Аппаратная архитектура - Hardware architecture

Эта статья об аппаратной архитектуре; этот термин относится к архитектурному проекту физического устройства или системы, часто состоящего из аппаратного и программного обеспечения. Для других целей см., Например, Компьютерная архитектура, Компьютерное железо или же Архитектура (значения).
An ортографически проецируется диаграмма F-117A Nighthawk.
Самолет F-117 проводит тренировочные бомбардировки с использованием Бомбы с лазерным наведением ГБУ-27.

В машиностроении, аппаратная архитектура относится к идентификации физических компонентов системы и их взаимосвязей. Это описание, часто называемое модель конструкции оборудования, позволяет разработчикам оборудования понять, как их компоненты вписываются в архитектуру системы, и предоставляет разработчикам компонентов программного обеспечения важную информацию, необходимую для разработки и интеграции программного обеспечения. Четкое определение архитектуры аппаратного обеспечения позволяет различным традиционным инженерным дисциплинам (например, электротехнике и машиностроению) более эффективно работать вместе для разработки и производства новых машин, устройств и компонентов.[1]

Аппаратное обеспечение также является выражением, используемым в компьютерной индустрии для явного различения (электронный компьютер ) оборудование из программного обеспечения что на нем работает. Но аппаратное обеспечение, в пределах автоматизация и программная инженерия дисциплины, не обязательно быть просто каким-то компьютером. Современный автомобиль работает намного больше программного обеспечения чем космический корабль Аполлон. Кроме того, современный самолет не может функционировать без выполнения десятков миллионов компьютерных инструкций, встроенных и распределенных по всему самолету и находящихся как в стандартном компьютерном оборудовании, так и в специализированных жестких компонентах, таких как проводные логические вентили IC, аналоговые и гибридные устройства и другие цифровые компоненты. Потребность в эффективном моделировании того, как отдельные физические компоненты объединяются в сложные системы, важна для широкого круга приложений, включая компьютеры, карманные персональные компьютеры (КПК), сотовые телефоны, хирургические инструменты, спутники и подводные лодки.

Аппаратная архитектура - это представление спроектированного (или быть спроектированным) электронная или электромеханическая аппаратная система, а также процесс и дисциплина для эффективной реализации дизайн (s) для такой системы. Как правило, это часть более крупной интегрированной системы, охватывающей Информация, программного обеспечения, и устройство прототипирование.[2]

Это представление потому что он используется для передачи информации о связанных элементы включая аппаратную систему, отношения между этими элементами и правила регулирующие эти отношения.

Электропривод многооборотный с органами управления.

Это процесс потому что последовательность шагов предписана для создания или изменения архитектуры и / или проекта на основе этой архитектуры аппаратной системы в пределах набора ограничений.

Это дисциплина потому что совокупность знаний используется для информирования практиков о наиболее эффективном способе разработки системы с учетом набора ограничений.

Аппаратная архитектура в первую очередь связана с внутренними электрическими (и, реже, механический ) интерфейсы среди системы составные части или же подсистемы, а интерфейс между системой и ее внешней средой, особенно устройствами, управляемыми или электронными дисплеями, просматриваемыми Пользователь. (Последний, особый интерфейс, известен как компьютерный человеческий интерфейс, AKA человеко-машинный интерфейс, или HCI; ранее назывался человеко-машинным интерфейсом.)[3] Разработчики интегральных схем (ИС) внедряют современные технологии в инновационные подходы к новым продуктам. Следовательно, несколько уровней активных устройств предлагаются в виде единого чипа, что открывает возможности для прорывной реализации микроэлектроники, оптоэлектроники и нового микроэлектромеханического оборудования.[4][5]

Фон

Пример аппаратной архитектуры, которая интегрирована как портативное медицинское устройство для сахарный диабет мониторинг.
Подводная лодка макет, с подробной спецификацией оборудования и функционалом.

До появления цифровых компьютеров в электронике и других инженерных дисциплинах использовались термины «система» и «оборудование» в том виде, в котором они используются до сих пор. Однако с появлением цифровых компьютеров и развитием программной инженерии как отдельной дисциплины часто возникала необходимость проводить различие между инженерными аппаратное обеспечение артефакты, программного обеспечения артефакты и комбинированные артефакты.

