ארכיטקטורת מערכות מחשב: סיווג והגדרה
פתרונות מחשב מודרניים יכולים להיותמסווגים, על בסיס ייחוסם לארכיטקטורה מסוימת. אבל מה זה יכול להיות? מהן הגישות העיקריות להבנת המונח הזה?
הארכיטקטורה של מערכות מחשב כמערכת של רכיבי חומרה
מהי מהות המושג "אדריכלות"מערכת מחשב "? לפי המונח המתאים, קודם כל, אפשר להבין קבוצה של רכיבים אלקטרוניים, אשר מחשב מורכב, אינטראקציה בתוך אלגוריתם מסוים באמצעות סוגים שונים של ממשקים.
הרכיבים העיקריים המרכיבים את מערכת המחשב הם:
- התקן קלט;
- שבבים מחשוב הראשי;
- התקנים לאחסון נתונים;
- רכיבים המיועדים לפלט מידע.
בתורו, כל אחד מהרכיבים המסומניםיכול לכלול מספר גדול של מכשירים בודדים. לדוגמה, שבבי המחשוב הראשי עשוי לכלול מעבד, ערכת שבבים בלוח האם, מודול עיבוד גרפיקה. במקרה זה, אותו מעבד יכול להיות מורכב מרכיבים אחרים: לדוגמה, הליבה, זיכרון המטמון, רושמת.
למעשה, למעשה, מן המבנה של בטוןרכיבי החומרה של המחשב, נקבע כי ארכיטקטורה של מערכת המחשב בנוי. הבה נבחן את הקריטריונים הבסיסיים שעל פיהם ניתן לסווג פתרונות אלה או פתרונות מחשוב אחרים.
סיווג מערכות מחשב
בהתאם לגישה הנפוצה בסביבת המומחה, מערכות המחשוב בארכיטקטורה עשויות לכלול:
- אל המיינפריים;
- כדי minicomputer;
- אל מחשבים אישיים.
יש לציין כי סיווג זהפתרונות מחשוב, לפיה האדריכלות של מערכת המחשב ניתן לקבוע, נחשב מיושן על ידי מומחים רבים. בפרט, המחשבים האישיים אותו היום ניתן לחלק למספר רב של זנים, שונה מאוד בתכלית ומאפיינים.
לפיכך, כמומערכות מחשב, ארכיטקטורת מחשב ניתן לסווג באמצעות קריטריונים משתנים. עם זאת, תוכנית זו נחשבת מסורתית. זה יהיה שימושי לשקול את זה בפירוט רב יותר. על פי זה, את סוג המחשב הראשון - אלה השייכים הארכיטקטורה של מכונות גדולות.
מחשבים גדולים
מחשבים גדולים, או מיינפריים, בתדירות הגבוהה ביותרהם משמשים בתעשייה כמרכזי נתונים לתהליכי ייצור שונים. הם יכולים להיות מותקנים חזק, ביצועים גבוהים מאוד צ 'יפס.
הארכיטקטורה של מערכת המחשביכול ליישם עד כמה עשרות מיליארדים של חישובים לשנייה. המחשבים הגדולים אינם ברי השוואה למערכות אחרות. ככלל, תחזוקתם דורשת השתתפות של מספר גדול למדי של אנשים שיש להם את הכישורים הדרושים. במקרים רבים, עבודתם מתבצעת בתוך היחידות המאורגנות כמרכז מחשבים של הארגון.
מיני מחשב
ארכיטקטורה של מערכות מחשב ומחשביםרשתות על בסיס שלהם יכול להיות מיוצג על ידי פתרונות מסווג כמו מיני מחשב. באופן כללי, המטרה שלהם יכולה להיות זהה לזו של mainframes: זה מאוד נפוץ להשתמש בסוג המתאים של מחשבים בענף. אבל, ככלל, השימוש שלהם אופייני לארגונים קטנים יחסית, עסקים בינוניים, ארגונים מדעיים.
מיני-מחשבים מודרניים: הזדמנויות
במקרים רבים, השימוש במחשבים אלהמתבצעת רק על מנת לנהל ביעילות רשתות intracorporate. לכן, פתרונות נחשב יכול לשמש, בפרט, כמו שרתי ביצועים גבוהים. הם מצוידים גם עם מעבדים חזקים מאוד, כגון, למשל, Xeon Phi מ אינטל. שבב זה יכול לפעול במהירות של יותר מ 1 teraflops. המעבד המתאים מיועד לייצור על טכנולוגיית תהליך 22 ננומטר ויש לו רוחב פס של זיכרון של 240 GB / s5.
