Laitearkkitehtuureja

Laitearkkitehtuuri kuvaa laitteen tai järjestelmän sisäistä rakennetta ja sen osien välistä vuorovaikutusta. Se kattaa sekä yleisen suunnittelun periaatteet että yksittäisten komponenttien ominaisuudet, kuten suorittimen, muistijärjestelmän, tallennustilan sekä syöttö- ja tulostusliitännät. Laitearkkitehtuuri määrittelee, miten nämä osat yhdistetään, miten tiedot liikkuvat ja miten järjestelmä täyttää suorituskyky- sekä energiatehokkuusvaatimuksensa.

Tärkeimmät osa-alueet ovat CPU-arkkitehtuuri (käskyjoukko, datapath, ohjaus), muistihierarkia (L1/L2 cache, päämuisti, pysyvä tallennus) sekä väylä- ja interfaceteknologiat (järjestelmäbussit, PCIe, AMBA-rajapinnat ja muut I/O-rajapinnat). Lisäksi suunnittelussa huomioidaan energiatehokkuus, lämmöntuotto sekä luotettavuus ja turvallisuus. Laitearkkitehtuuri määrittää, miten komponentit kommunikoivat ja miten resurssit jakautuvat suorituskyvyn ja käyttövarmuuden saavuttamiseksi.

Laitearkkitehtuureja voidaan jakaa yleiskäyttöisiin ja erikoistuneisiin järjestelmiin. Yleisimmät esimerkit ovat x86- ja ARM-arkkitehtuurit sekä avoin RISC-V ISA. Sulautetuissa järjestelmissä käytetään usein SoC-arkkitehtuureita, joissa prosessori, muisti, grafiikka ja I/O on integroitu yhteen paketointiin. Eri arkkitehtuureilla on erilaisia muistijärjestelmiä, väylärajapintoja sekä optimoituja energiaparametreja.

Kehitysprosessi sisältää suunnittelun, simuloinnin, verifioinnin ja tarvittaessa syntetisoinnin. Standardit, kuten AMBA-väyläjärjestelmät, tukevat komponenttien yhteentoimivuutta ja mahdollistavat laajemman ekosysteemin.