Cấu trúc máy tính

Trong lĩnh vực kỹ thuật máy tính, kiến trúc máy tính (tiếng Anh: computer architecture) đề cập đến thiết kế cơ bản và cấu trúc hoạt động của một hệ thống máy tính. Nó đóng vai trò là một bản thiết kế (blueprint) mô tả chức năng của các yêu cầu như tốc độ và kết nối, cũng như việc thực thi thiết kế cho các thành phần khác nhau của máy tính - chủ yếu là cách mà CPU hoạt động và truy cập bộ nhớ.

Nó cũng có thể được xem như là sự kết hợp giữa khoa học và nghệ thuật trong việc lựa chọn và kết nối các thành phần phần cứng để xây dựng các máy tính đáp ứng yêu cầu về tính năng, hiệu suất và chi phí.

Cấu trúc máy tính thường bao gồm ít nhất ba lĩnh vực chính:

• Kiến trúc tập lệnh (Instruction set architecture, ISA) là cái nhìn tổng quát về hệ thống tính toán từ góc độ lập trình viên sử dụng ngôn ngữ máy hoặc hợp ngữ, bao gồm các lệnh, cách chỉ địa chỉ bộ nhớ (memory address modes), các thanh ghi, và các định dạng địa chỉ và dữ liệu.
• Vi kiến trúc (Microarchitecture), hay còn gọi là Tổ chức máy tính (Computer organization), mô tả chi tiết về cách các thành phần hệ thống được kết nối và hoạt động để thực hiện kiến trúc tập lệnh. Ví dụ, kích thước của bộ đệm cache trong máy tính là một yếu tố của tổ chức máy tính, không liên quan đến kiến trúc tập lệnh.
• Thiết kế hệ thống (System Design) bao gồm các thành phần phần cứng khác trong hệ thống tính toán như:

1. Các kết nối hệ thống như bus và switch
2. Các bộ điều khiển bộ nhớ (memory controller) và cấu trúc cây bộ nhớ
3. Các cơ chế chuyển tải CPU như Direct memory access (truy nhập bộ nhớ trực tiếp)
4. Các vấn đề liên quan đến đa xử lý (multi-processing).

Chú thích

• Phần cứng máy tính
• Thiết kế CPU
• Tập lệnh trực giao (Orthogonal instruction set)
• Kiến trúc phần mềm
• Tổ chức máy tính

• ISCA: Kỷ yếu Hội thảo Quốc tế về Kiến trúc Máy tính Lưu trữ 2006-05-07 tại Wayback Machine
• Micro: Hội thảo Quốc tế về Vi kiến trúc IEEE/ACM
• HPCA: Hội thảo Quốc tế về Kiến trúc Máy tính Hiệu suất Cao Lưu trữ 2005-05-28 tại Wayback Machine
• ASPLOS: Hội nghị Quốc tế về Hỗ trợ Kiến trúc cho Ngôn ngữ Lập trình và Hệ điều hành Lưu trữ 2006-05-09 tại Wayback Machine
• ACM Transactions on Computer Systems
• IEEE Computer Society
• Microprocessor Report Lưu trữ 2008-09-15 tại Wayback Machine
• Hennessy và Patterson: Kiến trúc Máy tính: Một Cách Tiếp Cận Định lượng, Phiên bản Thứ tư, tháng 9 năm 2006
• Tanenbaum, Andrew S. (1979). Structured Computer Organization (bằng tiếng Anh). Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall. ISBN 0-13-148521-0.

Liên kết bên ngoài

Tiếng Anh:

• http://www.cs.wisc.edu/~arch/www
• http://www.cs.wisc.edu/arch/www/people.html
• ESCAPE Lưu trữ ngày 30-04-2008 trên Wayback Machine - một môi trường mô phỏng di động dựa trên PC dễ sử dụng, hỗ trợ giáo dục kiến trúc máy tính
• http://www.codeproject.com/useritems/System_Design.asp Lưu trữ ngày 13-10-2007 trên Wayback Machine - phương pháp này giúp người mới bắt đầu dễ dàng phân tích và thiết kế các hệ thống phần mềm phức tạp.
• Đại học Kỹ thuật Catalonia, Khoa Kiến trúc Máy tính
• Kiến trúc von Neumann của các hệ thống máy tính Lưu trữ ngày 19-04-2007 trên Wayback Machine