מחשבים אישיים
הסוג הבא של ארכיטקטורת המחשב הוא מחשב. זה כנראה הנפוץ ביותר. מחשבים אישיים אינם חזקים וביצועים גבוהים כמיינפריים ומיקרו-מחשבים, אך במקרים רבים מסוגלים לפתור בעיות בתחום התעשייה והמדע, שלא לדבר על משימות משתמש טיפוסיות כגון שיגור יישומים ומשחקים.
תכונה ראויה לציון נוספת,אפיון מחשבים אישיים, הוא כי המשאבים שלהם ניתן לשלב. כוח המחשוב של מספר גדול מספיק של מחשבים אישיים, אם כן, ניתן להשוות את הביצועים של ארכיטקטורות המחשב של המעמד הגבוה, אבל, כמובן, להגיע לרמות שלהם באופן נומינלי עם המחשב הוא בעייתי מאוד.
עם זאת, האדריכלות של מערכות המחשב,רשתות המבוססות על מחשבים אישיים מאופיינות באוניברסליות, מבחינת יישום בענפים שונים, נגישות ומדרגיות.
מחשבים אישיים: סיווג
כפי שציינו לעיל, מחשבים יכולים להיות מסווגים למספר רב של זנים. ביניהם: מחשבים שולחניים, מחשבים ניידים, טבליות, מחשבי כף יד, סמארטפונים - שילוב מחשבים אישיים וטלפונים.
ככלל, החזקים ביותר ופרודוקטיביארכיטקטורות יש שולחנות עבודה; הטלפונים החכמים והטלפונים החכמים לפחות - בשל הגודל הקטן והצורך להפחית באופן משמעותי את המשאבים של רכיבי החומרה. אבל רבים מן המכשירים המתאימים, במיוחד דגמים העליון, במונחים של מהירות, באופן עקרוני, הם להשוות עם הדגמים המובילים של מחשבים ניידים ומחשבים שולחניים התקציב.
הסיווג המסומן של מחשבים אישיים מציין את שלהםאוניברסאליות: אלה או סוגים אלה הם יכולים לפתור משימות משתמש טיפוסי, ייצור, מדעי, מעבדה. התוכנה, הארכיטקטורה של מערכות מחשב מהסוג המתאים היא במקרים רבים מותאמת לשימוש של אזרח רגיל שאין לו הכשרה מיוחדת כי אדם עובד עם מיינפריים או minicomputer ייתכן שיהיה צורך.
כיצד לקבוע את הקצאה של פתרון חישובי למחשב?
הקריטריון העיקרי להקצאת חישוביתהחלטות למחשב - עובדת ההתמצאות האישית שלו. כלומר, הסוג המתאים של המחשב נועד בעיקר לשימוש של משתמש אחד. עם זאת, רבים מן המשאבים התשתיתיים אליהם הוא פונה הם ללא ספק חברתי אופי: זה ניתן לייחס את הדוגמה של שימוש באינטרנט. בעוד פתרון המחשוב הוא אישי, האפקטיביות המעשית בשימוש בו ניתן להקליט רק אם אדם מקבל גישה למקורות נתונים שנוצרו על ידי אנשים אחרים.
סיווג של תוכנה עבור ארכיטקטורות מחשב: מיינפריים ומיני מחשבים
יחד עם סיווג של מחשבים,נחשב לעיל, ישנם גם קריטריונים להקצאת לקטגוריה אחת או אחרת של תוכניות המותקנות על הסוגים המתאימים של טכנולוגיית המחשב. באשר מיינפריים ו קרוב שלהם לפי מטרה, ובמקרים מסוימים גם על ידי הביצועים של מיני מחשב, הם בדרך כלל יש את ההזדמנות להשתמש במספר מערכות הפעלה המותאמים כדי לפתור משימות ייצור ספציפיים. בפרט, נתונים אלה OS יכול להיות מותאם כדי להפעיל כלי אוטומציה שונים, וירטואליזציה, יישום תקני התעשייה, אינטגרציה עם סוגים שונים של יישומי תוכנה.
סיווג תוכנה: מחשבים אישיים
ניתן להציג תוכניות עבור מחשבים רגיליםבגרסאות אופטימיזציה עבור הפתרון, בתורו, משימות המשתמש, כמו גם אלה שאינם דורשים את רמת הביצועים המאפיינת mainframes ו minicomputers. יש, אם כן, תוכניות עבור מחשב תעשייתי, מדעי, מעבדה. התוכנה, הארכיטקטורה של מערכות מחשב מהסוג המתאים תלויה בתעשייה הספציפית שבה הם מיושמים, מהרמה הפוטנציאלית של מיומנות המשתמש: ברור כי פתרונות מקצועיים לעיצוב תעשייתי עשויים שלא להיות מיועדים לאדם שיש לו רק ידע בסיסי על השימוש בתוכנות מחשב.
