เนื้อหาหลัก Key Topics
- ส่วนประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ ระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) หน่วยความจำ (Memory) และระบบอินพุต/เอาต์พุต (I/O) ที่ทำงานประสานกัน
- สถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง (Instruction Set Architecture — ISA) ส่วนต่อประสานระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ กำหนดชุดคำสั่งและพฤติกรรมที่โปรแกรมมองเห็น ทำให้ซอฟต์แวร์ทำงานได้บนฮาร์ดแวร์ต่างรุ่นได้ (instruction-level compatibility)
- โครงสร้างคอมพิวเตอร์ (Computer Organization) โครงสร้างภายในของฮาร์ดแวร์ที่ทำให้การทำงานสอดคล้องกับ ISA ที่กำหนด เช่น การเชื่อมต่อ ALU, Register File, หน่วยความจำ
- การสร้างระบบคอมพิวเตอร์ (Implementation) การสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์จริงตามโครงสร้างที่ออกแบบ รวมถึงการเลือกเทคโนโลยีการผลิตและการ trade-off ด้านความเร็ว ขนาด และพลังงาน
- เป้าหมายของการออกแบบ ไม่มีสถาปัตยกรรมใดดีพร้อมทุกด้าน การออกแบบต้องเลือก trade-off ระหว่างสมรรถนะ ต้นทุน พลังงาน และความซับซ้อน ให้เหมาะกับงานเป้าหมาย
แนวคิดสำคัญ Core Concepts
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็น 3 ระดับ ได้แก่ ISA (สิ่งที่โปรแกรมมองเห็น)
— Organization (โครงสร้างภายในที่รองรับ ISA) —
Implementation (วงจรจริงที่สร้าง Organization)
ทั้งสามระดับเชื่อมกันและส่งผลต่อกัน การที่ ISA เป็นชั้นแยกออกมาจาก Implementation
ทำให้ซอฟต์แวร์เป็นอิสระจากฮาร์ดแวร์ — นี่คือข้อได้เปรียบสำคัญของการกำหนด ISA ให้ชัดเจน
คำสำคัญ Key Terms
สถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง · ISA
โครงสร้างคอมพิวเตอร์ · Computer Organization
การสร้างระบบ · Implementation
หน่วยประมวลผลกลาง · CPU
หน่วยคำนวณ · ALU
เรจิสเตอร์ · Register
ความเข้ากันได้ระดับคำสั่ง · Instruction-level Compatibility
การแลกเปลี่ยน · Trade-off
RISC-V