Arhitektura računalniškega sistema: klasifikacija in definicija

Sodobne računalniške rešitve se lahko klasificirajo na podlagi njihove dodelitve določeni arhitekturi. Kaj pa je to? Kateri so glavni pristopi k razumevanju tega izraza?

Arhitektura računalniških sistemov kot sklop komponent strojne opreme

Kaj je bistvo pojma "arhitektura računalniškega sistema"? Z ustreznim pojmom najprej razumemo niz elektronskih komponent, ki jih sestavlja računalnik, ki interagirajo znotraj določenega algoritma z različnimi vrstami vmesnikov.

Glavne sestavine, ki so del računalniškega sistema:

• vhodna naprava;
• glavni računalniški čipov;
• naprave za shranjevanje podatkov;
• sestavne dele, namenjene izpisovanju informacij.

V zameno lahko vsaka od označenih komponent vsebuje veliko število posameznih naprav. Na primer, glavni računalniški čipset lahko vključuje procesor, čipov na matični plošči, modul grafične obdelave. V tem primeru je isti procesor lahko sestavljen iz drugih komponent: na primer, jedra, predpomnilnika, registrov.

Izhajajoč iz strukture specifičnih strojnih komponent računalnika, se določi, katero arhitekturo računalniškega sistema je zgrajena. Razmislimo o osnovnih merilih, v skladu s katerimi se lahko klasificirajo te ali druge računalniške rešitve.

Razvrščanje računalniških sistemov

V skladu s skupnim pristopom v strokovnem okolju lahko računalniški sistemi v svoji arhitekturi vključujejo:

• na mainframe;
• na minikompjuter;
• na osebne računalnike.

Treba je opozoriti, da številne strokovnjake, kot zastarelo, priznavajo klasifikacijo računalniških rešitev, v skladu s katerimi se lahko določi arhitektura računalniškega sistema. Še posebej lahko iste osebne računalnike danes razdelimo na veliko število vrst, zelo različno glede na namen in značilnosti.

Tako se kot računalniški sistemi razvijajo, računalniška arhitektura se lahko razvrstijo po spremenjenih merilih. Kljub temu se ta shema šteje za tradicionalno. Koristno bi bilo, če bi ga podrobneje preučili. V skladu z njim je prva vrsta računalnika - tista, ki spadajo v arhitekturo velikih strojev.

Veliki računalniki

Veliki računalniki ali mainframe se najpogosteje uporabljajo v industriji - kot podatkovni centri za različne proizvodne procese. Lahko so nameščeni močni, izjemno zmogljivi čipi.

Arhitektura obravnavanega računalniškega sistema lahko izvede do nekaj deset milijard računov na sekundo. Veliki računalniki niso primerljivi z drugimi sistemi. Praviloma njihovo vzdrževanje zahteva udeležbo precej velikega števila ljudi, ki imajo potrebne kvalifikacije. V mnogih primerih se njihovo delo izvaja v enotah, ki so organizirane kot računalniški center podjetja.

Mini-računalnik

Arhitekturo računalniških sistemov in računalniških omrežij na njihovi osnovi lahko predstavljajo rešitve, ki so razvrščene kot mini-računalniki. Na splošno je njihov namen lahko enako kot v primeru glavnih računalnikov: zelo pogosta je uporaba ustrezne vrste računalnikov v industriji. Toda njihova uporaba je praviloma značilna za relativno majhna podjetja, srednje velika podjetja, znanstvene organizacije.

Sodobni mini-računalniki: priložnosti

V mnogih primerih se uporaba teh računalnikov izvaja samo za učinkovito upravljanje intranetnih omrežij. Tako se obravnavane rešitve lahko uporabljajo predvsem kot visokozmogljivi strežniki. Opremljeni so tudi z zelo zmogljivimi procesorji, na primer z Xeon Phi iz podjetja Intel. Ta čip lahko deluje s hitrostjo več kot 1 teraflops. Ustrezni procesor je zasnovan za proizvodnjo na 22 nm procesni tehnologiji in ima pomnilniško pasovno širino 240 GB / s5.

