Arhitectura sistemelor informatice: clasificare și definiție

Soluțiile moderne de computere pot fi clasificate, pe baza atribuirii acestora unei anumite arhitecturi. Dar ce poate fi? Care sunt principalele abordări ale înțelegerii acestui termen?

Arhitectura sistemelor informatice ca un set de componente hardware

Care este esența conceptului de "arhitectură a sistemelor informatice"? Prin termenul corespunzător, în primul rând, se poate înțelege un set de componente electronice, din care este compus un PC, care interacționează într-un anumit algoritm folosind diferite tipuri de interfețe.

Principalele componente, care fac parte din sistemul informatic:

• dispozitiv de intrare;
• chipset-ul principal de calcul;
• dispozitive pentru stocarea datelor;
• componente destinate să furnizeze informații.

La rândul său, fiecare dintre componentele marcate poate include un număr mare de dispozitive individuale. De exemplu, principalul chipset de calcul poate include un procesor, un chipset pe placa de bază, un modul de procesare grafică. În acest caz, același procesor poate fi alcătuit din alte componente: de exemplu, miezul, memoria cache, registrele.

Continuând, de fapt, din structura componentelor hardware specifice ale PC-ului, se determină ce arhitectură a sistemului informatic este construită. Să luăm în considerare criteriile de bază conform cărora aceste sau alte soluții de calcul pot fi clasificate.

Clasificarea sistemelor informatice

În conformitate cu abordarea comună în mediul expert, sistemele informatice din arhitectura lor pot include:

• la mainframe;
• la un minicomputer;
• la calculatoarele personale.

Trebuie remarcat faptul că această clasificare a soluțiilor de calcul, conform căreia arhitectura sistemului informatic poate fi determinată, este recunoscută de mulți experți ca fiind depășită. În particular, aceleași computere personale astăzi pot fi împărțite într-un număr mare de soiuri, foarte diferite în scop și caracteristici.

Astfel, pe măsură ce se dezvoltă sistemele informatice, arhitectura calculatoarelor pot fi clasificate pe baza unor criterii în schimbare. Cu toate acestea, această schemă este considerată tradițională. Va fi util să o analizăm în detaliu. În conformitate cu aceasta, primul tip de calculator - cele care aparțin arhitecturii mașinilor mari.

Calculatoare mari

Calculatoare mari, sau mainframe, sunt cel mai adesea folosite în industrie - ca centre de date pentru diferite procese de producție. Pot fi instalate chips-uri puternice, extrem de performante.

Arhitectura sistemului informatic în cauză poate efectua până la câteva zeci de miliarde de calcule pe secundă. Calculatoarele mari nu sunt comparabile cu alte sisteme. De regulă, întreținerea acestora necesită participarea unui număr destul de mare de persoane care au calificările necesare. În multe cazuri, munca lor se desfășoară în unitățile organizate ca un centru de calcul al întreprinderii.

minicalculatoare

Arhitectura sistemelor informatice și a rețelelor de calculatoare pe baza acestora poate fi reprezentată de soluții clasificate ca mini-computer. În general, scopul lor poate fi același ca în cazul mainframe-urilor: este foarte comun să se utilizeze tipul adecvat de computere din industrie. Dar, de regulă, utilizarea lor este tipică pentru întreprinderile relativ mici, întreprinderile mijlocii, organizațiile științifice.

Mini-computere moderne: oportunități

În multe cazuri, utilizarea acestor computere este efectuată doar pentru a gestiona în mod eficient rețelele intranet. Astfel, soluțiile considerate pot fi utilizate, în special, ca servere de înaltă performanță. Ele sunt, de asemenea, echipate cu procesoare foarte puternice, cum ar fi, de exemplu, Xeon Phi de la Intel. Acest cip poate funcționa la o viteză mai mare de 1 teraflops. Procesorul corespunzător este proiectat pentru producția pe o tehnologie de proces de 22 nm și are o lățime de bandă de memorie de 240 GB / s5.

