hardverarchitektúrákra

Hardverarchitektúrákra a számítástechnika azon területe, amely a számítógépes rendszerek hardverének tervezésével és szerkezetével foglalkozik. Célja, hogy a készülékek megfeleljenek a teljesítményre, energiafogyasztásra és költségre vonatkozó igényeknek, miközben megbízhatóan és skálázhatóan működnek.

A koncepcionális keretben három szint különíthető el: az utasításkészlet architektúra (ISA), amely meghatározza, hogy a processzor hogyan értelmezi és végrehajtja az utasításokat; a mikrorészarchitektúra, amely ezt az ISA-t valósítja meg; és a rendszerarchitektúra, amely a memóriát, interconnectokat és perifériákat szervezi.

Kategóriái közé tartoznak általános célú CPU-k, beágyazott rendszerek, grafikus feldolgozó egységek (GPU-k), DSP-k, ASIC-ek és programozható logikai eszközök (FPGA-k). Fontos különbség a Von Neumann és a Harvard‑architektúra, illetve a CISC és a RISC megközelítés.

Példák alapvető ISA-k közé tartozik az x86, ARM, MIPS, POWER és a nyílt RISC‑V. Grafikus architektúrákban találhatók a különálló végrehajtó egységek; mesterséges intelligencia gyorsítókat pedig TPU-k, IPU-k és más specializált egységek képviselnek.

Tervezési szempontok között szerepel a teljesítmény, energiahatékonyság, hőterhelés, terület és költség. A memóriahierarchia, cache-struktúrák, adatsávok, párhuzamosság, koherencia protokollok és interconnectok mind befolyásolják a végleges architektúrát. Megkövetelhetik biztosítékokat, valós idejű követelményeket és megbízhatóságot.

Jelenkorban előtérbe kerül a heterogén architektúra, többmagos és chiplet‑alapú kialakítás, 3D‑stack technológiák és a nyílt szabványok, például a RISC-V. A hardverarchitektúrák fejlődése szorosan összekapcsolódik az EDA‑eszközökkel, verifikációval és gyártástechnológiák változásával.