Arhitektura računalnog sustava: klasifikacija i definicija

Suvremena računalna rješenja mogu se klasificirati na temelju njihovog pripisivanja određenoj arhitekturi. Ali što može biti? Koji su glavni pristupi razumijevanju ovog pojma?

Arhitektura računalnih sustava kao skup hardverskih komponenti

Koja je bit koncepta "arhitekture računalnog sustava"? Odgovarajući pojam, prije svega, može se razumjeti skup elektroničkih komponenata, od kojih se računalo sastoji, interakcije unutar određenog algoritma koristeći različite vrste sučelja.

Glavne komponente, koji su dio računalnog sustava:

• ulazni uređaj;
• glavni računalni čipset;
• uređaji za pohranu podataka;
• komponente dizajnirane za izlazne informacije.

S druge strane, svaka od označenih komponenti može uključivati ​​veliki broj pojedinačnih uređaja. Na primjer, glavni računalni čipset može uključivati ​​procesor, čipset na matičnoj ploči, modul za obradu grafike. U tom slučaju, isti procesor može se sastojati od drugih komponenti: na primjer, jezgru, cache memorije, registara.

Zapravo, od strukture specifičnih hardverskih komponenti računala, utvrđuje se koja je arhitektura računalnog sustava izgrađena. Razmotrimo osnovne kriterije prema kojima se ta ili druga računalna rješenja mogu klasificirati.

Razvrstavanje računalnih sustava

U skladu s pristupom koji je zajednički u stručnom okruženju, računalni sustavi u njihovoj arhitekturi mogu uključivati:

• na mainframe;
• na minicomputer;
• na osobna računala.

Valja napomenuti da je ova klasifikacija računalnih rješenja, prema kojima se arhitektura računalnog sustava može odrediti, mnogi stručnjaci prepoznaju kao zastarjeli. Konkretno, ista osobna računala danas mogu biti podijeljena u veliki broj sorti, vrlo različit u svrhu i svojstvima.

Dakle, kako se razvijaju računalni sustavi, arhitektura računala mogu se klasificirati uz mijenjanje kriterija. Ipak, ova se shema smatra tradicionalnim. Bit će korisno razmotriti ga detaljnije. U skladu s tim, prva vrsta računala - one koje pripadaju arhitekturi velikih strojeva.

Velika računala

Velika računala ili glavni uređaji najčešće se koriste u industriji - kao podatkovni centri za različite proizvodne procese. Mogu se instalirati snažne, iznimno visoke performanse čipova.

Arhitektura računalnog sustava koji se razmatra može izvršiti do nekoliko desetaka milijardi obračuna u sekundi. Velika računala nisu usporediva s drugim sustavima. U pravilu, njihovo održavanje zahtijeva sudjelovanje prilično velikog broja ljudi koji imaju potrebne kvalifikacije. U mnogim slučajevima, njihov rad obavlja se unutar jedinica organiziranih kao računalni centar poduzeća.

minikompjuter

Arhitektura računalnih sustava i računalnih mreža na njihovoj osnovi može se predstaviti rješenjima koja su klasificirana kao mini-računalo. Općenito, njihova svrha može biti ista kao u slučaju glavnih okvira: vrlo je uobičajeno koristiti odgovarajuću vrstu računala u industriji. No, u pravilu je njihova upotreba tipična za relativno male poduzetnike, srednje poduzetnike, znanstvene organizacije.

Moderna mini računala: mogućnosti

U mnogim slučajevima, korištenje ovih računala provodi se samo za učinkovito upravljanje intranet mrežama. Dakle, razmatrana rješenja mogu se koristiti, osobito, kao poslužitelji visokih performansi. Oni su također opremljeni vrlo snažnim procesorima, kao što je, na primjer, Intel Xeon Phi. Ovaj čip može raditi brzinom od više od 1 teraflop. Odgovarajući procesor dizajniran je za proizvodnju na 22 nm tehnologiji i ima memorijsku širinu od 240 GB / s5.

