Komut kümesi mimarisi, CPU'nun yazılım tarafından nasıl kontrol edileceğini tanımlayan bilgisayar soyut modelinin bir parçasıdır. ISA, işlemcinin ne yapabileceğini ve bunu nasıl yapacağını belirterek donanım ve yazılım arasında bir arayüz gibi davranır.
Mikrodenetleyici bir VLSI entegre devre çipinde küçük bir bilgisayar'dır. Mikrodenetleyici, bellek ve programlanabilir giriş/çıkış çevre birimleri ile birlikte bir veya daha fazla CPU kapsar.
Bellek bilgisayarı oluşturan 3 ana bileşenden biridir.. İşlemcinin çalıştırdığı programı, lar ve programa ait bilgiler bellek üzerinde saklanır. Bellek geçici bir depolama alanıdır. Bellek üzerindeki bilgiler güç kesildiği anda kaybolurlar. Bu nedenle bilgisayarlarda programları daha uzun süreli ve kalıcı olarak saklamak için farklı birimler mevcuttur.
Aritmetik mantık birimi (AMB) aritmetik ve mantık işlemlerini gerçekleştiren bir dijital devredir. AMB en basit işlemi gerçekleştiren mikro denetleyiciden, en karmaşık mikroişlemciye sahip bir bilgisayara kadar tüm işlemcilerin yapıtaşıdır. Modern bilgisayarların içinde bulunan mikroişlemcilerin ve ekran kartlarının içinde çok karışık ve güçlü AMB'ler bulunmaktadır. AMB kavramına ilk olarak 1945 yılında matematikçi John von Neumann EDVAC adlı yeni bir bilgisayar üzerine bulgularını anlatan raporunda değinmiştir.
Bellek haritalı G/Ç ve bağlantı kapılı G/Ç, bilgisayarda CPU ve G/Ç cihazları arasındaki G/Ç işlevini yerine getirmek için kullanılan iki metottur. Başka bir metot ise ayrı bir G/Ç işlemcisi kullanılarak yapılan bir metottur. (IBM'in büyükboy bilgisayarlarında kullanılmaktadır.
Boru hattı yöntemi bilgisayar mimarisi ve diğer sayısal ürünlerin tasarımında başarımı artırmak için uygulanan bir yöntemdir. Komutları, boru hattı yöntemi ile işleyip daha kısa süre içinde bitmesini sağlar. Asıl amacı saat sıklığını artırarak başarımı artırmaktır. Farklı kaynakları aynı anda, farklı işler tarafından kullanarak çalışır.
Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.
- Merkezî işlem biriminin mimarisinin tasarımı
- Komut kümesinin tasarımı.
- Adresleme yöntemlerinin tasarımı.
- Genel donanım mimarileri.
Verilog elektronik sistemleri modellemek için kullanılan bir donanım tanımlama dilidir. Verilog analog, sayısal ve karışık işaretli devrelerin tasarımını, doğrulanmasını ve yürütülmesini değişik düzeylerde desteklemektedir. Verilog dilinin tasarımcıları dilin C programlama diline yakın bir söz dizimine sahip olmasını istemişlerdir. Böylece bu dile yatkın olan mühendislerin dili kolayca kullanmasını amaçlamışlardır. Dil küçük/büyük harf duyarlılığına sahiptir ve temel denetim akışının “if” ve “while” gibi anahtar kelimeleri, C'ye benzemektedir. Verilog birkaç temel yönde C’den farklıdır. Verilog bir blok kodu tanımlamak için kıvrık parantezler yerine Begin/End kullanmaktadır. Verilog 95 ve 2001 işaretçi veya yinelemeli alt yordamlar yapılarına sahip değildir fakat SystemVerilog bu özelliklere sahiptir. Son olarak Donanım Tanımlama Dilleri için çok önemli olan zaman kavramı C dilinde bulunmamaktadır. Verilog geleneksel programlama dilleri gibi basamaklarını tam olarak ardışık bir şekilde yürütmez. Verilog tasarımı modüller arasında bir hiyerarşi bulundurur. Modüller bir takım giriş, çıkış ve çift yönlü portlar şeklinde tanımlanır. Bir modül içinde yazmaç ve kablo listesi bulunur. Eş zamanlı ve ardışık ifadeler modülün davranışını; portların, kabloların ve yazmaçların arasındaki ilişki ile tanımlar. Ardışık ifadeler bir begin/end bloğuna konur ve blokla beraber ardışık olarak yürütülür. Tüm eş zamanlı ifadeler ve begin/end blokları koşut olarak yürütülür. Bir modül aynı zamanda diğer bir modülün bir veya daha çok örneğini içererek bir alt-davranışı belirtebilir. Eğer tasarımdaki modüller sadece sentezlenebilir ifadeler içeriyorsa bu tasarımın donanımda gerçekleştirilecek temel bileşenlerini ve bağlantılarını içeren netlist, yazılım sayesinde sentezlenebilir. Elde edilen bu netlist bir tümleşik devreyi tanımlamak amacıyla kullanılabilir.
