В компьютерной инженерии архитектура компьютера - это концептуальное проектирование и фундаментальная операционная структура вычислительной системы. Она представляет собой технические чертежи и функциональное описание всех конструктивных требований (особенно скоростей и взаимосвязей), это то, как спроектировать и реализовать различные части вычислительной системы - в значительной степени сосредоточившись на том, как центральный процессор (ЦПУ) работает внутри системы и как он обращается к адресам в памяти.

Его можно определить как науку и искусство выбора и соединения аппаратных компонентов для создания компьютеров, которые отвечают функциональным и эксплуатационным требованиям, а также целям по стоимости.

Архитектура компьютера включает в себя не менее трех основных подкатегорий:

  1. Архитектура набора инструкций, или ISA, представляет собой абстрактную модель вычислительной системы, которую видит программист машинного языка (или языка ассемблера), включая набор инструкций, режимы адресов памяти, регистры процессора, а также форматы адресов и данных.
  2. Микроархитектура, также известная как Computer organization - это более низкий уровень, подробное описание системы, достаточное для полного описания работы всех частей вычислительной системы, а также того, как они взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом для реализации ISA. Размер кэша компьютера, например, является организационной проблемой, которая обычно не имеет никакого отношения к ISA.
  3. Системный дизайн, который включает в себя все остальные аппаратные компоненты внутри вычислительной системы, такие как:

·         Системные соединения, такие как компьютерные шины и переключатели.

·         Контроллеры памяти и иерархии.

·         Механизмы разгрузки процессора, такие как прямой доступ к памяти.

·         Такие вопросы, как мульти-обработка.

После того, как и ISA, и микроархитектура были определены, реальная вычислительная система должна быть спроектирована в аппаратном обеспечении. Этот процесс проектирования называется реализацией. Реализация обычно представляет собой процесс аппаратного проектирования.

Реализация может быть далее разбита на три, но не полностью отдельные части:

  • Логическая реализация: Проектирование блоков, определенных в микроархитектуре, в основном, на уровнях регистр-передача и ворота.
  • Внедрение схемы: Проектирование на транзисторном уровне основных элементов (ворота, мультиплексоры, флип-шлюзы и т.д.), а также некоторых более крупных блоков (ALU, кэши и т.д.), которые могут быть реализованы на этом уровне, или даже на более низком физическом уровне, из соображений производительности.
  • Физическая реализация: Физическая реализация: Физические схемы вытягиваются, различные компоненты схемы помещаются в план пола микросхемы или на плату, а соединяющие их провода прокладываются.

Для процессоров весь процесс реализации часто называют проектированием ЦП; это также может быть семейство связанных с ними конструкций ЦП, таких как RISC и CISC.