معماری کامپیوتر دانش طراحی مفهومی و شناخت اجزای رایانه است.

معماری کامپیوتر یکی از گرایش‌های کامپیوتر است. در این گرایش با اجزای داخلی کامپیوتر 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 کامپیوتر 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.

موضوع کتاب معماری کامپیوتر است که تشکیلات و طراحی کامپیوتر را بررسی کرده است. اصولا معماری کامپیوتر درباره ساختار و رفتارهای واحدهای مختلف کامپیوتر و چگونگی همکاری آنها با یکدیگر بحث می کند. «تشکیلات کامپیوتر» درباره روش اتصال واحدهای سخت افزاری در یک سیستم کامپیوتری و «طراحی کامپیوتر» درباره اصول طراحی سخت افزار كامپيوتر، با مشخصات موردنظر را مورد بررسي قرارمي دهد.

مؤلف كتاب موريس مانو، استاد دانشگاه كاليفرنيا (لس آنجلس) است كه پيش تر نيز مطالعات و نوشته هايي در اين زمينه داشته است.

كتاب معماري كامپيوتر از آنجا كه اطلاعات اولية كافي را دربارة روش كار سخت افزار و عمليات آن ارائه مي دهد، معماري مي تواند به منزلة مرجع اصلي درس هاي در « سازمان كامپيوتر » و « اجزاي كامپيوتر » و «معماری كامپيوتر» رشته هاي برق و كامپيوتر مورد استفاده قرارگيرد. اين كتاب، سه موضوع اصلي کامپيوتر، معماري كامپيوتر، سازمان كامپيوتر و اجزاي كامپيوتر را شامل مي شود.

