Arhitektura računalniškega sistema: klasifikacija in definicija

Sodobne računalniške rešitve je mogoče razvrstiti na podlagi njihove pripisovanja eni ali drugi arhitekturi. Toda kaj je lahko? Kateri so glavni pristopi k razumevanju tega izraza?

Arhitektura računalniških sistemov kot sklop strojnih komponent

Kaj je bistvo koncepta "arhitektura računalniškega sistema?" Pod ustreznim izrazom lahko najprej razumemo nabor elektronskih komponent, ki sestavljajo osebne računalnike, ki delujejo znotraj določenega algoritma z uporabo različnih vrst vmesnikov.


Glavni sestavni deli računalniškega sistema so:
  • vhodna naprava;
  • glavni računalniški čipov;
  • naprave za shranjevanje podatkov;
  • Komponente za oddajanje informacij.
  • Vsaka od teh komponent pa lahko vključuje veliko število posameznih naprav. Na primer, glavni računalniški čipov lahko vključuje procesor, niz čipov na matični plošči, modul za obdelavo grafičnih podatkov. V tem primeru lahko isti procesor sestavljajo druge komponente: na primer jedra, predpomnilnik, registri. Pravzaprav iz strukture specifičnih strojnih komponent PC-ja ugotavljamo, katera arhitektura računalniškega sistema je zgrajena. Upoštevajte osnovna merila, po katerih se lahko te ali druge računske rešitve razvrstijo.

    Razvrstitev računalniških sistemov

    Glede na široko uporabo. \ TRačunalniški sistemi v svoji arhitekturi so lahko:
  • veliki računalniki;
  • mini-računalnik;
  • za osebne računalnike.
  • Opozoriti je treba, da je ta klasifikacija računalniških rešitev, v skladu s katero je mogoče določiti arhitekturo računalniškega sistema, mnogi strokovnjaki zastareli. Še posebej se lahko isti osebni računalniki danes razdelijo na veliko število sort, ki se zelo razlikujejo po namenu in značilnostih.


    Ker se računalniški sistemi razvijajo, se lahko računalniška arhitektura klasificira z uporabo spremenljivih meril. Kljub temu se opisana shema šteje za tradicionalno. Koristno bi bilo razmisliti o tem podrobneje. Po njenem mnenju je prva vrsta računalnika - tista, ki se nanaša na arhitekturo velikih strojev.

    Veliki računalniki

    Veliki računalniki ali glavni računalniki, ki se najpogosteje uporabljajo v industriji - kot centri za obdelavo podatkov za različne proizvodne procese. Imajo močne, izjemno zmogljive čipe.
    Arhitektura računalniškega sistema, ki se obravnava, lahko nosi do nekaj deset milijard milijard računanja na sekundo. Veliki računalniki so veliko dražji od drugih sistemov. Običajno njihovo vzdrževanje zahteva udeležbo dovolj 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

    Računalništvo v arhitekturiSisteme in računalniška omrežja na njihovi podlagi lahko predstavljamo z rešitvami, razvrščenimi kot mini-računalniki. Na splošno je njihov namen lahko podoben, kot v primeru glavnih računalnikov: razširjena uporaba ustreznega tipa računalnikov v industriji. Vendar pa je njihova uporaba praviloma značilna za razmeroma majhna podjetja, srednje velika podjetja, znanstvene organizacije.

    Sodobni mini-računalniki: priložnosti

    V mnogih primerih se uporaba teh računalnikov izvaja le za učinkovito upravljanje omrežij znotraj podjetja. Tako lahko obravnavane rešitve uporabimo zlasti kot visoko zmogljive strežnike. Opremljeni so tudi z zelo zmogljivimi procesorji, kot je Intelov Xeon Phi. Ta čip lahko deluje pri hitrosti, ki presegajo 1 teraflops. Ustrezni procesor je zasnovan za 22 nm tehnologijo in ima pomnilniško zmogljivost 240 GB /s5.

