Архітектура комп 'ютерної системи: класифікація та визначення

Архітектура комп 'ютерної системи: класифікація та визначення

Відповідно до поширеного в середовищі експертів підходу, комп 'ютерні системи за своєю архітектурою можуть відноситися:

  • до великих ЕВМ;
  • до міні-ЕВМ;
  • до персональних комп 'ютерів.

Слід зазначити, що ця класифікація обчислювальних рішень, відповідно до якої може визначатися архітектура комп 'ютерної системи, багатьма експертами визнається застарілою. Зокрема, ті ж персональні комп 'ютери сьогодні можуть підрозділюватися на велику кількість різновидів, дуже несхожих за призначенням і характеристиками.


Таким чином, у міру того як розвиваються комп 'ютерні системи, архітектура комп' ютера може бути класифікована з використанням мінливих критеріїв. Проте позначена схема вважається традиційною. Корисно буде розглянути її докладніше. Згідно з нею, перший тип ЕВМ - ті, що відносяться до архітектури великих машин.

Великі ЕВМ

Великі ЕВМ, або мейнфрейми, найчастіше використовуються в промисловості - як центри обробки даних по різних виробничих процесах. У них можуть бути інстальовані потужні, виключно високопродуктивні чіпи.

Розглянута архітектура комп 'ютерної системи може здійснювати до декількох десятків мільярдів обчислень на секунду. Коштують великі ЕВМ непорівнянно дорожче за інші системи. Як правило, їх обслуговування вимагає участі досить великої кількості людей, які мають необхідну кваліфікацію. У багатьох випадках їх робота здійснюється в рамках підрозділів, організованих в якості обчислювального центру підприємства.

Міні-ЕВМ

Архітектура обчислювальних систем і комп 'ютерних мереж на їх основі може бути представлена рішеннями, класифікованими як міні-ЕВМ. Загалом їх призначення може бути аналогічним, що і у випадку з мейнфреймами: дуже поширене застосування відповідного типу комп 'ютерів у промисловості. Але, як правило, їх використання властиве для відносно невеликих підприємств, середніх бізнесів, наукових організацій.

Сучасні міні-ЕВМ: можливості

У багатьох випадках застосування даних комп 'ютерів здійснюється якраз з метою ефективного управління внутрішньокорпоративними мережами. Таким чином, розглянуті рішення можуть використовуватися, зокрема, як високопродуктивні сервери. Вони також оснащені дуже потужними процесорами, такими як, наприклад, Xeon Phi від Intel. Даний чіп може працювати зі швидкістю більше 1 терафлопса. Відповідний процесор розрахований на виробництво за техпроцесом 22 нм і має пропускну здатність пам 'яті в значенні 240 ГБ/с5.

Персональні комп 'ютери

Наступний тип комп 'ютерної архітектури - ПК. Ймовірно, він є найпоширенішим. ПК не настільки потужні і високопродуктивні як мейнфрейми і мікро-ЕВМ, але в багатьох випадках здатні вирішувати завдання і в сфері промисловості, і в галузі науки, не кажучи про типові користувальницькі завдання, такі як запуск додатків та ігор.


Ще одна особливість, що характеризує персональні комп 'ютери, полягає в тому, що їхні ресурси можуть бути об' єднані. Обчислювальні потужності досить великої кількості ПК, таким чином, можуть бути співставні з продуктивністю комп 'ютерних архітектур вищого класу, але, звичайно, досягти їх рівнів номінально за допомогою ПК досить проблематично.

Проте архітектура комп 'ютерних систем, мереж на основі персональних комп' ютерів характеризується універсальністю, з точки зору реалізації в різних галузях, доступністю і масштабованістю.

Персональні комп 'ютери: класифікація

Як ми зазначили вище, ПК можуть бути класифіковані на велику кількість різновидів. Серед таких: десктопи, ноутбуки, планшети, КПК, смартфони - об 'єднуючі в собі ПК і телефони.

Як правило, найпотужнішими і продуктивними архітектурами володіють десктопи; найменш потужні - смартфони і планшети у зв 'язку з невеликими розмірами і необхідністю істотно зменшувати ресурси апаратних компонентів. Але багато з відповідних девайсів, особливо топових моделей, за швидкістю роботи, в принципі, можна порівняти з провідними моделями ноутбуків і бюджетними десктопами.

Зазначена класифікація ПК свідчить про їх універсальність: у тих чи інших різновидах вони можуть вирішувати типові задачі користувача, виробничі, наукові, лабораторні. ПО, архітектура комп 'ютерних систем відповідного типу в багатьох випадках адаптовані до використання пересічним громадянином, який не має спеціальної підготовки, яка може знадобитися людині, що працює з мейнфреймом або ж міні-ЕВМ.

Як встановити віднесення обчислювального рішення до ПК?

