Kompiuterių sistemos architektūra: klasifikacija ir apibrėžimas

Šiuolaikiniai kompiuterių sprendimai gali būti klasifikuojami pagal jų priskyrimą konkrečiai architektūrai. Bet kas tai gali būti? Kokie pagrindiniai šio termino supratimo būdai?

Kompiuterių sistemų architektūra kaip aparatūros komponentų rinkinys

Kokia yra "kompiuterinės sistemos architektūros" koncepcijos esmė? Tinkamu terminu visų pirma galima suprasti elektroninių komponentų rinkinį, kurio sudėtyje yra kompiuteris, sąveikaujantys tam tikru algoritmu naudojant skirtingų tipų sąsajas.

Pagrindiniai komponentai, kurie yra kompiuterinės sistemos dalis:

• Įvesties įrenginys;
• Pagrindinis skaičiavimo mikroschemas;
• Duomenų saugojimo įrenginiai;
• Informacijos išvedimo komponentai.

Savo ruožtu kiekvienoje iš pažymėtų komponentų gali būti daug atskirų įrenginių. Pavyzdžiui, pagrindinis skaičiavimo mikroschemų rinkinys gali būti procesorius, mikroschemų rinkinys, grafikos apdorojimo modulis. Tokiu atveju tas pats procesorius gali būti sudarytas iš kitų komponentų: pavyzdžiui, pagrindinės, laikinosios atminties, registrų.

Tiesą sakant, atsižvelgiant į konkrečių kompiuterinės įrangos komponentų struktūrą, nustatoma, kuri kompiuterinės sistemos architektūra yra pastatyta. Pažiūrėkime į pagrindinius kriterijus, pagal kuriuos tuos ar kitus skaičiavimo sprendimus galima klasifikuoti.

Kompiuterių sistemų klasifikavimas

Pagal ekspertų aplinkoje bendrą požiūrį, jų architektūros kompiuterių sistemos gali apimti:

• Į pagrindinį kompiuterį;
• Į minikomponentą;
• Asmeniniams kompiuteriams.

Reikėtų pažymėti, kad ši skaičiavimo sprendimų klasifikacija, pagal kurią galima nustatyti kompiuterinės sistemos architektūrą, daugeliui ekspertų pripažįsta pasenusiomis. Visų pirma, tuos pačius asmeninius kompiuterius šiandien galima suskirstyti į daugybę veislių, labai skirtingų pagal paskirtį ir savybes.

Taigi, kompiuterinių sistemų architektūra gali būti klasifikuojama naudojant kintančius kriterijus. Nepaisant to, ši schema laikoma tradicine. Būtų naudinga tai aptarti išsamiau. Pagal tai pirmasis kompiuterio tipas - tai tie, kurie priklauso didelių mašinų architektūrai.

Dideli kompiuteriai

Dideli kompiuteriai arba pagrindiniai kompiuteriai dažniausiai naudojami pramonėje, kaip duomenų centrai įvairiems gamybos procesams. Jų gali būti įdiegta galinga, itin našių lustų.

Aptariamos kompiuterinės sistemos architektūra gali realizuoti iki kelių dešimčių milijardų skaičiavimų per sekundę. Dideli kompiuteriai stovi nepalyginamai brangesni nei kitos sistemos. Paprastai jų priežiūrai reikalingas pakankamai daug žmonių, turinčių reikiamą kvalifikaciją. Daugeliu atvejų jų darbas atliekamas padaliniuose, surengtuose kaip įmonės kompiuterio centras.

Mini kompiuteris

Kompiuterių sistemų ir kompiuterių tinklų architektūra jų pagrindu gali būti pateikiama sprendimais, klasifikuojamais kaip mini kompiuteris. Apskritai, jų paskirtis gali būti tokia pati kaip ir lentynose: labai dažnai naudojama tinkama kompiuterių rūšis pramonėje. Tačiau, kaip taisyklė, jų naudojimas būdingas santykinai mažoms įmonėms, vidutinėms įmonėms, mokslo organizacijoms.

Šiuolaikiniai mini kompiuteriai: galimybės

Daugeliu atvejų šių kompiuterių naudojimas vykdomas tik siekiant veiksmingai valdyti intraneto tinklus. Taigi, svarstomi sprendimai gali būti naudojami, ypač kaip didelio našumo serveriai. Jie taip pat aprūpinti labai galingais procesoriais, pvz., "Xeon Phi" iš "Intel". Ši lustas gali dirbti daugiau nei 1 teraflop greičiu. Atitinkamas procesorius suprojektuotas gamybai 22 nm technologine technologija ir turi atminties pralaidumą 240 GB / s5.

