Kompyuter arxitekturasi - bu kompyuterning asosiy komponentlari va tizimlarini loyihalash va tashkil etish. Bunga protsessor, xotira, kiritish/chiqarish qurilmalari va ularni boshqaruvchi dasturiy ta'minot kiradi. Kompyuter arxitekturasini tushunish kompyuter qanday ishlashini va turli vazifalarni bajarishini tushunishimizga yordam beradi.
Kompyuter tizimini uchta asosiy komponentga bo'lish mumkin: markaziy protsessor (CPU), xotira va kiritish/chiqish (I/U) qurilmalari. Protsessor kompyuterning miyasi bo'lib, dasturlardan ko'rsatmalarni bajaradi. Xotira ushbu ko'rsatmalar va ma'lumotlarni tezkor kirish uchun vaqtincha saqlaydi, kiritish-chiqarish qurilmalari esa kompyuter va klaviatura, sichqoncha, displey va printerlar kabi tashqi dunyo o'rtasidagi o'zaro aloqani osonlashtiradi.
CPU kompyuter arxitekturasining yuragi hisoblanadi. U dasturiy ilovalardan ko'rsatmalarni bajarish, hisob-kitoblarni amalga oshirish va kompyuter ichidagi ma'lumotlar oqimini boshqarish uchun javobgardir. Protsessorning ishlashi uning Hertz (Hz) da o'lchanadigan soat tezligiga va uning tarkibidagi yadrolar soniga bog'liq. Yuqori soat tezligi va ko'proq yadrolar odatda tezroq va samaraliroq ishlashni anglatadi.
Kompyuterdagi xotira samaradorlik uchun ierarxiyada tashkil etilgan. Yuqori qismida kesh joylashgan, bu asosiy xotiradan (RAM) tez-tez foydalaniladigan ma'lumotlarning nusxalarini saqlaydigan kichik, ammo tezkor xotira turi. RAM qattiq disklar (HDD) yoki qattiq holatdagi disklar (SSD) kabi saqlash qurilmalariga qaraganda tezroq kirish imkonini beradi, lekin o'zgaruvchan, ya'ni quvvat o'chirilganida ma'lumotlarni saqlamaydi. Qattiq disklar va SSD disklari kompyuter o'chirilgan bo'lsa ham ma'lumotlarni saqlaydigan o'zgarmas saqlashni taklif qiladi, lekin ular RAMga qaraganda sekinroq kirishadi.
I/U qurilmalari kompyuterning tashqi muhit bilan aloqa qilishiga imkon beradi. Klaviatura va sichqon kabi kiritish qurilmalari foydalanuvchilarga kompyuterga ma'lumot berish imkonini beradi. Monitorlar va printerlar kabi chiqish qurilmalari foydalanuvchilarga axborotni taqdim etadi. USB flesh-disklar kabi ba'zi qurilmalar ikkala vazifani ham bajarishi mumkin. Zamonaviy kompyuterlar Internetga va boshqa kompyuterlarga ulanish imkonini beruvchi tarmoq qurilmalarini ham o'z ichiga oladi.
Von Neumann arxitekturasi kompyuter fanida asosiy tushunchadir. U kompyuterning markaziy protsessorining ko'rsatmalarini xotiradan o'qish orqali ishlaydigan tizimni tavsiflaydi. Ushbu arxitektura to'rtta asosiy kichik tizimni o'z ichiga oladi: arifmetik mantiq birligi (ALU), boshqaruv bloki, xotira va kirish/chiqish interfeyslari. ALU matematik hisoblar va mantiqiy operatsiyalarni bajaradi, boshqaruv bloki esa xotiradan ko'rsatmalarni sharhlaydi va ALU ishini buyuradi.
ISA - bu dasturchi yoki kompilyator yozuvchiga ko'rinadigan kompyuter arxitekturasining bir qismi. U dasturiy ta'minot va apparat o'rtasidagi chegara bo'lib, protsessor bajarishi mumkin bo'lgan mashina kodini belgilaydi. ISA protsessor ko'rsatmalarini, registrlarini, ma'lumotlar turlarini, manzillash rejimlarini va xotira arxitekturasini belgilaydi. Arxitektura RISC (Reduced Instruction Set Computing) yoki CISC (Complex Instruction Set Computing) bo'ladimi, uning dizayni va ishlash xususiyatlariga ta'sir qiladi.
Parallel hisoblash muammoni bir nechta ishlov berish elementlaridan foydalangan holda bir vaqtning o'zida hal qilinishi mumkin bo'lgan qismlarga ajratishni o'z ichiga oladi. Ushbu yondashuv ketma-ket ishlov berish bilan solishtirganda hisoblash vazifalarini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin. Bitta jismoniy paketda ikki yoki undan ortiq mustaqil yadrolarni (yoki protsessorlarni) o'z ichiga olgan ko'p yadroli protsessorlar parallellik orqali ishlashni yaxshilash uchun mo'ljallangan. Ko'p yadroli protsessorning har bir yadrosi ko'rsatmalarni bir vaqtning o'zida bajarishi mumkin, bu esa samarali ko'p vazifalarni bajarish va murakkab ilovalarni qayta ishlash imkonini beradi.
Bir nechta protsessorli yoki yadroli tizimlarda kesh uyg'unligi bir keshdagi ma'lumotlarning o'zgarishi darhol boshqalarida aks etishini ta'minlash uchun juda muhimdir. Bu bir nechta protsessorlar bir xil xotira joylariga kirishga muhtoj bo'lishi mumkin bo'lgan ko'p ishlov berish muhitlarida muhimdir. MESI (Modified, Exclusive, Shared, Invalid) kabi kesh muvofiqligi protokollari ko'p yadroli tizimlarda keshlar bo'ylab izchillikni saqlash uchun ishlatiladi.
Kompyuter arxitekturasi - bu kompyuter komponentlari va tizimlarining dizayni, funksionalligi va samaradorligini o'z ichiga olgan keng sohadir. CPU ishlashi, xotira ierarxiyasi, kiritish-chiqarish qurilmalari, Von Neumann arxitekturasi, ISA va parallel ishlov berish kabi uning asosiy tushunchalarini tushunish kompyuterlar axborotni qanday qayta ishlash va vazifalarni bajarish haqida qimmatli tushunchalarni berishi mumkin. Texnologiyaning rivojlanishi bilan kompyuter arxitekturasining murakkabligi va imkoniyatlari ham o'sib bormoqda, bu esa hisoblash unumdorligi va ilovalarida innovatsiyalarni keltirib chiqaradi.