    Osebni računalniki

    Naslednja vrsta računalniške arhitekture je računalnik. Verjetno je najpogostejša. Računalniki niso tako zmogljivi in ​​zmogljivi kot mainframe in mikroračunalniki, vendar so v mnogih primerih sposobni reševati naloge na področju industrije in znanosti, da ne omenjamo tipičnih uporabniško usmerjenih nalog, kot so zagon aplikacij in iger.
    Druga izjemna značilnost osebnih računalnikov je v tem, da se lahko sredstva združijo. Računalniška moč dovolj velikega števila osebnih računalnikov je tako primerljiva z zmogljivostjoračunalniške arhitekture najvišjega razreda, vendar je seveda doseganje njihovih ravni nominalno s pomočjo osebnega računalnika zelo problematično. Kljub temu je za arhitekturo računalniških sistemov, omrežij, ki temeljijo na osebnih računalnikih značilna univerzalnost, v smislu implementacije v različnih panogah, dostopnosti in razširljivosti.

    Osebni računalniki: klasifikacija

    Kot smo omenili zgoraj, lahko osebne računalnike razvrstimo v veliko število sort. Med njimi so: namizni računalniki, prenosni računalniki, tablični računalniki, dlančniki, pametni telefoni - združujejo osebne računalnike in telefone.
    Običajno imajo najmočnejše in produktivnejše arhitekture namizne računalnike; najmanj zmogljiv - pametne telefone in tablice zaradi majhnosti in potrebe po bistveno zmanjšanju sredstev strojne opreme. Toda veliko ustreznih naprav, še posebej vrhunskih modelov, na hitrosti delovanja lahko načeloma primerjamo z vodilnimi modeli prenosnih računalnikov in proračunskih namizij. Ta razvrstitev osebnega računalnika priča o njihovi vsestranskosti: v eni ali drugi sorti lahko rešujejo značilne uporabniške naloge, produkcijo, znanost, laboratorij. Programska oprema, arhitektura računalniških sistemov ustreznega tipa je v mnogih primerih prilagojena navadnemu državljanu, ki nima posebnega usposabljanja, ki ga potrebuje oseba, ki dela z glavnim računalnikom ali mini računalnikom.

    Kako določiti dodelitev računalniške rešitve računalniku?

    Glavno merilo za dodelitev računalniške rešitve računalniku je dejstvo njegove osebne usmerjenosti. To jeUstrezna vrsta računalnika je zasnovana predvsem za enega uporabnika. Vendar pa so številni infrastrukturni viri, na katere se nanaša, neizpodbitna socialna narava: to je mogoče izslediti na primeru uporabe interneta. Ker je računalniška osebna rešitev praktična učinkovitost njene uporabe mogoče določiti le v primeru dostopa ljudi do virov podatkov, ki jih ustvarijo drugi ljudje.

    Klasifikacija CA za računalniške arhitekture: osrednji računalniki in mini računalniki

    Poleg razvrščanja računalnikov, o katerih smo govorili zgoraj, obstajajo tudi merila za dodeljevanje določenim kategorijam programov, ki so nameščeni na ustreznih vrstah računalniške tehnologije. Kar zadeva glavne računalnike in njihov namen, v nekaterih primerih pa tudi za delovanje mini računalnika, so običajno sposobni privabiti več operacijskih sistemov, ki so prilagojeni za reševanje specifičnih proizvodnih nalog. Podatke OS je mogoče prilagoditi predvsem za zagon različnih orodij za avtomatizacijo, virtualizacijo, implementacijo industrijskih standardov, integracijo z različnimi vrstami aplikacij.

    Razvrstitev ZA: Osebni računalniki

    Programi za navadne osebne računalnike so lahko predstavljeni v različicah, optimiziranih za reševanje po meri prilagojenih nalog, kot tudi tistih, ki ne zahtevajo ravni zmogljivosti, označuje glavne računalnike in mini računalnike. Zato obstajajo programi za industrijske, znanstvene in laboratorijske računalnike. Programska opremaarhitektura računalniških sistemov ustreznega tipa je odvisna od specifičnega področja, za katerega se uporabljajo, od predvidene ravni usposobljenosti uporabnikov: očitno je, da profesionalne rešitve za industrijsko oblikovanje ne smejo biti zasnovane za osebo, ki ima le osnovno znanje s področja računalniških aplikacij. . Programi za osebni računalnik v eni ali drugi različici imajo v mnogih primerih intuitiven vmesnik, drugačno dokumentacijo v ozadju. Po drugi strani pa se lahko v celoti izkoristi moč glavnega računalnika in mini računalnikov, ne le po navodilih, ampak tudi z rednim uporabniškim vnosom sprememb v strukturi začetih programov: za to so lahko potrebna dodatna znanja, na primer v zvezi z uporabo jezikov. programiranje

