Datorsystemarkitektur: klassificering och definition

Moderna datorlösningar kan klassificeras, baserat på deras tillskrivning till en viss arkitektur. Men vad kan det vara? Vilka är de viktigaste sätten att förstå denna term?

Arkitekturen av datorsystem som en uppsättning hårdvarukomponenter

Vad är kärnan i begreppet "datorsystemarkitektur"? Med lämplig term först kan man förstå en uppsättning elektroniska komponenter, av vilka en PC består, interagerar inom en viss algoritm med olika typer av gränssnitt.

Huvudkomponenterna som ingår i datorsystemet:

• Inmatningsenhet;
• Huvudberäkningschipset;
• Enheter för datalagring;
• Komponenter för utmatning av information.

I sin tur kan var och en av de markerade komponenterna innefatta ett stort antal separata anordningar. Till exempel kan huvudberäkningschipsetet innefatta en processor, en chipset på moderkortet, en grafikbehandlingsmodul. I det här fallet kan samma processor bestå av andra komponenter: till exempel kärnan, cacheminnet, register.

Faktum är att från själva strukturen av specifika hårdvarukomponenter i datorn bestäms vilken arkitektur i datorsystemet är byggt. Låt oss överväga de grundläggande kriterierna enligt vilka dessa eller andra datorlösningar kan klassificeras.

Klassificering av datorsystem

I enlighet med det tillvägagångssätt som är gemensamt i expertmiljön kan datorsystem i sin arkitektur omfatta:

• Till huvudramen;
• Till en minicomputer;
• Till persondatorer.

Det bör noteras att denna klassificering av datalösningar, enligt vilken datorsystemets arkitektur kan bestämmas, erkänns av många experter som föråldrade. I synnerhet kan samma datorer idag delas in i ett stort antal sorter, väldigt olika i syfte och egenskaper.

Således, som datasystem utvecklas, kan datorarkitekturen klassificeras med hjälp av förändrade kriterier. Ändå anses detta system vara traditionellt. Det kommer att vara användbart att överväga det i mer detalj. I enlighet med den, den första typen av dator - de som hör till arkitekturen hos stora maskiner.

Stora datorer

Stora datorer eller mainframes används oftast inom industrin - som datacenter för olika produktionsprocesser. De kan installeras kraftfulla, extremt högpresterande marker.

Arkitekturen i det aktuella datorsystemet kan utföra upp till flera tiotals miljarder beräkningar per sekund. De stora datorerna står ojämförligt dyrare än andra system. I regel kräver deras underhåll deltagande av ett ganska stort antal personer som har de nödvändiga kvalifikationerna. I många fall utförs deras arbete inom de enheter som organiseras som företagets datacenter.

minidator

Arkitekturen hos datorsystem och datanätverk på deras grundval kan representeras av lösningar som klassificeras som en mini-dator. I allmänhet kan deras syfte vara detsamma som i fråga om mainframes: det är mycket vanligt att använda lämplig typ av datorer i branschen. Men som regel är deras användning typisk för relativt små företag, medelstora företag, vetenskapliga organisationer.

Moderna minidatorer: möjligheter

I många fall används användningen av dessa datorer bara för att effektivt hantera intranät. Således kan de övervägda lösningarna användas, särskilt som högpresterande servrar. De är också utrustade med mycket kraftfulla processorer, till exempel Xeon Phi från Intel. Detta chip kan fungera med en hastighet på mer än 1 teraflops. Den motsvarande processorn är konstruerad för produktion på en 22 nm processteknik och har en minnesbandbredd på 240 GB / s5.

Personliga datorer

Nästa typ av datorarkitektur är en dator. Det är förmodligen det vanligaste. Datorerna är inte lika kraftfulla och högpresterande som huvudramar och mikrodatorer, men i många fall kan de lösa uppgifter inom industri och vetenskap, för att inte tala om typiska användaruppgifter som att starta applikationer och spel.

En annan anmärkningsvärd egenskap som kännetecknar persondatorer är att deras resurser kan kombineras. Beräkningsförmågan hos ett tillräckligt stort antal datorer kan således jämföras med prestandan hos avancerade datarkitekturer, men det är naturligtvis mycket problematiskt att nå sina nivåer nominellt med en dator.

Ändå präglas arkitekturen hos datorsystem och nät baserade på persondatorer av universaliteten, när det gäller implementering i olika branscher, tillgänglighet och skalbarhet.

Personliga datorer: klassificering

Som vi nämnde ovan kan datorer klassificeras i ett stort antal sorter. Bland dem: stationära datorer, bärbara datorer, tabletter, handdatorer, smartphones - kombinerar datorer och telefoner.

Som regel är de mest kraftfulla och produktiva arkitekturerna stationära datorer; Den minst kraftfulla - smarta telefoner och surfplattor på grund av den lilla storleken och behovet av att avsevärt minska resurserna för hårdvarukomponenter. Men många av de motsvarande enheterna, i synnerhet toppmodellerna, i form av hastighet, är i princip jämförbara med de ledande modellerna av bärbara datorer och budget stationära datorer.

Den markerade klassificeringen av datorer indikerar deras universalitet: i vissa sorter kan de lösa typiska användaruppgifter, produktion, vetenskapliga, laboratorier. Programvara, arkitekturen för datorsystem av lämplig typ är i många fall anpassad till användningen av en vanlig medborgare som inte har den specialutbildning som en person som arbetar med en huvudram eller minikomputer kan behöva.

Hur bestämmer man uppgiften för en beräkningslösning till en dator?

