1.3 计算机组成
逻辑设计要解决的是关于电路描述、综合、最小化和仿真的相关问题，而计算机组成则研究电路部件及其物理关系，这些部件构成处理核心（CPU）、处理器、存储器、I/O设备控制器和接口，这些模块相互连接就构成计算机。例如，图1-1中的寄存器文件、加法器、乘法器和选择器组成一个数据通路。控制单元和数据通路（通过一系列控制信号）组合成所需的运算单元，可以产生两数之和或其乘积。两个内部组织不相同的CPU可以执行同一指令系统的指令。例
如，32位Intel和AMD处理器可以执行同一指令系统的指令，但二者的内部组织却大不相同。
计算机技术的进步也影响着计算机组成。下面列举了一些改变微型计算机（例如，图1-2所示）组成的计算机技术的进步：
数据通路设计上的进步使得CPU得以更高效地运行，现代处理核心（例如Intel酷睿i7）可以并行执行多条指令。
存储器技术及其组织结构的进步，例如cache和同步动态随机存取存储器（SDRAM），已经缩短了存储器的平均读/写时间，使得处理器可以将其处理时间更多地花费在执行指令上，而不是等待从存储器读取指令和数据。
I/O设备控制接口（例如USB 1.0、USB2.0等）的进步简化了个人计算机的操作。现在几乎所有的设备都支持“即插即用”，并且不需要设备安装和重启系统。
系统互联机制的进步促成了系统各组件之间更多的通信通路。采用层次化的通信通路方便更好地组织各种组件的互连。存储器与诸如处理器和GPU这样的高速组件之间使用高速通信通路，而与诸如I/O设备这样的低速组件通信则采用低速通信通路。
不过，供电的限制仍然制约着处理器工作速度的提高。例如，2003年，Intel奔腾4至强处理器工作在3.2GHz，到差不多7年之后的2010年，Intel Nehalem至强处理器工作在3.33GHz，速度仅有微小的提升[1]。因此，由于供电的限制，从个人计算机到服务器，再到超大型计算机系统（例如仓储计算和云计算平台），设计师构造更强大的计算机的唯一方法就是使用多处理器。
复杂电路的组织将在第6章讨论，存储器设计在第7章讨论，CPU设计在第8章讨论，计算机设计在第9章讨论。