Osebni računalniki

Naslednja vrsta računalniške arhitekture je osebni računalnik. Verjetno je najpogostejši. Računalniki niso tako močni kot so veliki in visoko zmogljivost in mikro računalnikov, vendar v mnogih primerih so sposobni reševati probleme na področju industrije in znanosti, da ne omenjamo tipičnih uporabnikov naloge, kot je uvedba aplikacije in igre.

Druga izjemna značilnost osebnih računalnikov je, da se njihovi viri lahko kombinirajo. Računalniška moč dovolj velikega števila osebnih računalnikov, kar je lahko primerljiva z izvajanjem računalniških arhitektur, večja je razred, ampak, seveda, da bi dosegli njihovo nominalno raven preko je računalnik zelo problematično.

Kljub temu je za arhitekturo računalniških sistemov in omrežij, ki temeljijo na osebnih računalnikih, značilna univerzalnost, kar zadeva izvajanje v različnih panogah, dostopnost in razširljivost.

Osebni računalniki: klasifikacija

Kot smo že omenili, se lahko osebni računalniki razvrstijo v veliko število sort. Med njimi so namizni računalniki, prenosni računalniki, tablični računalniki, dlančniki, pametni telefoni - združevanje osebnih računalnikov in telefonov.

Značilno je, da so najmočnejši in produktivni desktopy- arhitekture imajo manj močna - pametne telefone in tablice zaradi majhnosti in da je treba bistveno zmanjšati sredstva strojne opreme. Toda mnogi ustreznih naprav, predvsem high-end modelov hitrosti načeloma primerljiva z vodilnimi modeli prenosnikov in namiznih računalnikih proračuna.

Označena klasifikacija osebnih računalnikov kaže na njihovo univerzalnost: v nekaterih vrstah lahko rešujejo tipične uporabniške naloge, proizvodnjo, znanstveno in laboratorijsko. Programska oprema arhitektura ustrezne vrste računalniških sistemov, v mnogih primerih, ki so prilagojeni uporabi navadnega državljana, ki nima posebnega usposabljanja, se lahko zahteva, da oseba, ki delajo z mainframe ali Minikompjuter.

Kako določiti dodelitev računalniške rešitve za osebni računalnik?

Glavno merilo za dodelitev računalniške rešitve računalniku je dejstvo njegove osebne usmerjenosti. To pomeni, da je ustrezna vrsta računalnika namenjena predvsem uporabi enega uporabnika. Vendar pa je veliko infrastrukturnih virov, na katere se nanaša, nedvomno družbene narave: to se lahko opiše na primer uporabe interneta. Medtem ko je računalniška rešitev osebna, se lahko praktična učinkovitost pri njegovi uporabi zabeleži le, če oseba dobi dostop do podatkovnih virov, ki jih sestavljajo drugi ljudje.

Razvrščanje programske opreme za računalniške arhitekture: mainframe in mini-računalniki

Poleg klasifikacije računalnikov, obravnavanih zgoraj, obstajajo tudi merila za razvrščanje programov, ki so nameščeni na ustreznih vrstah računalnikov. V zvezi z glavnimi in njihovimi bližnjimi po namenu in v nekaterih primerih tudi z delovanjem mini računalnika imajo običajno priložnost, da uporabljajo več operacijskih sistemov, prilagojenih za reševanje specifičnih proizvodnih nalog. Zlasti se lahko ti podatki OS prilagajajo za uvedbo različnih orodij za avtomatizacijo, virtualizacijo, izvajanje industrijskih standardov, integracijo z različnimi vrstami programskih aplikacij.

Klasifikacija programske opreme: osebni računalniki

Programi za navadne osebne računalnike so lahko predstavljeni v različicah, optimiziranih za reševanje, nato pa tudi na uporabniške naloge, kot tudi na tiste, ki ne zahtevajo ravni zmogljivosti, ki je značilna za glavne računalnike in mini računalnike. Programi za osebni računalnik so torej industrijski, znanstveni in laboratorijski. Programska oprema arhitektura računalniških sistemov ustreznega tipa je odvisna od panoge, v kateri se uporabljajo od pričakovane ravni usposobljenosti uporabnika: očitno je, da ne sme biti strokovne rešitve za industrijsko oblikovanje primerno za nekoga, ki ima samo osnovno poznavanje računalniških programov.