Huvudkriteriet för att tilldela en beräkningslösning till en dator är faktumet av sin personliga orientering. Det vill säga den motsvarande typen av dator är utformad främst för användningen av en användare. Men många av de infrastrukturella resurser som han tar upp är av otvetydigt social karaktär: det här kan spåras till exemplet att använda Internet. Medan beräkningslösningen är personlig kan den praktiska effektiviteten vid användningen endast registreras om en person får tillgång till datakällor som bildats av andra personer.

Klassificering av programvara för datorarkitekturer: mainframes och minidatorer

Tillsammans med klassificeringen av datorer som beskrivs ovan finns det också kriterier för att klassificera program som installeras på lämpliga typer av datorer. När det gäller huvudramar och deras närmaste med syfte, och i vissa fall även genom prestanda av en mini-dator, är de som regel insåg möjligheten att använda flera operativsystem anpassade för att lösa specifika produktionsuppgifter. I synnerhet kan dessa OS-data anpassas för att starta olika automatiseringsverktyg, virtualisering, implementering av industristandarder, integration med olika typer av program.

Programvaruklassificering: persondatorer

Program för vanliga datorer kan presenteras i versioner som är optimerade för att lösa i sin tur användaruppgifter, liksom de som inte kräver prestandanivå som karaktäriserar mainframes och minidatorer. Det finns därför program för datorindustri, vetenskaplig, laboratorium. Programvara, arkitekturen för datorsystem av lämplig typ beror på den specifika bransch där de tillämpas, från den potentiella användarens skicklighet: Det är uppenbart att professionella lösningar för industriell design kanske inte är avsedda för en person som bara har grundläggande kunskaper om användningen av datorprogram.

Program för datorer i en eller annan form har i många fall ett intuitivt gränssnitt, olika referensdokumentation. Huvudramen och mini-mainframe-kapaciteten kan användas fullt ut, inte bara efter instruktionerna utan också med regelbundna ändringar som användaren gjort i strukturen för de lanserade programmen. För detta kan ytterligare kunskaper behövas, till exempel i samband med användningen av språk programmering.

Nivån av PC-programarkitektur

Begreppet "datorsystemets arkitektur" textbook av informatik, beroende på författarens syn, kan tolkas på olika sätt. En annan gemensam tolkning av motsvarande term betyder att det är korrelation med programvarans nivåer. Samtidigt spelar ingen roll vilken typ av datorsystem motsvarande programnivåer implementeras i.

I enlighet med detta tillvägagångssätt bör datorns arkitektur förstås som en uppsättning olika typer av data, operationer, egenskaper hos mjukvaran som används för att upprätthålla datorns hårdvarukomponenter, samt skapa förutsättningar för användaren att kunna använda dessa resurser i praktiken.

Software Level Architectures

Experter identifierar följande huvudarkitekturer av datorsystem i sammanhanget med sättet att förstå motsvarande term:

• Digital logisk arkitektur i datorlösningen - i själva verket maskinvaran hos datorn i form av olika moduler, celler, register - till exempel, placerad i processorns struktur;
• Mikroarkitektur vid tolkning av olika mikroprogram;
• Arkitektur för översättning av speciella kommandon - på monteringsnivå;
• Arkitektur av tolkningen av relevanta kommandon och deras genomförande i programkoden, förståelig för operativsystemet;
• Arkitekturen för sammanställning, som gör det möjligt att göra ändringar i programkoder för dessa eller andra typer av programvara;
• Arkitektur på högnivå språk, så att man kan anpassa programkoder till lösningen av specifika användaruppgifter.

Värdet av klassificeringen av programarkitektur

Naturligtvis kan denna klassificering i samband med behandling av denna term som lämplig för programnivåer vara mycket villkorlig. Datorarkitekturen och utformningen av datorsystem, beroende på deras anpassningsförmåga och beteckning, kan kräva andra tillvägagångssätt för utvecklare i klassificeringen av programnivåer, och i själva verket en förståelse för kärnan i termen i fråga.

Trots att dessa representationer är teoretiska är deras tillräckliga förståelse av stor betydelse, eftersom det bidrar till att utveckla effektivare konceptuella tillvägagångssätt för att bygga vissa typer av datainfrastrukturer, tillåter utvecklare att optimera sina lösningar för användarnas behov som löser specifika problem.

sammanfattning

Så vi har definierat kärnan i termen "arkitektur i ett datorsystem", hur det kan ses beroende på ett visst sammanhang. I enlighet med en av de traditionella definitionerna kan den lämpliga arkitekturen förstå maskinens hårdvarustruktur, förutbestämma nivån på prestanda, specialisering, krav på användarnas kvalifikation. Detta tillvägagångssätt omfattar klassificering av moderna datorarkitekturer i tre huvudkategorier - mainframes, minidatorer och datorer (som i sin tur kan också representeras av olika typer av datorlösningar).

Som regel är varje typ av dessa arkitekturer utformade för att lösa vissa uppgifter. Huvudramar och minidatorer används oftast inom industrin. Med hjälp av en dator är det också möjligt att lösa ett brett sortiment av produktionsuppgifter, genomföra ingenjörsutveckling. Därför anpassas även motsvarande datorsystems arkitektur. Laboratoriearbete, vetenskapliga experiment med denna teknik blir tydligare och effektivare.

En annan tolkning av termen i fråga innebär dess samband med specifika programnivåer. I detta avseende är datorsystemens arkitektur ett arbetsprogram som säkerställer datorns funktion och skapar också förutsättningarna för att använda sin datakraft i praktiken för att lösa specifika användaruppgifter.