فیلم آموزش معماری کامپیوتر به صورت تخصصی

در این قسمت از فروشگاه برنا اندیشان تصمیم داریم تا یکی دیگر از پکیج های آموزشی با عنوان فیلم آموزش معماری کامپیوتر به صورت تخصصی از پایه تا پیشرفته را برای دانلود در اختیار شما کاربران محترم وب سایت برنا اندیشان و تمامی علاقه مندان به یادگیری تخصصی کامپیوتر قرار دهیم.

فیلم آموزش معماری کامپیوتر

در فیلم آموزش معماری کامپیوتر به صورت تخصصی از پایه تا پیشرفته شما با موضوع معماری کامپیوتر آشنا شده و آن را به صورت کامل فراخواهید گرفت.

معماری کامپیوتر چیست؟

معماری کامپیوتر (Computer architecture) دانش طراحی مفهومی و شناخت اجزای رایانه است.

عنوان یکی از گرایش‌های مهندسی کامپیوتر است و هم اسم یکی از دروس مهم رشته مهندسی کامپیوتر است است. در این گرایش با اجزای داخلی رایانه که مراحل انجام یک دستور را بر عهده دارند و چگونگی کار آن‌ها آشنا می‌شویم. در این گرایش واحد کنترل مرکزی و حافظه به عنوان دو بخش اصلی رایانه معرفی می‌شوند و در ادامه به بررسی ارتباط آن‌ها و ساختار درونی آن‌ها می‌پردازند. برای درک موضوعات مطرح شده در این گرایش آشنائی با مبحث مدارهای منطقی لازم و ضروری است.

در دوره‌ی کارشناسی مهندسی برق، این درس با عنوان «سیستم‌های دیجیتال ۲» ارائه می‌شود.معماری کامپیوتر هم عنوان یکی از گرایش‌های مهندسی کامپیوتر است و هم اسم یکی از دروس مهم رشته مهندسی کامپیوتر است، ما در این قسمت بیشتر درس معماری کامپیوتر را بررسی می‌کنیم، هر چند رشته معماری کامپیوتر را هم کمی توضیح خواهیم داد. معماری کامپیوتر به چگونگی کارکرد، طراحی و ساخت اجزای کامپیوتر می‌پردازد.

این درس در کنار درس‌هایی مانند ساختمان داده وشبکه و … از دروس بسیار مهم و پایه‌ای برای تمامی دانشجویانی است که می‌خواهند بصورت آکادمیک در این رشته فعالیت کنند، به تمام دانشجویانی که می‌خواهند در رشته کامپیوتر به جایگاه‌های بالایی برسند توصیه اکید می‌کنیم که مفاهیم درس معماری کامپیوتر را به خوبی فرا گیرند.

اهمیت درس معماری کامپیوتر آن چنان زیاد است که تقریبا در تمامی دانشگاه‌های مطرح، معمولا دانشجویان ارشد تمامی گرایش ها ملزم به گذراندن درس معماری پیشرفته هستند. علاوه بر اینکه معماری کامپیوتر یکی از دروس بسیار مهم برای تمامی دانشجویان کامپیوتر است یکی از دروس بسیار مهم و نمره بیار برای داوطلبان کنکور ارشد کامپیوتر نیز محسوب می‌شود.

پیشنهاد ویژه : فیلم آموزش جامع مدارهای منطقی

آشنایی با معماری کامپیوتر

به‌طورکلی معماری کامپیوتر به دانش طراحی و شناخت اجزای کامپیوتر است. معماری سیستم‌های کامپیوتری که یکی از گرایش‌های پرطرفدار ارشد کامپیوتر به شمار می‌آید. در این گرایش با اجزای داخلی کامپیوتر که مراحل انجام یک دستور را بر عهده‌دارند و چگونگی کار آن‌ها آشنا می‌شویم. در این گرایش واحد کنترل مرکزی (CPU) و حافظه (RAM) به‌عنوان دو بخش اصلی کامپیوتر معرفی می‌شوند که در ادامه به بررسی ارتباط آن‌ها و ساختار درونی آن‌ها می‌پردازند.