Asmeniniai kompiuteriai

Kitas kompiuterio architektūros tipas yra kompiuteris. Tai turbūt labiausiai paplitusi. Kompiuteriai nėra tokie galingi ir našūs kaip pagrindiniai kompiuteriai ir mikrokompiuteriai, tačiau daugeliu atvejų jie gali spręsti užduotis pramonės ir mokslo srityse, jau nekalbant apie įprastas vartotojų užduotis, tokias kaip programų ir žaidimų paleidimas.

Kita svarbi asmeninių kompiuterių charakteristika yra tai, kad jų ištekliai gali būti derinami. Taigi pakankamai didelių kompiuterių skaičiavimo galią galima palyginti su aukštesnės klasės kompiuterių architektūros efektyvumu, tačiau, žinoma, tai yra labai probleminis jų nominalaus lygio pasiekimas kompiuteriu.

Nepaisant to, kompiuterinių sistemų ir tinklų, pagrįstų asmeniniais kompiuteriais, architektūra būdinga universalumo, įgyvendinant įvairiose pramonės šakose, prieinamumą ir mastelį.

Asmeniniai kompiuteriai: klasifikacija

Kaip minėta pirmiau, kompiuteriai gali būti klasifikuojami į daugybę veislių. Tarp jų: staliniai kompiuteriai, nešiojamieji kompiuteriai, planšetiniai kompiuteriai, PDA, išmanieji telefonai - derinant kompiuterius ir telefonus.

Paprastai galingiausios ir produktyviausios architektūros yra staliniai kompiuteriai; Mažiausiai galingų - išmaniųjų telefonų ir planšetinių kompiuterių, dėl mažo dydžio ir būtinybės žymiai sumažinti įrangos komponentų išteklius. Tačiau daugelis atitinkamų įrenginių, ypač aukščiausių modelių, greičio atžvilgiu iš principo yra panašūs į pagrindinius nešiojamųjų kompiuterių ir biudžeto stalinių kompiuterių modelius.

Pažymėta kompiuterių klasifikacija rodo jų universalumą: kai kuriose veislėse jie gali išspręsti tipines vartotojų užduotis, gamybą, mokslinę, laboratoriją. Programinė įranga, atitinkamo tipo kompiuterių sistemų architektūra daugeliu atvejų pritaikyta paprastam piliečiui, kuris neturi specialaus mokymo, kurio gali prireikti asmeniui, dirbančiam su pagrindiniu kompiuteriu ar miniatiūra, naudoti.

Kaip nustatyti skaičiavimo sprendimo priskyrimą kompiuteriui?

Pagrindinis kompiuterio sprendimo paskirstymo kriterijus yra jo asmeninė orientacija. Tai reiškia, kad atitinkamo tipo kompiuteris pirmiausia skirtas naudoti vienam vartotojui. Tačiau daugelis iš infrastruktūros išteklių, į kuriuos jis kreipiamasi, yra neabejotinai socialiniai: tai galima paaiškinti interneto naudojimo pavyzdžiu. Nors kompiuterių sprendimas yra asmeninis, praktinis jo naudojimo efektyvumas gali būti užfiksuotas tik tuo atveju, jei asmuo gauna prieigą prie kitų žmonių sukurtų duomenų šaltinių.

Kompiuterių architektūros programinės įrangos klasifikacija: lentos ir miniakompiuteriai

Be aukščiau paminėtų kompiuterių klasifikavimo, yra ir kriterijų, skirtų programoms, kurios įdiegtos atitinkamoms kompiuterių tipams, klasifikuoti. Kalbant apie pagrindinius kompiuterius ir jų artimus pagal paskirtį, o kai kuriais atvejais ir mini kompiuterio veikloje, jie paprastai realizuoja galimybę naudoti kelias operacines sistemas, pritaikytas konkrečioms gamybos užduotims spręsti. Visų pirma, šie OS duomenys gali būti pritaikyti paleisti įvairias automatizavimo priemones, virtualizavimą, pramonės standartų įgyvendinimą, integraciją su įvairiomis programinės įrangos rūšimis.

Programinės įrangos klasifikacija: asmeniniai kompiuteriai

Įprastų kompiuterių programos gali būti pateikiamos versijose, kurios yra optimizuotos, kad būtų išspręstos vartotojo užduotys, taip pat tos, kurios nereikalauja didelio našumo, kuris apibūdina pagrindinius ir minikompiuterius. Todėl yra programų, skirtų PC pramoninei, mokslinei, laboratorijai. Programinė įranga, atitinkamos rūšies kompiuterių sistemų architektūra priklauso nuo konkrečios pramonės, kurioje jie yra taikomi, perspektyvinio naudotojo įgūdžių lygio: akivaizdu, kad profesionalūs pramoninio dizaino sprendimai gali būti skirti tik asmenims, turintiems tik pagrindinių žinių apie kompiuterių programų naudojimą.

