Architektura počítačového systému: klasifikace a definice

Moderní počítačová řešení mohou být klasifikována na základě jejich přiřazení konkrétní architektuře. Ale co to může být? Jaké jsou hlavní přístupy k pochopení tohoto pojmu?

Architektura počítačových systémů jako soubor hardwarových komponent

Jaká je podstata pojmu "architektura počítačového systému"? Vhodným pojmem je především pochopení souboru elektronických součástek, z nichž je složen počítač, který interaguje v rámci určitého algoritmu pomocí různých typů rozhraní.

Hlavní komponenty, které jsou součástí počítačového systému:

• vstupní zařízení;
• hlavní počítačová čipová sada;
• zařízení pro ukládání dat;
• komponenty určené k výstupu informací.

Každé označené součásti mohou obsahovat velké množství jednotlivých zařízení. Například hlavní výpočetní čipová sada může obsahovat procesor, čipovou sadu na základní desce, modul pro zpracování grafiky. V tomto případě může stejný procesor sestávat z dalších komponent: například jádro, vyrovnávací paměť, registry.

Ve skutečnosti vychází ze struktury konkrétních hardwarových komponent PC, je určena, která architektura počítačového systému je postavena. Uvažujme o základních kritériích, podle kterých lze tyto nebo jiné výpočetní řešení klasifikovat.

Klasifikace počítačových systémů

V souladu s běžným přístupem v odborném prostředí mohou počítačové systémy v jejich architektuře zahrnovat:

• k mainframe;
• na minipočítač;
• do osobních počítačů.

Je třeba poznamenat, že tato klasifikace výpočetních řešení, podle nichž lze určit architekturu počítačového systému, je uznávána mnoha experty za zastaralou. Zejména tytéž osobní počítače lze dnes rozdělit na velké množství odrůd, které jsou velmi odlišné od účelu a vlastností.

Tak, jak se vyvíjejí počítačové systémy, počítačová architektura lze klasifikovat podle měnících se kritérií. Nicméně tento režim je považován za tradiční. Bude užitečné ji brát v úvahu podrobněji. V souladu s tím, první typ počítače - ty, které patří do architektury velkých strojů.

Velké počítače

Velké počítače nebo sálové počítače jsou nejčastěji používány v průmyslu - jako datová centra pro různé výrobní procesy. Mohou být nainstalovány výkonné, extrémně výkonné čipy.

Architektura počítačového systému může dojít až k několika desítkám miliard výpočtů za sekundu. Velké počítače nejsou srovnatelné s ostatními systémy. Spravedlnost jejich údržby vyžaduje spravedlivě vysoký počet lidí, kteří mají potřebnou kvalifikaci. V mnoha případech se jejich práce provádí v rámci jednotek organizovaných jako počítačové centrum podniku.

Mini-počítač

Architektura počítačových systémů a počítačových sítí může být reprezentována řešeními klasifikovanými jako mini-počítač. Obecně platí, že jejich účel může být stejný jako u sálových počítačů: je velmi běžné používat vhodné typy počítačů v průmyslu. Obecně platí, že jejich použití je typické pro relativně malé podniky, střední podniky, vědecké organizace.

Moderní mini-počítače: příležitosti

V mnoha případech je používání těchto počítačů prováděno pouze pro efektivní správu intranetových sítí. Takto uváděná řešení mohou být používána zejména jako vysoce výkonné servery. Jsou také vybaveny velmi výkonnými procesory, jako například Xeon Phi od společnosti Intel. Tento čip může pracovat rychlostí více než 1 teraflops. Odpovídající procesor je určen k výrobě na 22 nm procesní technologii a má šířku pásma paměti 240 GB / s5.

Osobní počítače

Dalším typem architektury počítače je počítač. To je pravděpodobně nejběžnější. Počítače nejsou tak výkonné jako sálových počítačů a vysokým výkonem i mikro-počítačů, ale v mnoha případech nejsou schopni řešit problémy v oblasti průmyslu a vědy, nemluvě o typické uživatelské úkoly, jako je spouštění aplikací a her.

Další pozoruhodnou vlastností, která charakterizuje osobní počítače, spočívá v tom, že jejich zdroje lze kombinovat. Výpočtová síla dostatečně velkého počtu počítačů může být tedy srovnatelná s výkonem výpočetní architektury vyšší třídy, ale samozřejmě dosáhne jejich úrovně nominálně pomocí počítače je velmi problematická.

Nicméně, architektura počítačových systémů, sítí na bázi PC se vyznačuje pružností, pokud jde o provádění v různých průmyslových odvětvích, dostupnost a škálovatelnost.

Osobní počítače: klasifikace

Jak jsme poznamenali výše, počítače mohou být zařazeny do velkého počtu odrůd. Mezi ně patří: stolní počítače, notebooky, tablety, PDA, smartphony - kombinace počítačů a telefonů.

Typicky nejsilnější a nejproduktivnější architektury jsou desktopy - nejméně výkonné - chytré telefony a tablety kvůli malé velikosti a potřebě výrazně snížit zdroje hardwarových komponent. Mnoho odpovídajících zařízení, zejména špičkových modelů, pokud jde o rychlost, je v zásadě srovnatelné s předními modely notebooků a rozpočtových desktopů.

Značná klasifikace počítačů udává jejich univerzálnost: u některých odrůd mohou řešit typické uživatelské úkoly, výrobní, vědecké, laboratorní. Software, architektura počítačových systémů příslušného typu je v mnoha případech přizpůsobena pro použití obyčejným občanem, který nemá zvláštní školení, které může osoba potřebná pro práci s mainframe nebo minipočítačem potřebovat.

Jak zjistit přiřazení výpočetního řešení k počítači?