Calculatoare personale

Următorul tip de arhitectură de calculator - PC. Probabil, aceasta este cea mai comună. PC-urile nu sunt la fel de puternic ca și mainframe-urile de înaltă performanță și micro-calculatoare, dar în multe cazuri, sunt în măsură să rezolve problemele în domeniul industriei și științei, să nu mai vorbim de sarcinile de utilizator tipice, cum ar fi lansarea de aplicatii si jocuri.

O altă trăsătură remarcabilă care caracterizează computerele personale este că resursele lor pot fi combinate. Prin urmare, puterea de calcul a unui număr suficient de mare de PC-uri poate fi comparabilă cu performanța arhitecturilor computerizate ale unei clase superioare, dar, desigur, atingerea lor nominală cu un PC este foarte problematică.

Cu toate acestea, arhitectura sistemelor informatice și a rețelelor bazate pe calculatoare personale se caracterizează prin universalitate, în termeni de implementare în diverse industrii, accesibilitate și scalabilitate.

Calculatoare personale: clasificare

După cum am menționat mai sus, PC-urile pot fi clasificate într-un număr mare de soiuri. Printre acestea: desktop-uri, laptop-uri, tablete, PDA-uri, smartphone-uri - combinarea PC-urilor și a telefoanelor.

În mod tipic, cele mai puternice și mai performante arhitecturi sunt desktopurile - cele mai puțin puternice - telefoane inteligente și tablete datorită dimensiunii mici și necesității de a reduce semnificativ resursele componentelor hardware. Dar multe dintre dispozitivele corespunzătoare, în special cele de top, în termeni de viteză, în principiu, sunt comparabile cu modelele de top ale laptopurilor și desktop-urilor bugetare.

Clasificarea marcată a PC-urilor indică universalitatea lor: în anumite soiuri pot rezolva sarcini tipice ale utilizatorilor, producție, științifice, laborator. Software-ul, arhitectura sistemelor informatice de tipul corespunzător este, în multe cazuri, adaptată utilizării de către un cetățean obișnuit care nu are pregătirea specială pe care o persoană care operează cu un mainframe sau un minicomputer poate avea nevoie.

Cum se determină atribuirea unei soluții computaționale unui PC?

Criteriul principal pentru atribuirea unei soluții computaționale unui PC este faptul că el se orientează personal. Adică tipul de computer corespunzător este conceput în primul rând pentru utilizarea unui singur utilizator. Cu toate acestea, multe dintre resursele de infrastructură la care se adresează sunt de natură socială incontestabilă: acest lucru poate fi urmărit ca exemplu de utilizare a internetului. În timp ce soluția de calcul este personală, eficacitatea practică a utilizării acesteia poate fi înregistrată numai dacă o persoană are acces la surse de date formate de alte persoane.

Clasificarea software-ului pentru arhitecturi computerizate: mainframe și mini-calculatoare

Împreună cu clasificarea calculatoarelor, am analizat mai sus, există, de asemenea, criteriile de includere într-una sau alta categorie de programe care sunt instalate pe tipurile respective de calculatoare. În ceea ce privește mainframe și închideți-le pe scop, și, în unele cazuri, minicalculatoarele de performanță, atunci ele tind să fie realizate posibilitatea de implicare a sistemelor de operare multiple, adaptate pentru a rezolva problemele de producție specifice. În special, datele sistem de operare pot fi adaptate pentru a rula o varietate de automatizare, virtualizare, introducerea standardelor din industrie, integrarea cu diferite tipuri de utilizare aplicații software.

Clasificarea software: calculatoare personale

Software-ul pentru PC-urile tradiționale pot fi prezentate în soiuri, soluții optimizate, la rândul său, sarcini de utilizator, precum și cele de producție care nu necesită nivelul de performanță care caracterizează mainframe-urile și minicalculatoarele. Există, prin urmare, un program pentru calculator, industriale, științifice, de laborator. arhitectura software a sistemelor informatice de tip corespunzător depinde de industria în care acestea sunt aplicate, de la nivelul așteptat de calificare a utilizatorului: este evident că soluțiile profesionale pentru design industrial nu pot fi potrivite pentru cineva cu doar cunoștințe de bază a programelor de calculator.

software pentru PC în anumite specii sunt, în multe cazuri, o interfață intuitivă, diverse documente de referință. La rândul său, puterea de mainframe-uri și mini-calculatoarele pot fi utilizate în totalitate, cu condiția să nu numai să urmeze instrucțiunile, dar, de asemenea, pentru utilizatorul obișnuit face modificări în structura aplicațiilor care rulează: pentru acest lucru și ar putea avea nevoie de cunoștințe suplimentare, de exemplu, asociată cu utilizarea limbilor programare.

