Arhitektura in organizacija

Med napravami, ki nosijo ime računalnik, ogromne razlike, od nekaj dolarjev vrednih mikroračunalnikov na enem čipu do superračunalnikov s ceno nekaj deset milijonov dolarjev. Razlika ni samo v ceni temveč tudi v velikosti, zmogljivosti, načinu delovanja in področjih uporabe. Drugič se velika hitrost spreminjanja, ki je bila za računalništvo vedno značilna, nadaljuje brez premora. Te spremembe obsegajo vsa področja računalništva, od integriranih vezij iz katerih so zgrajeni posamezni deli, do uporabe novih idej o zgradbi teh delov.

Kljub vsej različnosti in hitrosti spreminjanja, pa se določene osnovne ideje od prvih začetkov do danes niso spremenile. Način uporabe teh idej je seveda odvisen od trenutnega stanja na področju tehnologije in od razmerja cena/zmogljivost, ki ga želijo doseči razvijalci. Vendar ni nobenega dvoma, da gre za iste ideje, ki so v svojem bistvu neodvisne od tehnologije.

To spoznanje je dozorelo v začetku šestdesetih let, ko je postalo očitno, da je za programerja identične računalnike mogoče ekonomsko uspešno graditi na veliko različnih načinov. Potreba po obravnavi za programerja vidnih lastnosti računalnika na način, ki je ločen od njegove logične in fizične realizacije, je dobila svoj odraz v področju, ki mu pravimo arhitektura računalniških sistemov.

Arhitekturo računalnika lahko opišemo kot tisto abstraktno bistvo računalnika, ki ni odvisno od načina realizacije. Danes poznamo več različnih definicij pojma računalniške arhitekture ter tudi nekaj strupenih polemik o njihovi pravilnosti. Tako stanje je neprijetno, vendar značilno za večino novih področij človeškega udejstvovanja. Kljub temu lahko rečemo, da prevladuje Myersova definicija, ki pravi takole:

Arhitektura računalnika je njegova definicija kot jo vidi programer, ki programira v strojnem jeziku.

Skupaj z računalniško arhitekturo se pogosto omenja tudi pojem organizacija računalnika. Ta se nanaša na logično zgradbo in lastnosti delov, ki setavljajo računalnik, ter na njihovo medsebojno povezavo s katero je realizirana določena arhitektura. Arhitekturne lastnosti so npr. nabor ukazov, načini naslavljanja, število in vrsta operandov ter vodenje in nadzor nad vhodno/izhodnimi napravami. Nasprotno so organizacijske lastnosti za programerja nevidne in vsebujejo aparaturne podrobnosti kot so število in vrsta kontrolnih signalov, uporaba mikroprogramiranja ali fiksno ožičene logike, pomnilniška tehnologija in podobno. V splošnem velja, da je neko arhitekturo mogoče realizirati z različnimi vrstami orgamzacije.

Namesto o organizaciji računalnika nekateri avtorji govorijo o arhitekturi posameznih delov. Tako srečujemo pojme kot so arhitektura vodil, mikroprogramska arhitektura, arhitektura pomnilnika, programska arhitektura in podobno. Zato lahko v literaturi srečamo tudi dela, ki pojma organizacija sploh ne uporabljajo in govorijo samo o arhitekturi. V tem trenutku je težko reči kateri od obeh načinov bo prevladal. Morebitnim dvoumnostim, ki izhajajo iz takih razlik, se je najlažje izogniti z neposredno obravnavo pojma o katerem je govor.

Snov, ki jo danes obsega področje organizacije in arhitekture računalniških sistemov, je zelo obsežna in jo je mogoče urediti na veliko načinov. Odločitve o vrstnem redu podajanja in vključevanja, oziroma izpuščanja posameznih poglavij, so deloma odvisne od avtorjevega osebnega pristopa, deloma pa od okolja, ki mu je delo namenjeno. Pričujoča knjiga je nastajala več let in med pisanjem je avtor preizkusil več pristopov. Na koncu se je odločil za klasičen pristop z razdelitvijo na posamezne dele računalnika in njihovo posamično obravnavo.

Gor Sistemi Motorola 68XX Prevajanje Von Neumannova arhitektura

SERŠ Maribor, Strokovna gimnazija, leto: 2002, avtor: Rok Arnuš