Itanium işlemcisi, Intel firmasının 64-bit işlemci ailesinden olup IA-64 mimarisi kullanan işlemcilerinin devamı olarak bilinir. Itanium ve Itanium2 olarak sunulan bu işlemci ilk olarak Ekim 2001'de piyasaya sürülmüştür. Itanium işlemcilerin asıl hedefi yüksek performansa sahip bilgisayarlardı. Bu işlemcinin mimarisinin gelişimi ilk olarak Hewlett-Packard tarafından yapılmıştır ve devamında ise Intel ve Hewlett-Packard ortak olarak birlikte gerçek Itanium mimarisini geliştirmişlerdir.
Sanal bellek, fiziksel belleğin görünürdeki miktarını arttırarak uygulama programına (izlence) fiziksel belleğin boyutundan bağımsız ve sürekli bellek alanı sağlayan bilgisayar tekniğidir. Ana belleğin, diskin (ikincil saklama) önbelleği (cache) gibi davranmasıyla; yani disk yüzeyini belleğin bir uzantısıymış gibi kullanmasıyla gerçekleştirilir. Ancak gerçekte, yalnızca o anda ihtiyaç duyulan veri tekerden ana belleğe aktarılıyor olabilir. Günümüzde genel amaçlı bilgisayarların işletim sistemleri çoklu ortam uygulamaları, kelime işlemcileri, tablolama uygulamaları gibi sıradan uygulamalar için sanal bellek yöntemi kullanılmaktadır.
Sayfalama ya da bellek adresleme, durgun sanal bellek sayfalarının ikincil bellekte (teker) saklanarak daha sonra ihtiyaç duyulduğunda ana belleğe yüklenmesi işlemini içerir. Bir diğer anlamı, adres uzayının belli oranlarda bloklara ayrılmasıdır. Sayfalama, bellek mahallerine ulaşımı ve adreslemeyi kolaylaştırır. 6502 mikroişlemcili bir sistemde 65536'lık adres uzayı 256 adet 256 Baytlık hayalı sayfalara ayrılır. Genelde 6502 işlemcili sitemlerde 1. sayfa yığın olarak ayrılırken 0. sayfaya bakış tabloları veya veri blokları yerleştirilir.
Etkin sayfalar ön belleği (ESÖ) (Translation Lookaside Buffer ) sanal bellek kullanan işlemcilerde adres dönüştürme işleminin hızlandırılmasını sağlayan bir tekniktir.
Mikroişlemcilerde kural dışı durumlar, programların çalıştırılması esnasında verilen komutlar neticesinde oluşan hatalardır. Bu hatalar nedeniyle program istenilen şekilde çalışmaz. Hatta işlemcinin kilitlenmesine bile sebep olabilir. Bu tür durumlar normal bir işleyiş olmadığından kural dışı durum oluşturur.