А программируемый аппаратный артефакт или машина, не имеющая своей компьютерной программы, бессильна; даже как программный артефакт или программа одинаково бессильны, если их нельзя использовать для изменения последовательных состояний подходящей (аппаратной) машины. Однако аппаратная машина и ее программирование могут быть разработаны для выполнения почти неограниченного числа абстрактных и физических задач. В рамках дисциплин компьютерной и программной инженерии (и, часто, других инженерных дисциплин, таких как связь) термины аппаратное обеспечение, программное обеспечение и система стали различать оборудование, на котором работает компьютерная программа, программное обеспечение и аппаратное устройство вместе с его программой.

В аппаратное обеспечение инженер или архитектор имеет дело (более или менее) исключительно с аппаратным устройством; то программного обеспечения инженер или архитектор занимается (более или менее) исключительно программой; и системы инженер или системный архитектор отвечает за обеспечение возможности правильного выполнения программ в аппаратном устройстве и за то, что система, состоящая из двух объектов, способна должным образом взаимодействовать со своей внешней средой, особенно с пользователем, и выполнять предназначенную для нее функцию.

Таким образом, аппаратная архитектура - это абстрактное представление электронного или электромеханического устройства, способного запускать фиксированную или изменяемую программу.[6][7]

Аппаратная архитектура обычно включает в себя некоторую форму аналогового, цифрового или гибридного электронного компьютера, а также электронных и механических датчиков и исполнительных механизмов. Аппаратный дизайн можно рассматривать как `` разбиение на разделы ''. схема,' или же алгоритм, который учитывает все текущие и прогнозируемые требования системы и собирает необходимые аппаратные компоненты в работоспособный набор чисто ограниченный подсистемы не больше деталей, чем требуется. То есть это эксклюзивная, включающая и исчерпывающий. Основная цель разделения состоит в том, чтобы расположить элементы в подсистемах оборудования так, чтобы между ними было минимум электрических соединений и электронных коммуникаций. Как в программном, так и в аппаратном обеспечении хорошая подсистема обычно рассматривается как значимая "объект. "Кроме того, четкое распределение требований пользователей к архитектуре (аппаратному и программному обеспечению) обеспечивает эффективную основу для валидационные испытания требований пользователя в встроенной системе.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Rai, L .; Канг, С.Дж. (2008). «Основанная на правилах модульная программно-аппаратная архитектура для многофигурных роботов с использованием идентификации и выбора динамического поведения в реальном времени». Системы, основанные на знаниях. 21 (4): 273–283. Дои:10.1016 / j.knosys.2007.05.008.
  2. ^ Фрэмптон, К.Д., Мартин, С.Е. И Минор, К. (2003). «Масштабирование акустического потока для применения в микрожидкостных устройствах». Прикладная акустика. 64 (7): 681–692. Дои:10.1016 / S0003-682X (03) 00005-7.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ Брунелли, К., Гарсия, Ф. и Нурми, Дж. (2008). «Крупнозернистая реконфигурируемая архитектура для мультимедийных приложений с возможностью вычисления подслов». Журнал обработки изображений в реальном времени. 3 (1–2): 21–32. Дои:10.1007 / s11554-008-0071-3.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  4. ^ Кейл, Т.С., Лу, Ж.-К. И Гутманн, Р.Дж. (2008). «Трехмерная интеграция в микроэлектронике: мотивация, обработка и термомеханическое моделирование». Химико-инженерные коммуникации. 195 (8): 847–888. Дои:10.1080/00986440801930302.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ Кавальканти, А., Ширинзаде, Б., Чжан, М., Кретли, Л.С. (2008). «Аппаратная архитектура нанороботов для медицинской защиты». Датчики. 8 (5): 2932–2958. Дои:10,3390 / с8052932. ЧВК  3675524. PMID  27879858.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Ассиф, Д., Химел, Р., Грэджовер, Ю. (1988). «Новое электромеханическое устройство для измерения точности межокклюзионных записей». Журнал ортопедической стоматологии. 59 (6): 672–676. Дои:10.1016/0022-3913(88)90380-0. PMID  3165452.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ Циммерманн М., Волден Т., Кирштейн К.-У., Хафизович С., Лихтенберг Дж., Бранд О. и Хирлеманн А. (2008). «Архитектура интегрированной системы на основе CMOS для статического консольного массива». Датчики и исполнительные механизмы B: химические. 131 (1): 254–264. Дои:10.1016 / j.snb.2007.11.016.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)