L’architettura dei calcolatori

In informatica ed elettronica con il termine  architettura dei calcolatori, si parla del modo con cui sono collegati tra loro i vari componenti hardware di base di un sistema di elaborazione comune qualsiasi.

Chi si occupa di architettura dei calcolatori deve costruire sistemi di elaborazione di varia  complessità (da una  scheda elettronica a un complesso sistema con grande potenza di calcolo) mettendo insieme i vari componenti elementari.

È  importante sottolineare la differenza tra elettronica e architettura dei calcolatori: l’elettronico deve costruire dei circuiti veloci ed efficienti, e l’architetto dei calcolatori  invece deve ottenere le migliori prestazioni possibili come potenza di calcolo e costi  assemblando   efficientemente i vari componenti elementari.

I componenti elementari che costituiscono un sistema di calcolo sono:

porte logiche (and, not, or)
generatori di segnali (ad es. clock)

Mettendo insieme tra loro varie porte logiche è possibile costruire le macchine elementari che si dividono in macchine combinatorie e  sequenziali.

Le macchine combinatorie

I circuiti  combinatori possono essere modellati  con funzioni booleane di variabili del tipo y=f(u) dove y è il vettore delle uscite del sistema e u è il vettore degli ingressi. Le macchine combinatorie elementari sono :

multiplexer
demultiplexer
decodificatori
sommatori, divisori, moltiplicatori

Le macchine sequenziali

Le macchine sequenziali invece sono sistemi regolati con funzioni del tipo y=f(x,u) dove y è il vettore delle uscite, u è il vettore degli ingressi e x è il vettore degli stati. Quindi una macchina sequenziale in pratica è un sistema dinamico, la cui uscita dipende sia dall’ingresso che dallo stato del sistema che si ha in quell’istante. Le macchine sequenziali  sono:

flip-flop
memorie
registri a scorrimento
contatori