    Ravni programske arhitekture osebnega računalnika

    Pojem "arhitektura računalniških sistemov" učbeniške računalništva, odvisno od stališč njegovega avtorja, je mogoče razlagati na različne načine. Druga pogosta interpretacija izraza pomeni njeno povezavo z nivoji programske opreme. V tem primeru ni bistvenega pomena, za kateri posamezni računalniški sistem se dosežejo ustrezne ravni. V skladu s tem pristopom je treba računsko arhitekturo razumeti kot skupek različnih vrst podatkov, operacij, funkcij programske opreme, ki se uporabljajo za podporo delovanju strojne komponente računalnika, in ustvarjanje pogojev, pod katerimi uporabnik dobi možnost, da uporabi ta sredstva za uporabo teh virov.prakso

    Arhitekture programske opreme

    Strokovnjaki razlikujejo naslednje osnovne arhitekture računalniških sistemov v okviru pristopa k razumevanju pojma:
  • arhitektura digitalne logike računalniške rešitve - pravzaprav strojna oprema računalnika v obliki različnih modulov, celic , registri - na primer, ki so v strukturi procesorja;
  • mikroarhitektura na ravni interpretacije različnih firmware;
  • arhitektura prevajanja posebnih ukazov - na ravni asemblerja;
  • arhitektura interpretacije ustreznih ukazov in njihovo izvajanje v programsko kodo, razumljivo operacijskemu sistemu;
  • arhitektura prevajanja, ki omogoča spreminjanje programskih kod ene ali druge vrste;
  • arhitektura jezikov na visoki ravni, ki omogoča prilagajanje programskih kod za obravnavo posebnih uporabniških nalog.
  • Vrednost klasifikacije arhitekture programske opreme

    Seveda je ta klasifikacija v kontekstu upoštevanja tega izraza kot primernih ravni programske opreme lahko zelo poljubna. Računalniška arhitektura in načrtovanje računalniških sistemov, odvisno od njihove tehnologije in namena, lahko zahtevata druge pristope razvijalcev v klasifikaciji ravni, prav tako pa tudi razumevanje bistva pojma, o katerem se razpravlja. Kljub temu, da so te predstavitve teoretične, je njihovo ustrezno razumevanje zelo pomembno, saj prispeva k razvoju učinkovitejših konceptualnih pristopov pri gradnji določenih vrst računalništva. \ Tinfrastrukturo, ki razvijalcem omogoča, da optimizirajo svoje rešitve za uporabniške zahteve, kritične posebne naloge.

    Povzetek

    Torej smo opredelili bistvo izraza "arhitektura računalniškega sistema", torej, kako ga lahko obravnavamo glede na eno ali drugo kontekst. V skladu z eno od tradicionalnih definicij je pod ustrezno arhitekturo mogoče razumeti strojno strukturo osebnega računalnika, ki določa raven njegove izvedbe, specializacijo, zahteve za usposobljenost uporabnikov. Ta pristop vključuje klasifikacijo sodobnih računalniških arhitektur v tri glavne kategorije - glavne računalnike, mini-računalnike in osebne računalnike (ki so lahko predstavljeni tudi z različnimi vrstami računalniških rešitev).
    Praviloma je vsaka vrsta teh arhitektur zasnovana za reševanje določenih težav. V industriji se najpogosteje uporabljajo računalniki in mini računalniki. S pomočjo osebnega računalnika lahko rešite tudi širok spekter proizvodnih nalog, izvajate inženirski razvoj - za to je prilagojena tudi ustrezna arhitektura računalniških sistemov. Laboratorijske vaje, znanstveni poskusi s takšnimi tehnikami postanejo jasnejši in učinkovitejši. Druga razlaga zadevnega pojma je njegova korelacija s specifičnimi stopnjami programske opreme. V tem smislu je arhitektura računalniških sistemov - delovni program, ki zagotavlja delovanje računalnika, in ustvarja tudi pogoje za uporabo računalniške moči v praksi, da bi rešil eno ali drugo.opravila po meri.

    Sorodne publikacije