תוכניות מחשב במגוון זניםיש במקרים רבים ממשק אינטואיטיבי, תיעוד התייחסות שונים. בתורו, את העוצמה של mainframes ו minicomputers יכול להיות מנוצל במלואו בתנאי לא רק בצע את ההוראות, אלא גם אם המשתמש באופן קבוע משנה את המבנה של תוכניות להיות מופעל: זה עשוי לדרוש ידע נוסף, למשל, הקשורים לשימוש בשפות תכנות.
רמות של ארכיטקטורת תוכנת מחשב
המושג "ארכיטקטורת מערכות מחשב"אינפורמטיקה, בהתאם לדעות של המחבר שלה, ניתן לפרש בדרכים שונות. פרשנות נוספת נפוצה של המונח המקביל מרמז על הקשר שלה עם רמות התוכנה. במקרה זה, הוא אינו בעל חשיבות בסיסית מה מערכת מחשוב מסוים את רמות התוכנה המתאימים מיושמים.
בהתאם לגישה זו, תחתאדריכלות המחשב צריך להבין קבוצה של סוגים שונים של נתונים, פעולות, המאפיינים של תוכנה המשמשת כדי לשמור על תפקודם של רכיבי חומרה במחשב, כמו גם ליצור תנאים שבהם המשתמש יכול ליישם את המשאבים האלה בפועל.
ארכיטקטורות ברמת תוכנה
מומחים מזהים את ארכיטקטורות מערכת המחשב הבסיסיות הבאות בהקשר של הגישה להבנת המונח הרלוונטי:
- ארכיטקטורה לוגית דיגיטלית של פתרון מחשוב - למעשה, חומרת מחשב בצורה של מודולים שונים, תאים, רושמים - למשל, אלה הנמצאים במבנה המעבד;
- מיקרו ארכיטקטורה ברמה של פרשנות של microprograms שונים;
- ארכיטקטורה של שידור פקודות מיוחדות - ברמת המאסף;
- את הארכיטקטורה של פרשנות פקודות המתאימות ויישומן לתוך קוד התוכנית כי הוא מובן למערכת ההפעלה;
- ארכיטקטורת קומפילציה המאפשרת לך לבצע שינויים בקודי התוכנית של סוגים שונים של תוכנה;
- ארכיטקטורה של שפות ברמה גבוהה, המאפשרת להתאים את קודי התוכנית לפתרון בעיות משתמש ספציפיות.
ערך סיווג ארכיטקטורת תוכנה
כמובן, זה סיווג בהקשרבהתחשב במונח זה בהתאם לרמות התוכנה יכול להיות מותנה מאוד. ארכיטקטורת המחשבים ועיצוב מערכות המחשוב, בהתאם ליכולת הייצור שלהם ותכליתם, עשויים לדרוש גישות שונות של מפתחים בסיווג רמות התוכנה, כמו גם את ההבנה של מהות המונח המדובר.
למרות הנתונים הגשתתיאורטית, ההבנה המתאימה שלהם היא בעלת חשיבות רבה, שכן היא תורמת לפיתוח של גישות מושגיות יעילות יותר לבניית סוגים מסוימים של תשתיות מחשוב, מאפשרת למפתחים לייעל את הפתרונות שלהם לצרכים של משתמשים אשר פותרים בעיות ספציפיות.
סיכום
אז, יש לנו להגדיר את המהות של המונח "אדריכלותמערכת מחשב ", האופן שבו ניתן לצפות בו בהתאם להקשר נתון. בהתאם לאחת מההגדרות המסורתיות, ניתן להבין את הארכיטקטורה המתאימה כמבנה החומרה של מחשב אישי, שקובע מראש את רמת הביצוע שלו, ההתמחות והדרישות להכשרת המשתמשים. גישה זו כרוכה בסיווג ארכיטקטורות מחשב מודרניות לשלוש קטגוריות עיקריות - מחשבי mainframes, מחשבי מחברת ומחשבים אישיים (אשר בתורם יכולים להיות מיוצגים גם על ידי סוגים שונים של פתרונות מחשוב).
ככלל, כל סוג של ארכיטקטורות שצויןשנועד לפתור בעיות מסוימות. Mainframes ו minicomputers משמשים לעתים קרובות ביותר בתעשייה. בעזרת מחשב, ניתן גם לפתור מגוון רחב של בעיות ייצור, לבצע התפתחויות הנדסיות - ארכיטקטורת מערכות המחשב המקביל מותאם גם זה. עבודה מעבדה, ניסויים מדעיים עם טכניקה זו הופכים ברורים ויעילים יותר.
פרשנות נוספת של המונח המדוברמרמז על קורלציה עם רמות ספציפיות של תוכנה. במובן זה, האדריכלות של מערכות המחשב היא תוכנית עבודה המבטיחה את תפקוד המחשב, כמו גם יצירת תנאים לשימוש בכוח המחשוב שלו בפועל כדי לפתור משימות משתמש שונות.
