
denetimini sağlar.
Elemanları devreye sokmak için program yazmak gerekecektir. Bu işin bir yanı, diğer yanı ise
donanımdır. Donanım mimarisini programcıya aktaracak en iyi yol ona kullanabileceği komut
kümesini hazır vermektir. Programcının yazdığı bir komut işletildiğinde, mikrokod ROM bu komutu
okur ve sonra o komuta karşılık gelen uygun mikrokodları yükler ve çalıştırır.
Bilgisayarın komut kümesinde bulunan tüm komutların mikrokod ROM'da
karşılığı vardır.Mikrokoda
sahip işlemciler aşağıdaki üstünlüklere sahiptir:
• İçerisinde mikrokod bulundurun ROM bellek, ana bellekten çok daha
hızlı olduğu için, mikrokod
bellekteki komut serisi fazla hız kaybetmeksizin dahili sistemde
yürütülebilir.
• Aynı komut kümesini adanmış mantık üzerinde yürütmek yerine, yeni
yongalarla yürütmek daha
kolaydır ve daha az transistor gerektirir.
• Bir mikroprogramlı tasarım yeni komut kümelerini işlemek için tamamen
değiştirilebilir.
• Yeni komutlar mikrokod halinde eskilerin üzerine
eklenebilir.
Bazı makinalar ticari hesaplamalar için, bazıları
da bilimsel hesaplamalar için elverişli hale
getirilmişlerdir. Bununla birlikle tümü aynı komut kümesini
paylaştığından, programlar temel
donanımlara bağlı kalarak makinadan makinaya, yeniden derlenmeden
taşınabilir.
Mikroprogramlama esasına göre çalışan bilgisayarlar günümüzde hala
kullanılmaktadır. Intel ve AMD
gibi üreticiler ISA X86 komut kümesinin tüm özelliklerini bazı
yeniliklerle birlikte işlemcilerine
yansıtmakladırlar.
ISA mimarisi daha çok CISC denilen, belleği azami ölçüde etkin kullanmak
için geliştirilen bir sistem
olan karmaşık komut kümeli bilgisayarlarda kullanılmıştır.
Donanımsal Yaklaşım
Mikrokod kullanılarak ISA sisteminin yürütülmesinin başlıca sakıncası,
başlangıçta komutların
doğrudan çalıştıran sisteme göre yavaş olmasıdır. Daha çok komut demek
daha fazla mikrokod,
çekirdek büyüklüğü ve güç demektir.
ISA mimarisinin yaşanan aksaklıklarından dolayı
daha sonraları, komutların doğrudan donanım
elemanları tarafından yorumlanarak sistemin denetlendiği diğer bir
mimari yaklaşımıda donanımsal
çalışma modelidir. Komutların anlaşılır standartta bir boyuta
getirilerek çalıştırıldığı sisteme RISC
modeli denilmektedir. Böylece küçük, hızlı ve çok hafifleyen komut
kümesiyle, iri hacimli mikrokoda
nazaran donanım üzerinde doğrudan hakimiyet kolayca sağlanabilmiştir.
RISC tasarımcıları komutların doğrudan icra edildiği eski modele
dönerken, ISA kavramı
dokunulmadan korunmuştur. Intel, AMD ve Transmeta firmaları hala x86
mimarisine dayalı
işlemcilerini ISA yaklaşımıyla üretmektedirler.
Bu yorumun beslemesine abone olun