Vienos ar kitos formos kompiuterių programos daugeliu atvejų yra intuityvi sąsaja, įvairūs informaciniai dokumentai. Savo ruožtu pagrindinių kompiuterių ir mini-mainframe pajėgumus galima visiškai išnaudoti ne tik vadovaujantis instrukcijomis, bet ir reguliariais vartotojo atliktais pradinių programų struktūros pakeitimais: dėl to gali prireikti papildomų žinių, pavyzdžiui, susijusių su kalbų vartojimu Programavimas.

PC programinės įrangos architektūros lygmenys

Informatikos vadovėlio "kompiuterinių sistemų architektūra" sąvoka, priklausomai nuo jo autoriaus požiūrio, gali būti interpretuojama įvairiais būdais. Kitas paprastas atitinkamo termino aiškinimas reiškia jo koreliaciją su programinės įrangos lygmenimis. Tuo pačiu metu nesvarbu, kokia kompiuterine sistema įdiegtos atitinkamos programinės įrangos lygmenys.

Pagal šį metodą kompiuterio architektūra turėtų būti suprantama kaip įvairių tipų duomenų, operacijų, programinės įrangos, naudojamos palaikyti kompiuterio aparatinės įrangos komponentų veikimą, rinkinys, taip pat sukurti sąlygas, kuriomis vartotojas gali pritaikyti šiuos išteklius praktikoje.

Programinės įrangos lygio architektūros

Ekspertai nustato šias pagrindines kompiuterių sistemų architektūras požiūrio į atitinkamo termino supratimą kontekste:

• Kompiuterių sprendimų skaitmeninė loginė architektūra - iš tikrųjų kompiuterio aparatinė įranga, sudaryta iš įvairių modulių, ląstelių, registrų, pavyzdžiui, esančių procesoriaus struktūroje;
• Mikroarchitektūra skirtingų mikroprogramų interpretavimo lygmeniu;
• Specialiųjų komandų vertimo architektūra - asemblerio lygiu;
• Atitinkamų komandų interpretavimo architektūra ir jų įgyvendinimas programoje, suprantamas operacinei sistemai;
• Kompiliavimo architektūra, leidžianti pakeisti tų ar kitų rūšių programinės įrangos programų kodus;
• Aukšto lygio kalbų architektūra, leidžianti pritaikyti programų kodus konkrečių naudotojų užduočių sprendimui.

Programinės įrangos architektūros klasifikacijos vertė

Žinoma, ši klasifikacija, vertinant šį terminą kaip tinkamą programinės įrangos lygiui, gali būti labai sąlyginė. Kompiuterių architektūra ir kompiuterių sistemų projektavimas, atsižvelgiant į jų pritaikomumą ir žymėjimą, gali pareikalauti kitų programuotojų požiūrio į programinės įrangos lygmenų klasifikaciją ir iš tikrųjų suprasti atitinkamos sąvokos esmę.

Nepaisant to, kad šie teiginiai yra teoriniai, jų tinkamas supratimas yra labai svarbus, nes jis padeda kurti veiksmingesnius konceptualius požiūrius į tam tikrų rūšių skaičiavimo infrastruktūros kūrimą, leidžia kūrėjams optimizuoti jų sprendimus vartotojų, kurie sprendžia specifines problemas, poreikius.

Santrauka

Taigi, mes apibrėžėme sąvokos "kompiuterinės sistemos architektūra" esmę, kaip ją galima peržiūrėti priklausomai nuo konkretaus konteksto. Remiantis vienu iš tradicinių apibrėžimų, pagal atitinkamą architektūrą galima suprasti kompiuterinės įrangos struktūrą, iš anksto nustatydama jos veiklos charakteristikas, specializaciją, naudotojų kvalifikacijos reikalavimus. Šis požiūris apima šiuolaikinių kompiuterių architektūrų klasifikavimą į tris pagrindines kategorijas: pagrindinius kompiuterius, minikompiuterius ir kompiuterius (kuriuos, savo ruožtu, taip pat gali atstovauti įvairūs skaičiavimo sprendimai).

Paprastai kiekvienas šių architektūrų tipas yra skirtas tam tikrų užduočių sprendimui. Mainfai ir miniakompiuteriai dažniausiai naudojami pramonėje. Kompiuterio pagalba taip pat galima išspręsti daugybę gamybos užduočių, atlikti inžinerijos plėtojimą - taip pat pritaikyta atitinkama kompiuterių sistemų architektūra. Laboratoriniai darbai, moksliniai eksperimentai su šia technika tampa aiškesni ir efektyvesni.

Kitas nagrinėjamos sąvokos aiškinimas reiškia jo sąsają su konkrečiais programinės įrangos lygmenimis. Šiuo požiūriu kompiuterių sistemų architektūra yra darbo programa, užtikrinanti kompiuterio veikimą, taip pat sukuria sąlygas savo kompiuterio galiai praktiškai panaudoti tam, kad būtų išspręstos konkrečios vartotojo užduotys.