Головний критерій віднесення обчислювального рішення до ПК - факт його персональної орієнтованості. Тобто відповідного типу комп 'ютер розрахований, головним чином, на задіяння одним користувачем. Однак багато інфраструктурних ресурсів, до яких він звертається, носять незаперечно соціальний характер: це можна простежити на прикладі користування інтернетом. При тому що обчислювальне рішення персональне, практична ефективність у його залученні може фіксуватися лише в разі отримання людиною доступу до джерел даних, сформованих іншими людьми.

Класифікація ПЗ для комп 'ютерних архітектур: мейнфрейми і міні-ЕВМ

Поряд з класифікацією комп 'ютерів, розглянутою нами вище, існують також критерії віднесення до тих чи інших категорій програм, які інсталюються на відповідні типи обчислювальної техніки. Що стосується мейнфреймів і близьких їм за призначенням, а в деяких випадках і за продуктивністю міні-ЕВМ, то на них, як правило, реалізована можливість задіяння декількох операційних систем, адаптованих для вирішення конкретних виробничих завдань. Зокрема дані ОЗ можуть бути пристосовані до запуску різних засобів автоматизації, віртуалізації, впровадження промислових стандартів, інтеграції з різними видами ПЗ прикладного призначення.


Класифікація ПЗ: персональні комп 'ютери

Програми для звичайних ПК можуть бути представлені в різновидах, оптимізованих для вирішення, в свою чергу, користувальницьких завдань, а також тих виробничих, що не вимагають того рівня продуктивності, який характеризує мейнфрейми і міні-ЕВМ. Є, таким чином, програми для ПК промислові, наукові, лабораторні. ПЗ, архітектура комп 'ютерних систем відповідного типу залежить від конкретної галузі, в якій вони застосовуються, від передбачуваного рівня кваліфікації користувача: очевидно, що професійні рішення для промислового дизайну можуть бути не розраховані на людину, що має лише базові знання в галузі застосування комп 'ютерних програм.

Програми для ПК у тих чи інших різновидах мають у багатьох випадках інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, різну довідкову документацію. У свою чергу, потужності мейнфреймів і міні-ЕВМ можуть бути повною мірою використані за умови не тільки слідування інструкціям, але також і при регулярному внесенні користувачем змін до структури програм, що запускаються: для цього і можуть знадобитися додаткові знання, наприклад, пов 'язані з використанням мов програмування.

Рівні програмної архітектури ПК

Поняття "архітектура комп 'ютерних систем" підручник інформатики, залежно від поглядів його автора, може трактувати по-різному. Ще одна поширена інтерпретація відповідного терміну передбачає його співвіднесення з рівнями програмного забезпечення. При цьому не має принципового значення те, в якій конкретно обчислювальній системі відповідні рівні ПЗ реалізовані.

Згідно з цим підходом, під архітектурою комп 'ютера слід розуміти набір різних типів даних, операцій, характеристик програмного забезпечення, задіяного в цілях підтримки функціонування апаратних компонентів комп' ютера, а також створення умов, при яких користувач отримує можливість застосувати дані ресурси на практиці.

Архітектури програмних рівнів

Експерти виділяють такі основні архітектури комп 'ютерних систем в контексті розглянутого підходу до розуміння відповідного терміну:


  • цифрова логічна архітектура обчислювального рішення - фактично, апаратне забезпечення ПК у вигляді різних модулів, комірок, регістрів - наприклад, що знаходяться в структурі процесора;
  • мікроархітектура на рівні інтерпретації різних мікропрограм;
  • архітектура трансляції спеціальних команд - на рівні асемблера;
  • архітектура інтерпретації відповідних команд та їх реалізації в програмний код, зрозумілий операційній системі;
  • архітектура компіляції, що дозволяє вносити зміни в програмні коди тих чи інших видів ПЗ;
  • архітектура мов високого рівня, що дозволяють пристосувати програмні коди до вирішення конкретних завдань користувача.

Значення класифікації архітектури

Звичайно, ця класифікація в контексті розгляду даного терміну як відповідного рівням програмного забезпечення, може бути дуже умовною. Архітектура комп 'ютера і проектування комп' ютерних систем, залежно від їхньої технологічності і призначення, може вимагати інших підходів розробників у класифікації рівнів ПЗ, а також, власне, до розуміння сутності терміну, про який йдеться.

Незважаючи на те що дані подання теоретичні, їх адекватне розуміння має велике значення, оскільки сприяє розробці більш ефективних концептуальних підходів до вибудовування тих чи інших типів обчислювальної інфраструктури, дозволяє розробникам оптимізувати свої рішення до запитів користувачів, які вирішують конкретні завдання.

Резюме

Ще одне трактування терміну, про який йдеться, передбачає його співвіднесення з конкретними рівнями програмного забезпечення. У цьому сенсі архітектура комп 'ютерних систем - робоча програма, що забезпечує функціонування ПК, а також створює умови для використання його обчислювальних потужностей на практиці з метою вирішення тих чи інших користувальницьких завдань.