درس معماری کامپیوتر به چگونگی کارکرد، طراحی و ساخت پایه‌ای‌ترین اجزای کامپیوتر می‌پردازد. این درس با بررسی یک پردازش گر ساده و ابتدایی اصول کارکرد آن را بیان می‌کند. سپس به معماری‌های مختلف پردازشگر می‌پردازد. همچنین در این درس به مسائل مهمی چون Pipeline ، Cache و… اشاره می‌شود.

معمولاً در درس معماری کامپیوتر مجموعه دستور (ISA) و معماری سخت‌افزار سیستم (HAS) مطرح می‌شود. به بیان دقیق‌تر ISA دید برنامه‌نویس به کامپیوتر و HAS دید ریز معماری است.

ISA

به‌طورکلی ISA شامل مجموعه دستورات، مجموعه ثبات‌ها و فرمت دستورات است. به بیان دقیق‌تر دو کامپیوتر با ISA یکسان ممکن است دستورات مشابهی را اجرا کنند ولی لزومی ندارد سخت‌افزار داخلی آن‌ها چگونه اجرای دستورات مشابه یکدیگر باشند.

HAS

HAS که به آن دید ریز معماری گفته می‌شود شامل اجزای مثل حافظه پنهان، چگونگی اجرای دستورات و… است.

معیارهای اندازه‌گیری کارایی پردازنده

معمول‌ترین و شناخته‌شده‌ترین معیار اندازه‌گیری کارایی CPU، معیار MIPS (تعداد دستوری که یک CPU می‌تواند در یک ثانیه اجرا کند) است.برای کامپیوترهای که محاسبات مهندسی و علمی انجام می‌دهند MIPS نمی‌تواند به‌عنوان معیاری مناسب برای سنجش کارایی آن‌ها مورداستفاده قرار گیرد بلکه از واحدهای MFlops یا MegaFlops (برای سنجش میلیون عملیات ممیز شناور در ثانیه) یا از GFlops یا GigaFlops (میلیارد) استفاده می‌شود.

معیارهای سنجش کیفیت معماری کامپیوتر

معیارهای که برای سنجش معماری‌های کامپیوتری مورداستفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از:

عمومیت: برای چه گستره‌ای از کاربردها، معماری موردنظر مناسب است.

بازدهی: میزان متوسط قطعات یک کامپیوتر که طی استفاده از آن مشغول هستند.

طبقه بندی معماری‌های کامپیوتر

در ادامه شما را با انواع طبقه بندی معماری های کامپیوتر آشنا می کنیم.

طبقه‌بندی فون نویمان

معماری فوم نویمان، یک مدل طراحی برای یک کامپیوتر ارقامی است که از یک واحد پردازش مرکزی (CPU) و یک حافظه مجزا (RAM) مستقل برای نگه‌داری از اطلاعات و دستورالعمل‌ها استفاده می‌کند. این طراحی به خاطر جان فوم نویمان نام‌گذاری شده است. این کامپیوترها شبیه به کامپیوترهای شخصی هستند که در تمامی خانه‌ها وجود دارند.

طبقه‌بندی فلین

طبقه‌بندی فرین یک طبقه‌بندی برای معماری‌های کامپیوتر است. در کل، کامپیوترهای دیجیتال بر اساس تعدد دستورالعمل‌ها و جریان‌های داده در ۴ دسته طبقه‌بندی شده‌اند. مایکل فلوین این شمارا جهت طبقه‌بندی و سازمان‌دهی کامپیوترها در سال ۱۹۶۶ میلادی ارائه کرد. عنصر اساسی فرایند محاسبات اجرای دنباله‌ای از دستورالعمل‌های مربوط به مجموعه‌ای از داده‌ها است.

این چهار طبقه بر مبنای تعداد دستورهای هم‌زمان و رشته داده‌های قابل دسترسی در معماری تعریف شد:

• SISD یک دستور یک داده
• SIMD یک دستور چند داده
• MISD چند دستور یک داده
• MIMD چند دستور چند داده

اجزای اصلی

CPU

در کامپیوتر واحد پردازش CPU یا واحد پردازنده مرکزی نام دارد که گاهی به‌عنوان مغز سیستم نیز می‌گویند. CPU بر اساس دستوراتی که دریافت می‌کند عملیات لازم را روی‌ داده‌ها انجام می دهد

اجزای اصلی یک CPU عبارت است از:

• واحد محاسبه و منطق (ALU)
• واحد کنترل(CU)
• حافظه ثبات (Register)
• حافظه پنهان (cache)