Hlavním kritériem pro přiřazení výpočetního řešení k PC je skutečnost jeho osobní orientace. To znamená, že odpovídající typ počítače je určen především pro použití jednoho uživatele. Nicméně mnoho infrastrukturních zdrojů, na které se zaměřuje, má nepochybně sociální povahu: toto lze vysledovat jako příklad využívání internetu. Zatímco výpočetní řešení je osobní, praktická účinnost při jeho použití může být zaznamenána pouze v případě, že osoba získá přístup k datovým zdrojům tvořeným jinými lidmi.

Klasifikace softwaru pro počítačové architektury: sálové počítače a minipočítače

Spolu s klasifikací výše uvedených počítačů existují i ​​kritéria pro klasifikaci programů, které jsou nainstalovány na příslušných typech počítačů. Pokud jde o mainframe a zavřít je na účelu, a v některých případech výkon minipočítače, pak mají tendenci být realizována možnost zapojení více operačních systémů, přizpůsobený k řešení konkrétních problémů výroby. Zejména mohou být údaje OS přizpůsobena spustit řadu automatizace, virtualizace, zavádění průmyslových standardů, integrace s různými druhy použití softwarových aplikací.

Klasifikace softwaru: osobní počítače

Software pro tradiční počítače mohou být předkládány v odrůdách, optimalizované řešení v pořadí, uživatelských úkolů, stejně jako ty z produkce, která nevyžadují úroveň výkonu, který charakterizuje sálové počítače a minipočítače. Existují tedy programy pro PC průmyslové, vědecké, laboratorní. Softwarová architektura počítačových systémů vhodného typu závisí na odvětví, ve kterém jsou uplatňovány, od očekávanou úrovní kvalifikace uživatele: je zřejmé, že profesionální řešení pro průmyslový design nemusí být vhodné pro někoho s pouze základní znalosti počítačových programů.

Programy pro počítače v jednom či druhém provedení mají v mnoha případech intuitivní rozhraní, různé podkladové dokumenty. Na druhé straně je výkon sálových počítačů a minipočítačů mohou být plně využity za předpokladu, nejen podle pokynů, ale i pro běžný uživatel provede změny ve struktuře spuštěných aplikací: pro toto a může být nutné další znalosti, například spojené s používání jazyků programování.

Úrovně architektury PC software

Pojetí "učebnice informatiky" architektury počítačových systémů, v závislosti na názorech jejího autora, lze interpretovat různými způsoby. Další společná interpretace odpovídajícího výrazu předpokládá její korelaci s úrovněmi softwaru. Současně nezáleží na tom, jaký počítačový systém jsou implementovány odpovídající úrovně softwaru.

V souladu s tímto přístupem by architektura počítače měla být chápána jako sada různých typů dat, operací, charakteristik softwaru používaného k udržení fungování hardwarových komponent počítačů a vytváření podmínek, za kterých může uživatel tyto zdroje aplikovat v praxi.

Architektura programových úrovní

Experti identifikují následující základní architektury počítačových systémů v kontextu přístupu k pochopení odpovídajícího pojmu:

• digitální logická architektura výpočetního řešení - ve skutečnosti, hardware PC ve formě různých modulů, buněk, registrů - například umístěných ve struktuře procesoru;
• mikroarchitektura na úrovni interpretace různých mikroprogramů;
• architektura překladu speciálních příkazů - na úrovni asistentů;
• architektura interpretace příslušných příkazů a jejich implementace do programového kódu, srozumitelné pro operační systém;
• kompilační architektura, která umožňuje provádět změny programových kódů různých typů softwaru;
• architektura jazyků vysoké úrovně, která umožňuje přizpůsobit programové kódy řešení konkrétních uživatelských úkolů.

Hodnota klasifikace softwarové architektury

Samozřejmě, tato klasifikace v kontextu zacházení s tímto pojmem jako vhodného pro softwarové úrovně může být velmi podmíněná. Počítačová architektura a návrh počítačových systémů, v závislosti na jejich přizpůsobivosti a účelu, mohou vyžadovat jiné přístupy vývojářů v klasifikaci softwarových úrovní a ve skutečnosti pochopit podstatu daného výrazu.

Navzdory skutečnosti, že tyto reprezentace jsou teoretické, je jejich přiměřené pochopení velmi důležité, protože přispívá k rozvoji efektivnějších koncepčních přístupů k budování určitých typů výpočetní infrastruktury, umožňuje vývojářům optimalizovat jejich řešení potřebám uživatelů, kteří řeší konkrétní problémy.

Souhrn

Takže jsme definovali podstatu pojmu "architektura počítačového systému", jak to může být vidět v závislosti na konkrétním kontextu. V souladu s jednou z tradičních definic lze za vhodnou architekturu chápat strukturu hardwaru počítače, která předurčuje úroveň jeho výkonu, specializaci, požadavky na kvalifikaci uživatelů. Tento přístup zahrnuje klasifikaci moderních počítačových architektur do tří hlavních kategorií - sálových počítačů, minipočítačů a počítačů (které mohou být navíc reprezentovány různými typy výpočetních řešení).

Obvykle je každý typ těchto architektur určen k řešení určitých úkolů. Sálové počítače a minipočítače se nejčastěji používají v průmyslu. S pomocí PC je také možné vyřešit celou řadu výrobních úkolů, provádět inženýrský vývoj - k tomu je také přizpůsobena odpovídající architektura počítačových systémů. Laboratorní práce, vědecké experimenty s takovými technikami jsou jasnější a efektivnější.

Jiný výklad daného výrazu předpokládá jeho korelaci se specifickými úrovněmi softwaru. V tomto smyslu je architektura počítačových systémů pracovním programem, který zajišťuje fungování počítače a vytváří podmínky pro využití jeho výpočetní síly v praxi k řešení konkrétních uživatelských úkolů.