datorarkitektur

Datorarkitektur definierar hur datorer är uppbyggda och hur deras komponenter samverkar för att köra program. Det omfattar tre nivåer: instruktion set arkitektur (ISA), mikroarkitektur och systemarkitektur. ISA beskriver vad program kan förvänta sig av maskinvaran: vilka instruktioner som finns, dataformat, minnesmodeller och det semantiska beteendet vid exekvering. Mikroarkitekturen är den faktiska implementeringen av ISA:n i hårdvara— datapath, registerfil, styrlogik, pipelines, cacheminnen och exekveringsenheter. Systemarkitektur täcker hur processorn ansluts till minne, lagring, nätverk och övriga enheter, samt hur flera processorer samarbetar i en dator eller ett datacenter.

Datorarkitektur innebär ofta ett fokus på minneshierarkier (L1/L2/L3-cache, RAM), processorns samtidiga arbetsflöden (pipelines, out-of-order exekvering), och parallellism (multikärnor, manycore, GPU- eller acceleratorarkitekturer). Under senare år har forskningen och industrin betonat energieffektivitet och specialisering genom heterogen arkitektur, där olika enheter (CPU, GPU, AI-acceleratorer) samarbetar för olika uppgifter.

Historiskt har datorarkitektur utvecklats från tidiga von Neumann-system till RISC- och CISC-instruktionsdesigner, till moderna multikärn-, SIMD-/SIMT- och AI-acceleratormiljöer. Bedömning av arkitektur görs med hänsyn till prestanda, energieffektivitet, kostnader och programvarustöd. Arkitekturella val påverkar programmering, kompilering och systemdesign över hela livscykeln.