Osobna računala

Sljedeća vrsta računalne arhitekture je računalo. Vjerojatno je najčešći. Računala su ne tako snažno kao mainframe i visokih performansi i mikro-računala, ali u mnogim slučajevima su u stanju riješiti probleme u području industrije i znanosti, a da ne spominjemo tipični korisnik zadatke, poput pokretanja aplikacija i igara.

Još jedna izvanredna značajka koja karakterizira osobna računala jest njihovo kombiniranje resursa. Računalnu snagu dovoljno velikog broja računala, dakle, može se usporediti s obavljanjem računalne arhitekture, to je veća klasa, ali, naravno, do njihove nominalne razine putem računala je vrlo problematično.

Ipak, arhitektura računalnih sustava i mreža temeljenih na osobnim računalima karakterizira univerzalnost, u smislu implementacije u različitim industrijama, dostupnost i skalabilnost.

Osobna računala: razvrstavanje

Kao što smo već napomenuli, računala se mogu svrstati u veliki broj sorti. Među njima su stolna računala, prijenosna računala, tablete, PDA uređaji, pametni telefoni - kombinirajući računala i telefone.

Tipično, najmoćniji i produktivni desktopy- arhitekture imaju manje snažan - pametne telefone i pločice zbog male veličine i potrebe da se značajno smanjiti hardverske resurse. No, mnogi od odgovarajućih naprava, posebno high-end modela na brzinu, u načelu, mogu usporediti s vodećim modelima računala i osobna računala proračuna.

Označena klasifikacija osobnih računala pokazuje njihovu univerzalnost: u nekim vrstama mogu riješiti tipične zadatke korisnika, proizvodnju, znanost, laboratorij. Softver arhitektura odgovarajuće vrste računalnih sustava, u mnogim slučajevima prilagođena korištenju običnog građanina koji nema posebnu obuku, može biti potrebno da se osoba, rad s mainframe ili srednjih mogućnosti.

Kako odrediti dodjeljivanje računalnog rješenja na računalu?

Glavni kriterij za dodjeljivanje računalnog rješenja PC-u jest činjenica njegove osobne orijentacije. To jest, odgovarajuća vrsta računala je dizajnirana prvenstveno za korištenje jednog korisnika. Međutim, mnogi od infrastrukturnih resursa kojima se bavi su neupitno društvene prirode: to se može pratiti na primjeru korištenja Interneta. Dok je računalna rješenja osobna, praktična učinkovitost u njezinoj uporabi može se bilježiti samo ako osoba dobije pristup izvorima podataka koji su stvorili drugi ljudi.

Razvrstavanje softvera za računalne arhitekture: glavna računala i mini računala

Uz klasifikaciju računala koja su gore razmatrana, postoje i kriteriji za klasifikaciju programa koji se instaliraju na odgovarajuće tipove računala. Što se tiče mainframe i zatvorite ih namjerno, te u nekim slučajevima, miniračunala performansi, onda oni imaju tendenciju da se ostvari mogućnost uključivanja više operacijskih sustava, prilagođen za rješavanje konkretnih problema u proizvodnji. Konkretno, ti OS podaci mogu se prilagoditi za pokretanje različitih alata za automatizaciju, virtualizaciju, implementaciju industrijskih standarda, integraciju s različitim vrstama softverskih aplikacija.

Klasifikacija softvera: osobna računala

Softver za tradicionalne računala može se prikazati na sorti, optimizirane rješenja, pak, korisničkih zadataka, kao i one proizvodnje koja ne zahtijevaju razinu izvedbe koje karakterizira velika računala i miniračunala. Postoje, dakle, programi za industrijsku, znanstvenu i laboratorijsku industriju. Softver arhitektura računalnih sustava odgovarajućeg tipa ovisi o industriji u kojoj se primjenjuje od očekivane razine osposobljenosti korisnika: očito je da profesionalna rješenja za industrijski dizajn svibanj ne biti pogodna za nekoga sa samo osnovno znanje računalnih programa.