Nivelurile arhitecturii software-ului PC

Conceptul de "arhitectură a sistemelor informatice" al informaticii, în funcție de opiniile autorului său, poate fi interpretat în moduri diferite. O altă interpretare comună a termenului corespunzător implică corelarea sa cu nivelele software. În același timp, nu contează ce fel de sistem informatic sunt implementate în nivelurile software corespunzătoare.

În conformitate cu această abordare, arhitectura calculatorului ar trebui înțeleasă ca un set de diferite tipuri de date, operațiuni, caracteristicile software-ului utilizat pentru a menține funcționarea componentelor hardware ale computerului și pentru a crea condiții în care utilizatorul poate aplica aceste resurse în practică.

Arhitectura nivelurilor programului

Experții identifică următoarele arhitecturi de bază ale sistemelor informatice în contextul abordării înțelegerii termenului corespunzător:

• arhitectura logică digitală a soluției computaționale - de fapt, hardware- PC-uri sub formă de diferite module, celule, registre - de exemplu, situate în structura procesorului;
• microarhitectură la nivelul interpretării diverselor microprograme;
• arhitectura traducerii comenzilor speciale - la nivelul asamblorilor;
• arhitectura interpretării comenzilor corespunzătoare și implementarea acestora în codul de program, de înțeles pentru sistemul de operare;
• arhitectura de compilare, care permite modificarea codurilor de programe ale diferitelor tipuri de programe;
• arhitectura de limbi de nivel înalt, permițând adaptarea codurilor de program la rezolvarea sarcinilor specifice ale utilizatorilor.

Valoarea clasificării arhitecturii software

Desigur, această clasificare în contextul tratării acestui termen adecvat nivelurilor software poate fi foarte condiționată. Arhitectura calculatorului și proiectarea sistemelor informatice, în funcție de adaptabilitate și scop, pot necesita alte abordări ale dezvoltatorilor în clasificarea nivelurilor de software și, de fapt, să înțeleagă esența termenului în cauză.

În ciuda faptului că teoria de reprezentare a datelor și înțelegerea adecvată a acestora este de o mare importanță, deoarece contribuie la dezvoltarea unor abordări conceptuale mai eficiente de construirea diferitelor tipuri de calcul a infrastructurii, permite dezvoltatorilor să optimizeze soluțiile la solicitările utilizatorilor, pentru a rezolva probleme specifice.

rezumat

Deci, am definit esența termenului "arhitectura unui sistem informatic", cum poate fi privit în funcție de un anumit context. În conformitate cu una dintre definițiile tradiționale sub structura hardware corespunzătoare a arhitecturii PC-ului poate fi înțeleasă, ea predetermină nivelul de productivitate, specializare, cerințele de calificare pentru membrii. Această abordare implică clasificarea arhitecturi informatice moderne în 3 categorii principale - mainframe-uri, minicalculatoare, și PC (care, la rândul lor, pot fi, de asemenea, reprezentate de diverse specii de soluții de calcul).

De obicei, fiecare tip de aceste arhitecturi este conceput pentru a rezolva anumite sarcini. Mainframele și minicomputerele sunt cele mai des folosite în industrie. Cu ajutorul unui PC este de asemenea posibilă rezolvarea unei game largi de sarcini de producție, realizarea dezvoltării de inginerie - pentru aceasta se adaptează și arhitectura corespunzătoare a sistemelor informatice. Lucrările de laborator, experimentele științifice cu astfel de tehnici devin mai clare și mai eficiente.

O altă interpretare a termenului implică corelarea acestuia cu nivele specifice de software. În acest sens, arhitectura sistemelor informatice este un program de lucru care asigură funcționarea unui PC și creează, de asemenea, condiții pentru utilizarea puterii sale de calcul în practică pentru a rezolva anumite sarcini ale utilizatorilor.