Arquitetura do sistema informático: classificação e definição

As soluções modernas para computadores podem serclassificados com base em sua referência a uma arquitetura particular. Mas o que ela pode ser? Quais são as principais abordagens para entender esse termo?

Arquitetura de sistemas de computadores como um conjunto de componentes de hardware

Qual é a essência do conceito de "arquiteturasistema de computador? Sob o termo apropriado, em primeiro lugar, podemos entender o conjunto de componentes eletrônicos que compõem um PC, interagindo dentro de um determinado algoritmo usando vários tipos de interfaces.

Os principais componentes que fazem parte do sistema de computador:

• dispositivo de entrada;
• chipset de computação principal;
• dispositivos para armazenamento de dados;
• componentes projetados para exibir informações.

Por sua vez, cada um dos componentes marcadospode incluir um grande número de dispositivos individuais. Por exemplo, o principal chipset de computação pode incluir um processador, um chipset em uma placa-mãe, um módulo de processamento gráfico. Neste caso, o mesmo processador pode consistir em outros componentes: por exemplo, o kernel, memória cache, registra.

Baseada, de fato, a partir da estrutura decomponentes de hardware do PC, é determinado que arquitetura do sistema de computador é construído. Vamos considerar os principais critérios segundo os quais uma ou outra solução computacional pode ser classificada.

Classificação de Sistemas de Computação

De acordo com a abordagem comum no ambiente especializado, os sistemas de computação em sua arquitetura podem incluir:

• para computadores grandes;
• para minicomputadores;
• para computadores pessoais.

Deve-se notar que esta classificaçãosoluções de computação, de acordo com as quais a arquitetura de um sistema de computador pode ser determinada, são consideradas obsoletas por muitos especialistas. Em particular, os mesmos computadores pessoais de hoje podem ser divididos em um grande número de variedades, muito diferentes em propósito e características.

Assim, comosistemas de computador, a arquitetura do computador pode ser classificada usando critérios variados. No entanto, o esquema designado é considerado tradicional. Será útil considerá-lo em mais detalhes. De acordo com isso, o primeiro tipo de computador - aqueles que se relacionam com a arquitetura de grandes máquinas.

Computadores grandes

Mainframes, ou mainframes, na maioria das vezesusado na indústria - como centros de dados para vários processos de produção. Eles podem ser instalados com chips poderosos e de alto desempenho.

Arquitetura do sistema de computador consideradopode executar várias dezenas de bilhões de cálculos por segundo. Computadores grandes são incomparavelmente mais caros que outros sistemas. Como regra, sua manutenção requer a participação de um número bastante grande de pessoas com as qualificações necessárias. Em muitos casos, seu trabalho é realizado dentro das divisões organizadas como o centro de computação da empresa.

Minicomputador

Arquitetura de Computadores e Computadoresas redes baseadas neles podem ser representadas por soluções classificadas como minicomputadores. Em geral, sua finalidade pode ser similar àquela no caso de mainframes: o uso de um tipo apropriado de computador na indústria é bastante comum. Mas, como regra, seu uso é típico para empresas relativamente pequenas, médias empresas e organizações científicas.

Minicomputadores modernos: oportunidades

Em muitos casos, o uso desses computadoresrealizado apenas para o gerenciamento eficaz de redes intracorporativas. Assim, as soluções consideradas podem ser usadas, em particular, como servidores de alto desempenho. Eles também são equipados com processadores muito poderosos, como, por exemplo, o Intel Xeon Phi. Este chip pode operar a uma velocidade de mais de 1 teraflops. O processador correspondente foi projetado para o processo de produção de 22 nm e possui uma largura de banda de memória de 240 GB / s5.

Computadores pessoais

O próximo tipo de arquitetura de computadores é o PC. Ele é provavelmente o mais comum. Os PCs não são tão poderosos e de alto desempenho como os mainframes e os microcomputadores, mas em muitos casos são capazes de resolver problemas tanto na indústria quanto na ciência, sem mencionar as tarefas típicas do usuário, como o lançamento de aplicativos e jogos.

Outra característica notávelcaracterizando computadores pessoais, é que seus recursos podem ser agrupados. O poder computacional de um número suficientemente grande de PCs, portanto, pode ser comparável ao desempenho de arquiteturas de computadores de uma classe superior, mas, é claro, é bastante problemático atingir seus níveis nominalmente com a ajuda de um PC.

Ainda a arquitetura de sistemas de computadorredes baseadas em computadores pessoais são caracterizadas pela versatilidade, em termos de implementação em vários setores, disponibilidade e escalabilidade.

Computadores pessoais: classificação

Como observamos acima, os PCs podem ser classificados em um grande número de variedades. Entre eles: desktops, laptops, tablets, PDAs, smartphones - combinando PCs e telefones.

Por via de regra, o mais poderoso e produtivoarquiteturas possuem desktops; os menos poderosos são smartphones e tablets, devido ao seu tamanho reduzido e à necessidade de reduzir significativamente os recursos dos componentes de hardware. Mas muitos dos dispositivos relevantes, especialmente os modelos de topo, em termos de velocidade, em princípio, são comparáveis ​​com os principais modelos de notebook e desktops de orçamento.

A classificação marcada de PCs indica suauniversalidade: em certas variedades eles podem resolver tarefas típicas do usuário, produção, científica, laboratório. Software, arquitetura de sistemas de computador do tipo apropriado em muitos casos são adaptados para uso por um cidadão comum que não tem treinamento especial, que pode ser exigido por uma pessoa que trabalha com um mainframe ou mini-computador.

Como estabelecer a atribuição de uma solução de computação para um PC?