معرفي كتاب موریس مانو

در فصل اول پيش زمينةهاي معماري كامپيوتر مانند مبانى جبر بول و كاربرد جبر بول در گيت هاى منطقى و ايجاد مدارهاى تركيبى توضيح داده شده و فناورى هاى جديد شامل فليپ فلاپ و مدارهاى ترتيبى  مورد بحث قرار گرفته است. به طوركلى، مدارات پايه و طراحى آنها براى ايجاد مدارات الكترونيكى كه در دستگا ههاى روزمره نظير آسانسورها، چرا غهاى راهنمايى و رانندگى و نظاير آنها كاربرد دارند، در اين فصل بررسى شده است. در فصل دوم، اجزا و قطعات ديجيتالى كه از تركيب مدارات منطقى به وجود آمده اند، نظير مدارهاى مجتمع، ديكُدرها، مالتيپلكسرها، كنتور باينرى، ثبّات ها و قطعاتى كه در كامپيوتر و دستگاه هاى ديجيتالى مورداستفاده قرارمى گيرند و از مدارهاى منطقى تشكيل شده اند، مورد بحث قرار گرفته است. مؤلف در فصل سوم عمليات رياضى كه در دستگا ههاى ديجيتالى مورداستفاده قرارمى گيرند، اشاره كرده و عملياتى نظير مكمل بودن، نمايش اعداد با مميز ثابت و شناور، كدهاى باينرى و ديگر كاربردهاى رياضى را كه در نمايش اطلاعات و پردازش اطلاعات به كارمى رود، به تفصيل بررسي مي كند. ،« عمليات نقل و انتقال ثبات ها » ، در فصل چهارم براساس پيش زمين هاي كه در فصل سوم ارائه شده است، چگونگى كار ثبّا تهاى كامپيوتر كه حافظة كامپيوتر را تشكيل مى دهند، مورد بحث قرار گرفته است. همچنين زبان نقل و انتقال ثبات ها براساس سيستم اعداد و عمليات رياضى به تفصيل بررسى شده است. ،« اصول تشكيلات و طراحى كامپيوتر » ، فصل پنجم به بحث دربارة تشكيلات و طراحى سخت افزارى يك كامپيوتر مبنا اختصاص دارد. در اين باره از زبان نقل و انتقال داده هاى بين ثبات ها، براى نشان دادن عمليات داخلى كامپيوتر و مشخصات طراحى استفاده شده است. در اين فصل همچنين، ثبّات هاى كامپيوتر، دستوراتى كه در كامپيوتر مورداستفاده قرارمى گيرند، زمان بندى و كنترل، دستورات مراجعه به حافظه، ورودى  خروجى و وقفه و ساير دستورالعمل هاى داخلى كامپيوتر به همراه الگوريتم هايشان مورد بحث و بررسى قرارگرفته اند. برنامه نويسى برمبناى كامپيوتر » ، در فصل ششم اصول كلى برنامه نويسى كامپيوتر و رابطة آن با ،« مبنا دستورات سخت افزارى بررسي شده است. بدين ترتيب رابطة بين برنامه و سخت افزارى كه دستورات آن را اجرا مى كند، از طريق برنامة مترجم (برنامه اى را كه از سوي كاربر نوشته مى شود، به زبان ماشين به صورت باينرى ترجمه مى كند) روشن مى نمايد. علاوه بر آن موضوعاتى از قبيل زبان ماشين، زبان اسمبلى، اسمبلر، برنامة حلقه، برنامه هاى عمليات رياضى و منطقى، ساب روتين ها، و نظير آن نيز در اين فصل مورد بحث قرارگرفته اند. به بيان چگونگى ،« كنترل ميكروپروگرام » ، فصل هفتم كار يك واحد كنترل در كامپيوتر كه اجراى ريز عمليات است، مى پردازد. حافظة واحد كنترل، ترتيب دهندة نشاني يا توليدكنندة نشاني بعدى، مثالى از ميكروپروگرام و طراحى واحد كنترل مباحث ديگر اين فصل هستند. خواننده با چگونگى ،« پردازشگر يا پروسسور » ، در فصل هشتم عملكرد پردازشگر در انواع كامپيوترها و دستورات پردازشگر آشنا م ىشود. قسمتى از كامپيوتر كه عمليات و محاسبات را انجام م ىدهد، پروسسور يا پردازشگر ناميده می ىشود. واحد كنترل، ثبا تها و واحد محاسباتى منطقى سه جزء اصلى پردازشگر را تشكيل مى دهند. شايان ذكر است كه طراحى يك واحد پردازش مركزى ساده در فصل هاى پنجم و هفتم بررسى شد ه است. اين فصل با مباحث تشكيلات ثبا تهاى عمومى،ت شكيلات حافظة پشته، فرم دستورالعمل، روشهاى آدرس دهى، انتقال و عمليات روى اطلاعات كنترل برنامه و كامپيوترهاى با دستورات تقليل يافته ريسك  پايان مى يابد. تكنيك هاى ، « خط لولة پردازش بُردارى » ، در فصل نهم مختلفى كه در عمليات پردازش صورت مى گيرد، به تفصيل تشريح شده است. پردازش موازى، خط لوله، خط لولة محاسباتى، خط لولة دستورالعمل، خط لولة كامپيوترهاى ريسك، پردازش بُردارى و پردازنده هاى آراي هاى عنوان بخ شهاى مختلف اين فصل هستند. دستورات ،« محاسبات كامپيوترى » ، در فصل دهم رياضى كه عمليات محاسباتى را در كامپيوتر انجام مى دهد، بررسي شده است. در اين فصل الگوريتم هاى مختلف و روش پياد هسازى آنها ب هصورت سخ تافزارى مورد بررسى قرارگرفته است. در اين فصل همچنين عمليات محاسباتى جمع، تفريق، ضرب و تقسيم و مميز شناور به طور مبسوط توضيح داده شده است. اين ،« تشكيلات ورودى خروجى » ، در فصل يازدهم موضوعات مورد بحث قرار گرفته است: 1. دستگاه هاى ورودى  خروجى يا واحدهاى جانبى؛ 2. مدارهاى واسطة ورودى و خروجى؛ 3. تبادل اطلاعات آسنكرون يا غيرهم زمان؛ 4. نحوة انتقال اطلاعات؛ 5. اولويت وقفه؛ 6. دسترسى مستقيم به حافظه؛ 7. پردازشگرهاى ورودى خروجى؛ و 8. ارتباطات اطلاعات سرى. از آنجاكه، يكى از اجزاى كامپيوتر، واحد حافظه است و براي ضبط اطلاعات و برنامه به كار مي رود و به طور مستقيم با تشكيلات » ، پردازشگر در ارتباط مى باشد، در فصل دوازدهم انواع حافظ ههاى مورد استفاده در كامپيوتر معرفي ،« حافظه و بررسي شده است. حافظه هاى سلسله مراتبى، حافظة اصلى، حافظه هاى كمكى، حافظة شركت پذير يا هم پيوند، حافظة نهان، حافظة مجازى و سخت افزار مديريت حافظه بخشهاى اين فصل را تشكيل مى دهند. همچنين چگونگى عمليات ذخيره و بازيابى اطلاعات با اين حافظه ها به تفصيل بررسى شد ه است. يك سيستم چندپردازشگر داراى دو يا چند پردازشگر، حافظه و دستگاه هاى ورودى خروجى است. اصولاً سيستم هاى چندپردازشگر داراى تعدادى پردازشگر اصلى و همچنين تعدادى پردازشگر ورودى  خروجى مى باشند. كلمة پردازشگر در سيستم چند پردازشگر ممكن است به واحد پردازشگر مركزى يا پردازشگرهاى ورودى  خروجى اطلاق شود. در فصل سيزدهم به بررسى سيستم هاى پيشرفتة كامپيوترى با چندين پردازشگر پرداخته شده است.

یکی از کامل ترین و بهترین منابع درس معماری کامپیوتر بی شک کتاب موریس مانو است که در تمام دنیا  با نام Computer System Archtecture شناخته شده است. این کتاب در ایران نیز  با ترجمه  دکتر قدرت سپید نام منبع اصلی اکثر دانشچویان کامپیوتر  و همچنین دانشجویان پیام نور در درس معماری کامپیوتر است.

 برای فهرست کامل مطالب و لینک دانلود لطفا به ادامه مطلب مراجعه کنید