Programi za osebne računalnike v eni ali drugi obliki imajo v mnogih primerih intuitiven vmesnik, različno osnovno dokumentacijo. Po drugi strani pa lahko moč veliki računalniki in mini-računalnikov, se v celoti uporabijo, če ne le slediti navodilom, temveč tudi za redni uporabnik vnaša spremembe v strukturi zaganjanje aplikacij: za to in morda potrebovali dodatno znanje, na primer, ki je povezan z uporabo jezikov programiranje.

Ravni arhitekture računalniške programske opreme

Koncept računalniškega sistema "računalniški sistemi", ki je odvisen od pogledov avtorja, lahko razlagamo na različne načine. Druga skupna razlaga ustreznega izraza pomeni njegovo korelacijo s programsko ravnijo. Hkrati ni pomembno, v kakšnem računalnem sistemu se izvajajo ustrezne ravni programske opreme.

V skladu s tem pristopom, mora računalnik arhitektura razumeti nabor različnih vrst podatkov, poslovanje, značilnosti programske opreme aktivirati, da se ohrani delovanje komponent strojne opreme računalnika, in tudi za ustvarjanje pogojev, pod katerimi lahko uporabniki uporabljajo teh sredstev v praksi.

Arhitektura ravni programov

Strokovnjaki prepoznajo naslednje osnovne arhitekture računalniških sistemov v kontekstu razumevanja ustreznega pojma:

• digitalna logična arhitektura računalniške rešitve - v resnici, strojna oprema Osebni računalniki v obliki različnih modulov, celic, registrov, na primer v strukturi procesorja;
• mikroarhitektura na ravni interpretacije različnih mikroprogramov;
• arhitektura prevajanja posebnih ukazov - na ravni zbirnika;
• arhitektura razlaganja ustreznih ukazov in njihovo izvajanje v programski kodi, razumljiva operativnemu sistemu;
• kompilacijska arhitektura, ki omogoča spreminjanje programske kode različnih vrst programske opreme;
• arhitektura jezikov na visoki ravni, ki omogoča prilagajanje programske kode rešitvi določenih uporabniških nalog.

Vrednost klasifikacije arhitekture programske opreme

Seveda je ta razvrstitev v kontekstu zdravljenja tega izraza glede na raven programske opreme lahko zelo pogojna. Računalniška arhitektura in oblikovanje računalniških sistemov, odvisno od njihove prilagodljivosti in namena, lahko zahtevajo druge pristope razvijalcev pri klasifikaciji ravni programske opreme in dejansko razumevanje bistva zadevnega izraza.

Kljub temu, da je teorija predstavitev podatkov in njihovo ustrezno razumevanje velikega pomena, saj prispeva k razvoju učinkovitejših konceptualnih pristopov k izgradnji različnih vrst računalniške infrastrukture, razvijalcem omogoča optimizacijo rešitev na zahteve uporabnikov, za reševanje specifičnih problemov.

Povzetek

Torej smo opredelili bistvo izraza "arhitektura računalniškega sistema", kako ga je mogoče gledati glede na določen kontekst. V skladu z eno od tradicionalnih definicij lahko pod ustrezno arhitekturo razumemo strukturo strojne opreme računalnika, ki vnaprej določa raven njegove zmogljivosti, specializacijo, zahteve za kvalifikacijo uporabnikov. Ta pristop vključuje klasifikacijo sodobnih računalniških arhitektur v tri glavne kategorije - glavne računalnike, mini računalnike in osebne računalnike (ki jih lahko predstavljajo tudi različne vrste računalniških rešitev).

Običajno je vsaka vrsta teh arhitektur namenjena reševanju določenih nalog. V industriji se najpogosteje uporabljajo glavni in mali računalniki. S pomočjo računalnika je mogoče rešiti tudi široko paleto proizvodnih nalog, izvajati inženirski razvoj - zato je prilagojena tudi ustrezna arhitektura računalniških sistemov. Laboratorijsko delo, znanstveni eksperimenti s takšnimi tehnikami postanejo jasnejši in učinkovitejši.

Druga razlaga zadevnega izraza pomeni njegovo povezavo s specifičnimi ravnmi programske opreme. V tem smislu je arhitektura računalniških sistemov delovni program, ki zagotavlja delovanje računalnika in ustvarja pogoje za uporabo svoje računalniške moči v praksi za reševanje specifičnih uporabniških nalog.