O principal critério para atribuir computaçãoSoluções de PC são um fato de sua orientação pessoal. Ou seja, o tipo apropriado de computador é projetado principalmente para uso por um único usuário. No entanto, muitos dos recursos de infra-estrutura a que ele se refere são de natureza social indiscutível: isso pode ser atribuído ao exemplo do uso da Internet. Embora a solução computacional seja pessoal, a eficiência prática em seu uso só pode ser registrada se uma pessoa tiver acesso a fontes de dados geradas por outras pessoas.

Classificação de software para arquiteturas de computadores: mainframes e minicomputadores

Junto com a classificação dos computadores,Considerado acima, há também critérios para atribuir a determinadas categorias de programas que são instalados nos tipos apropriados de computadores. Quanto aos mainframes e aqueles próximos a eles por finalidade, e em alguns casos, o desempenho de minicomputadores, eles, via de regra, percebem a possibilidade de utilizar diversos sistemas operacionais adaptados para resolver problemas específicos de produção. Em particular, os dados do sistema operacional podem ser adaptados para o lançamento de várias ferramentas de automação, virtualização, implementação de padrões industriais, integração com vários tipos de software de aplicação.

Classificação de software: computadores pessoais

Programas para PCs comuns podem ser apresentados.em versões que são otimizadas para resolver, por sua vez, tarefas do usuário, bem como aquelas de produção que não exigem o nível de desempenho que caracteriza os mainframes e minicomputadores. Existem, portanto, programas para PCs industriais, científicos, laboratoriais. Software, arquitetura de sistemas de computador do tipo apropriado depende da indústria específica na qual eles são usados, no nível pretendido de habilidades de usuário: é óbvio que soluções profissionais para design industrial não podem ser projetadas para uma pessoa que só tem conhecimento básico na aplicação de programas de computador.

Software para PC em várias variedadestem em muitos casos uma interface intuitiva, vários documentos de referência. Por sua vez, o poder dos mainframes e minicomputadores pode ser totalmente utilizado, desde que não apenas siga as instruções, mas também quando o usuário altera regularmente a estrutura dos programas em execução: isso pode exigir conhecimento adicional, por exemplo, relacionado ao uso de idiomas programação.

Níveis de arquitetura de software para PC

O conceito de livro didático "arquitetura de sistemas computacionais"A informática, dependendo das opiniões de seu autor, pode ser interpretada de maneiras diferentes. Outra interpretação comum do termo correspondente implica sua correlação com os níveis de software. Neste caso, não é de fundamental importância em qual sistema computacional específico os níveis de software correspondentes são implementados.

De acordo com esta abordagem, sobA arquitetura de computadores deve ser entendida como um conjunto de vários tipos de dados, operações, características do software usado para manter o funcionamento dos componentes de hardware do computador, bem como a criação de condições sob as quais o usuário pode aplicar esses recursos na prática.

Arquiteturas de nível de software

Os especialistas identificam as seguintes arquiteturas básicas de sistemas de computadores no contexto da abordagem para entender o termo correspondente:

• arquitetura lógica digital de uma solução de computação - na verdade, hardware de PC na forma de vários módulos, células, registradores - por exemplo, aqueles localizados na estrutura do processador;
• micro-arquitetura ao nível da interpretação de vários microprogramas;
• arquitetura de comandos especiais de broadcast - em nível de assembler;
• a arquitetura de interpretar os comandos correspondentes e sua implementação no código do programa que é compreensível para o sistema operacional;
• arquitetura de compilação que permite fazer alterações nos códigos de programas de vários tipos de software;
• arquitetura de linguagens de alto nível, permitindo adaptar códigos de programas para resolver problemas específicos de usuários.

Valor da classificação de arquitetura de software

Claro, esta classificação no contextoconsiderar este termo como apropriado para os níveis de software pode ser muito condicional. A arquitetura de computadores e o projeto de sistemas computacionais, dependendo da sua manufaturabilidade e finalidade, podem exigir diferentes abordagens dos desenvolvedores na classificação dos níveis de software, bem como, de fato, para entender a essência do termo em questão.

Embora os dados de envioTeoricamente, sua compreensão adequada é de grande importância, uma vez que contribui para o desenvolvimento de abordagens conceituais mais eficazes para a construção de determinados tipos de infraestrutura computacional, permitindo que os desenvolvedores otimizem suas soluções para as necessidades dos usuários que resolvem problemas específicos.

Resumo

Então, nós definimos a essência do termo "arquiteturasistema de computador ”, a maneira como ele pode ser visualizado dependendo de um contexto ou outro. De acordo com uma das definições tradicionais, a arquitetura apropriada pode ser entendida como a estrutura de hardware de um PC, que predetermina seu nível de desempenho, especialização e requisitos para a qualificação dos usuários. Essa abordagem envolve a classificação das arquiteturas de computadores modernas em três categorias principais - mainframes, minicomputadores e PCs (que, por sua vez, também podem ser representados por vários tipos de soluções de computação).

Como regra, cada tipo de arquiteturas especificadasprojetado para resolver certos problemas. Mainframes e minicomputadores são mais usados ​​na indústria. Com a ajuda de um PC, também é possível resolver uma ampla gama de problemas de produção, para realizar desenvolvimentos de engenharia - para isso, a arquitetura apropriada dos sistemas de computador também é adaptada. Trabalho de laboratório, experimentos científicos com esta técnica estão se tornando mais claros e eficientes.

Outra interpretação do termo em questãoimplica sua correlação com níveis específicos de software. Nesse sentido, a arquitetura dos sistemas computacionais é um programa de trabalho que garante o funcionamento de um PC, além de criar as condições para o uso de seu poder computacional na prática para solucionar determinadas tarefas do usuário.