Sırasız yürütüm ya da Düzensiz yürütme, bilgisayar mühendisliğinde, günümüz yüksek performanslı işlemcilerinde kullanılan, yüksek gecikmeler sebebiyle harcanan işlemci döngülerini kullanıma sunan bir talimat yürütme yaklaşımıdır.
Yazmaç öbeği, bir merkezi işlem birimindeki işlemci yazmaçlarının bir dizisini ifade etmektedir. Modern tümleşik devre tabanlı yazmaç öbekleri genellikle çok portlu hızlı durağan rastgele erişimli bellekleri (SRAM) kullanılarak sistemlere tümleştirilmektedirler. Bu tür rastgele erişimli bellekleri kullandıkları okuma ve yazma girişlerine göre ayrılır, fakat normal çok portlu durağan rastgele erişimli bellekler okuma ve yazma işlemlerini aynı girişleri kullanarak gerçekleştirebilmektedirler.
Önden yürütüm işlemcinin ön bellekte bulamama durumunda boşa harcayacağı çevrimlerin beklemekte olan buyrukların önceden yürütülmesi ile faydalı şekilde kullanılması esasına dayalı bir bilgisayar mimarisi tekniğidir. Bu şekilde önceden yürütülecek olan buyruklar ile gelecekte oluşacak olan önbellekte bulamama durumları tespit edilerek, işlemcinin boşta olan yürütüm kaynakları kullanılarak faydalı buyruk ve veri ön yüklemeleri yapılması sağlanır.
NetBurst, İntel'in 2000 yılında piyasaya sürdüğü Pentium 4 işlemci markasının mikromimarisine verilen isimdir. 2006 Temmuz'unda Core mikromimarisinin çıkışına kadar İntel işlemcilerin mikromimarisi olmuştur. Selefi P6 mikromimarisine göre en önemli özelliği derin boru hattı yapılanmasıyla avantaj sağladığı yüksek saat sıklığıdır. Temel olarak dört ana parçadan oluşmaktadır: Sıralı(ing. In-order) Ön-Uç(ing. Front-end), Sırasız(ing. out-of-order) yürütme birimi, Tam sayı ve kayan nokta yürütme birimleri ve bellek altdizgesi.
8-bit, bilgisayar mimarisinde 8 bit genişiğindeki tamsayılar, bellek adresleri veya diğer veri birimlerini ifade etmektedir. Ayrıca, 8-bit CPU ve ALU mimarileri, bu boyuttaki yazmaçlara, adres yollarına veya veri yollarına dayalı olanlardır. 8-bit ayrıca, 8-bit mikroişlemcilerin norm olduğu bir mikrobilgisayar neslini de tanımlamaktadır.
Motorola 6809, Motorola'nın bazı 16 bit özelliklerine sahip 8 bitlik bir mikroişlemcisidir. Terry Ritter ve Joel Boney tarafından tasarlandı ve 1978'de tanıtıldı. Hem selefi Motorola 6800 hem de ilgili MOS Technology 6502'ye göre büyük bir ilerleme, TRS-80 Renkli Bilgisayar ve Dragon 32/64 ev bilgisayarlarında, Vectrex oyun sisteminde ve Star Wars dahil 1980'lerin başındaki atari makinelerinde kullanım buldu. Savunmacı, Robotron: 2084, Joust ve Gyruss. Fairlight CMI dijital ses iş istasyonunun Seri II'si ve Konami'nin Time Pilot '84 arcade oyununun her biri çift 6809 işlemci kullanır.
Dijital elektronikte, özellikle bilgi işlemde, donanım yazmaçları genellikle belleğe benzer birçok özelliğe sahip, genellikle flip floplardan oluşan devrelerdir, örneğin:
- Bir seferde birden fazla bit okuma veya yazma yeteneği ve
- Bir bellek adresine benzer şekilde belirli bir yazmacı seçmek için bir adres kullanabilme