Architektury CPU

Architektura procesoru (CPU Architecture) definuje způsob, jakým procesor vykonává instrukce, komunikuje s pamětí a zpracovává data. V IT encyklopedii rozlišujeme dva hlavní pohledy: ISA (Instruction Set Architecture – soubor instrukcí) a mikroarchitekturu (fyzická realizace čipu).

Základní dělení podle instrukční sady

V moderním IT dominují dva hlavní přístupy k návrhu instrukčních sad:

1. CISC (Complex Instruction Set Computing)

Charakteristika: Procesor obsahuje širokou škálu složitých instrukcí, které dokážou provést více operací najednou.
Hlavní zástupce: x86 / x86-64 (Intel, AMD).
Výhody: Menší velikost kódu (jedna instrukce udělá hodně práce).
Nevýhody: Vyšší spotřeba energie, složitější dekódování instrukcí.

2. RISC (Reduced Instruction Set Computing)

Charakteristika: Procesor používá omezený počet jednoduchých, vysoce optimalizovaných instrukcí, které se vykonají velmi rychle.
Hlavní zástupci: ARM (v mobilech a Apple Silicon), RISC-V.
Výhody: Nižší spotřeba, vysoká efektivita, snadné paralelní zpracování.
Nevýhody: Pro složité úkoly je potřeba více instrukcí (delší kód).

Nejrozšířenější architektury dneška

Architektura	Typické použití	Hlavní vlastnost
x86-64	Desktopy, notebooky, servery.	Vysoký výkon, dominance v systému Windows.
ARM	Mobilní telefony, tablety, IoT, Mac (M1/M2/M3).	Skvělý poměr výkon/spotřeba.
RISC-V	Experimentální systémy, vestavěná zařízení.	Open-source architektura bez licenčních poplatků.

Mikroarchitektura vs. ISA

Je důležité tyto dva pojmy nezaměňovat:

ISA (Instruction Set): Je „jazyk“, kterému procesor rozumí (např. x86). Je to kontrakt mezi programátorem a hardwarem.
Mikroarchitektura: Je konkrétní implementace daného jazyka (např. architektura *Zen 4* od AMD nebo *Raptor Lake* od Intelu). Obě tyto mikroarchitektury rozumí stejnému jazyku (x86), ale uvnitř jsou postaveny jinak.

Moderní trendy

Heterogenní architektura (big.LITTLE): Kombinace výkonných jader (P-cores) a úsporných jader (E-cores) v jednom čipu. Běžné u ARM a nově i u Intelu.
SoC (System on Chip): Integrace CPU, GPU a paměti do jednoho jediného čipu pro maximální rychlost a úsporu místa.
AI Akcelerace: Přidávání dedikovaných jednotek (NPU) pro výpočty umělé inteligence přímo do architektury procesoru.

— Související pojmy: Hardware, Amiga (využívala Motorola 68000), 3DO (využívala ARM)