Arquitectura do sistema informático: clasificación e definición

Pódense clasificar solucións informáticas modernas, en función da súa atribución a unha arquitectura particular. Pero que pode ser? Cales son as principais aproximacións para comprender este termo?

A arquitectura dos sistemas informáticos como un conxunto de compoñentes de hardware

Cal é a esencia do concepto de "arquitectura de sistemas informáticos"? Polo termo axeitado, en primeiro lugar, pódese entender un conxunto de compoñentes electrónicos, dos cales consiste un PC, interactuando nun determinado algoritmo empregando diferentes tipos de interfaces.

Os principais compoñentes que forman parte do sistema informático:

• Dispositivo de entrada;
• Chipset de computación principal;
• Dispositivos para almacenamento de datos;
• Componentes para emitir información.

Á súa vez, cada un dos compoñentes marcados pode incluír un gran número de dispositivos separados. Por exemplo, o chipset de computación principal pode incluír un procesador, un chipset na tarxeta nai, un módulo de procesamento gráfico. Neste caso, o mesmo procesador pode consistir noutros compoñentes: por exemplo, o kernel, o caché, os rexistros.

Proceder, de feito, da estrutura de compoñentes de hardware específicos da PC, determínase a arquitectura do sistema informático. Consideremos os criterios básicos segundo os cales poden clasificarse esas ou outras solucións informáticas.

Clasificación de sistemas informáticos

De acordo co enfoque común no ámbito experto, os sistemas informáticos na súa arquitectura poden incluír:

• Ao mainframe;
• A un minicomputador;
• A ordenadores persoais.

Nótese que esta clasificación de solucións informáticas, segundo a cal se pode determinar a arquitectura do sistema informático, é recoñecida por moitos expertos como desactualizados. En particular, as mesmas computadoras persoais actuais poden dividirse nun gran número de variedades, moi diferentes en propósito e características.

Así, a medida que se desenvolven os sistemas informáticos, a arquitectura da computación pode clasificarse mediante criterios cambiantes. Con todo, este esquema considérase tradicional. Será útil considerar isto con máis detalle. De acordo con el, o primeiro tipo de computadora -es que pertencen á arquitectura de grandes máquinas.

Grandes computadoras

Grandes computadoras ou mainframes son máis usados na industria como centros de datos para diversos procesos de produción. Pódense instalar fichas potentes e de alto rendemento.

A arquitectura do sistema informático en cuestión pode realizarse ata varias decenas de miles de millóns de cálculos por segundo. As grandes computadoras son incomparabelmente máis caras que outros sistemas. Como norma xeral, o seu mantemento require a participación dun número bastante elevado de persoas que teñan a cualificación necesaria. En moitos casos, o seu traballo realízase dentro das unidades organizadas como un centro informático da empresa.

Mini-ordenador

A arquitectura de sistemas informáticos e redes informáticas na súa base pode ser representada por solucións clasificadas como mini-computadora. En xeral, o seu propósito pode ser o mesmo que no caso dos mainframes: é moi común usar o tipo de computador apropiado na industria. Pero, como regra, o seu uso é típico para empresas relativamente pequenas, medianas empresas, organizacións científicas.

Mini-computadoras modernas: oportunidades

En moitos casos, o uso destes computadores realízase só para administrar con eficacia as redes de intranet. Así, as solucións consideradas poden ser utilizadas, en particular, como servidores de alto rendemento. Tamén están equipados con procesadores moi potentes, como, por exemplo, Xeon Phi de Intel. Este chip pode funcionar a unha velocidade de máis de 1 teraflops. O procesador correspondente está deseñado para a produción nunha tecnoloxía de proceso de 22 nm e ten un ancho de banda de memoria de 240 GB / s5.

Ordenadores persoais

O seguinte tipo de arquitectura informática é unha PC. Probablemente sexa o máis común. As compucións non son tan potentes e de alto rendemento como os mainframes e as microcomputadoras, pero en moitos casos son capaces de resolver tarefas no campo da industria e as ciencias, sen mencionar tarefas típicas dos usuarios como o lanzamento de aplicacións e xogos.

Outra característica notable que caracteriza ás computadoras persoais é que os seus recursos poden combinarse. O poder informático dun número suficientemente grande de PCs pode ser comparable ao rendemento de arquitecturas de computador de gama alta, pero, obviamente, alcanzar os seus niveis nominalmente cunha PC é moi problemático.

Non obstante, a arquitectura de sistemas informáticos e redes baseadas en ordenadores persoais caracterízase pola universalidade, en termos de implementación en diversas industrias, accesibilidade e escalabilidade.

Ordenadores persoais: clasificación

Como comentamos anteriormente, as PCs poden clasificarse nun gran número de variedades. Entre elas: ordenadores de sobremesa, ordenadores portátiles, tabletas, PDAs, teléfonos intelixentes, combinando ordenadores e teléfonos.

Como regra xeral, as arquitecturas máis potentes e produtivas son escritorios; O menos potente: teléfonos intelixentes e tabletas debido ao pequeno tamaño e á necesidade de reducir significativamente os recursos dos compoñentes de hardware. Pero moitos dos dispositivos correspondentes, especialmente os mellores modelos, en termos de velocidade, en principio, son comparables cos principais modelos de ordenadores portátiles e escritorios de orzamento.

A clasificación marcada das PCs indica a súa universalidade: en certas variedades poden resolver tarefas típicas de usuario, produción, científico, laboratorio. O software, a arquitectura de sistemas informáticos do tipo apropiado é, en moitos casos, adaptada ao uso por un cidadán común que non ten a formación especial que unha persoa que traballa cun mainframe ou un minicomputador pode necesitar.

Como determinar a asignación dunha solución computacional a un PC?