Programi za računala u jednom ili drugom obliku imaju u mnogim slučajevima intuitivno sučelje, različite pozadinske dokumentacije. S druge strane, moć mainframe i mini-računala može u potpunosti koristiti, pod uvjetom da ne samo slijediti upute, ali i za redoviti korisnik napravi promjene u strukturi pokretanje aplikacija, jer ovo i možda trebati dodatna znanja, na primjer, povezana s uporabom jezika programiranje.

Razine arhitekture softvera računala

Udžbenik "arhitekture računalnih sustava" udžbenika informatike, ovisno o stajalištu svog autora, može se tumačiti na različite načine. Druga uobičajena tumačenja odgovarajućeg pojma podrazumijeva njegovu povezanost s razinama softvera. Istodobno, nije važno kakav računalni sustav postoje odgovarajuće razine softvera.

U skladu s ovom pristupu, arhitektura računala treba shvatiti skup različitih vrsta podataka, operacijama, softverskih karakteristika koje djeluju u cilju održavanja funkcioniranje hardverskim komponentama računala, a također stvoriti uvjete pod kojima korisnik može koristiti ove resurse u praksi.

Arhitektura razine programa

Stručnjaci prepoznaju sljedeće osnovne arhitekture računalnih sustava u kontekstu pristupa razumijevanju odgovarajućeg pojma:

• digitalna logička arhitektura računalnog rješenja - u stvari, hardver Računala u obliku raznih modula, stanica, registara - na primjer, koji se nalaze u strukturi procesora;
• mikroarhitektura na razini interpretacije različitih mikroprograma;
• arhitektura prijevoda posebnih naredbi - na razini okupljanja;
• arhitektura tumačenja odgovarajućih naredbi i njihova implementacija u programskom kodu, razumljiva operativnom sustavu;
• kompilacijska arhitektura, koja omogućuje izmjenu programskih kodova različitih tipova softvera;
• arhitektura visokih jezika, omogućujući prilagodbu programskih kodova za rješavanje određenih zadataka korisnika.

Vrijednost klasifikacije softverske arhitekture

Naravno, ova klasifikacija u kontekstu tretiranja tog pojma koja odgovara razini softvera može biti vrlo uvjetovana. Računalna arhitektura i dizajn računalnih sustava, ovisno o njihovoj prilagodljivosti i odredišta, mogu zahtijevati različite pristupe razvoju razine razvrstavanja softver i, u stvari, da shvate suštinu pojma u pitanju.

Unatoč činjenici da je teorija prikaz podataka i njihovo adekvatno razumijevanje je od velike važnosti, jer pridonosi razvoju učinkovitijih konceptualnih pristupa izgradnji različitih tipova računalne infrastrukture, omogućuje programerima da poboljšate svoja rješenja na zahtjeve korisnika, za rješavanje konkretnih problema.

rezime

Dakle, definirali smo suštinu pojma „arhitektura računalnih sustava”, na način na koji ga se može smatrati, ovisno o određenom kontekstu. U skladu s jednom od tradicionalnih definicija iz odgovarajućeg hardvera strukture PC arhitektura može razumjeti, to predodređuje razinu produktivnosti, specijalizacija, zahtjeve za kvalifikaciju za članove. Ovaj pristup uključuje klasifikaciju suvremenih računalnih arhitektura u 3 glavne kategorije - mainframe, miniračunala i računala (koji se, pak, također se može predstaviti različite vrste računalnih rješenja).

Tipično, svaka vrsta tih arhitektura osmišljena je za rješavanje određenih zadataka. Mainframe i miniračunala najčešće se koriste u industriji. Uz pomoć računala također je moguće riješiti široki raspon proizvodnih zadataka, obavljati inženjerski razvoj - zbog čega se prilagođava i odgovarajuća arhitektura računalnih sustava. Laboratorijski rad, znanstvene eksperimente s takvim tehnikama postaju jasnije i učinkovitije.

Druga interpretacija pojma u pitanju podrazumijeva njegovu povezanost s određenim razinama softvera. U tom smislu, arhitektura računalnih sustava - program rada, osigurava funkcioniranje računala kao i stvaranje uvjeta za korištenje svojih računalnu snagu u praksi u cilju rješavanja tih ili drugih zadataka.