O principal criterio para asignar unha solución computacional a un PC é o feito da súa orientación persoal. É dicir, o tipo de computadora correspondente está deseñado principalmente para o uso dun usuario. Non obstante, moitos dos recursos de infraestrutura aos que se dirixe son de indubidablemente natureza social: isto pode remontarse ao exemplo de uso de Internet. Mentres a solución informática é persoal, a eficacia práctica no seu uso só se pode rexistrar se unha persoa ten acceso a fontes de datos formadas por outras persoas.

Clasificación de software para arquitecturas computacionais: computadoras xerais e minicomputadores

Xunto coa clasificación das computadoras consideradas anteriormente, tamén hai criterios para clasificar os programas que se instalan nos tipos de computadores apropiados. No que se refire aos mainframes e aos seus máis próximos a propósito e, nalgúns casos, tamén pola execución dunha mini-computadora, realízanse, en xeral, a posibilidade de utilizar varios sistemas operativos adaptados para a resolución de tarefas de produción específicas. En particular, estes datos de SO poden ser adaptados para lanzar varias ferramentas de automatización, virtualización, implementación de estándares da industria, integración con varios tipos de aplicacións de software.

Clasificación de software: ordenadores persoais

Os programas para ordenadores comúns pódense presentar en versións optimizadas para resolver, á súa vez, as tarefas dos usuarios, así como aquelas que non precisan o nivel de rendemento que caracteriza os mainframes e os minicomputadores. Hai, xa que logo, programas para PC industrial, científico, de laboratorio. O software, a arquitectura dos sistemas informáticos do tipo axeitado depende da industria específica na que se poidan aplicar, desde o nivel prospectivo da habilidade do usuario: é obvio que as solucións profesionais para o deseño industrial non poden ser deseñadas para unha persoa que só teña coñecementos básicos sobre o uso de programas informáticos.

Os programas para PC dun xeito ou outra teñen en moitos casos unha interface intuitiva, varias documentación de referencia. Pola súa banda, as capacidades do mainframe e mini-mainframe pódense utilizar completamente, sempre que non só se seguen as instrucións, senón tamén cos cambios regulares realizados polo usuario na estrutura dos programas lanzados: para iso, pode necesitarse coñecemento adicional, por exemplo, relacionado co uso de idiomas Programación.

Nivel de arquitectura de software para PC

O concepto de "libro de texto de arquitectura de sistemas informáticos", de acordo coas opinións do seu autor, pode interpretarse de maneira diferente. Outra interpretación común do termo correspondente implica a súa correlación cos niveis do software. Ao mesmo tempo, non importa o tipo de sistema informático que se poñen en práctica os niveis de software correspondentes.

De acordo con este enfoque, a arquitectura informática debe entenderse como un conxunto de diferentes tipos de datos, operacións, características do software utilizado para manter o funcionamento dos compoñentes de hardware da computadora, así como crear as condicións nas que o usuario pode aplicar estes recursos na práctica.

Arquitecturas de nivel de software

Os expertos identifican as seguintes arquitecturas principais de sistemas informáticos no contexto da aproximación á comprensión do termo correspondente:

• Arquitectura lóxica dixital da solución informática - de feito, o hardware da PC en forma de varios módulos, celas, rexistros, por exemplo, situados na estrutura do procesador;
• Microarquitectura a nivel de interpretación de varios microprogramas;
• Arquitectura de tradución de comandos especiais - a nivel de ensamblador;
• Arquitectura da interpretación dos comandos relevantes ea súa implementación no código do programa, comprensible para o sistema operativo;
• A arquitectura de compilación, que permite facer cambios nos códigos de programas destes ou outros tipos de software;
• Arquitectura de idiomas de alto nivel, que permite adaptar os códigos de programa á solución de tarefas específicas dos usuarios.

O valor da clasificación da arquitectura de software

Por suposto, esta clasificación no contexto de considerar este termo como correspondente aos niveis de software pode ser moi condicional. A arquitectura informática eo deseño de sistemas informáticos, dependendo da súa adaptabilidade e designación, poden requirir outros enfoques dos desenvolvedores na clasificación dos niveis de software e, de feito, para comprender a esencia do termo en cuestión.

A pesar de que estas representacións son teóricas, o seu entendemento adecuado é de grande importancia, xa que contribúe ao desenvolvemento de enfoques conceptuais máis eficaces para a construción de determinados tipos de infraestruturas informáticas, permite aos desenvolvedores optimizar as súas solucións ás necesidades dos usuarios que resolven problemas específicos.

Resumo

Así que definimos a esencia do termo "arquitectura dun sistema informático", como se pode ver segundo un contexto particular. De acordo cunha das definicións tradicionais, baixo a arquitectura adecuada pode entenderse a estrutura de hardware da PC, predeterminando o nivel do seu desempeño, especialización, requisitos para a cualificación dos usuarios. Este enfoque implica a clasificación de arquitecturas modernas en tres categorías principais: mainframes, minicomputadores e PC (que, á súa vez, tamén poden estar representados por varios tipos de solucións informáticas).

Como regra xeral, cada tipo destas arquitecturas está deseñado para resolver certas tarefas. Os marcos xerais e minicomputadores úsanse máis frecuentemente na industria. Coa axuda dun PC tamén é posible resolver un amplo abano de tarefas de produción, realizar un desenvolvemento de enxeñaría; por iso, tamén se adapta a arquitectura correspondente de sistemas informáticos. No traballo de laboratorio, os experimentos científicos con esta técnica fanse máis claros e efectivos.

Outra interpretación do termo en cuestión implica a súa correlación con niveis específicos de software. Neste sentido, a arquitectura dos sistemas informáticos é un programa de traballo que garante o funcionamento da PC e tamén crea as condicións para o uso do seu poder informático na práctica para resolver tarefas específicas dos usuarios.