Maskinvarearkitektur - Hardware architecture
I ingeniørfag refererer maskinvarearkitektur til identifisering av et systems fysiske komponenter og deres innbyrdes forhold. Denne beskrivelsen, ofte kalt en maskinvaredesignmodell , lar maskinvaredesignere forstå hvordan komponentene deres passer inn i en systemarkitektur og gir programvarekomponentdesignere viktig informasjon som trengs for programvareutvikling og integrering. Klar definisjon av en maskinvarearkitektur gjør at de ulike tradisjonelle ingeniørfagene (f.eks. Elektro- og maskinteknikk) kan jobbe mer effektivt sammen for å utvikle og produsere nye maskiner, enheter og komponenter.
Maskinvare er også et uttrykk som brukes innen datateknikkindustrien for å eksplisitt skille ( elektronisk datamaskin ) maskinvare fra programvaren som kjører på den. Men maskinvare, innen automatiserings- og programvareingeniørfagene , trenger ikke bare å være en datamaskin av noe slag. En moderne bil kjører langt mer programvare enn Apollo -romfartøyet. Moderne fly kan ikke fungere uten å kjøre titalls millioner datamaskininstruksjoner innebygd og distribuert i hele flyet og bosatt i både standard datamaskinvare og i spesialiserte hardward -komponenter som IC -kablede logikkporter, analoge og hybride enheter og andre digitale komponenter. Behovet for effektivt å modellere hvordan separate fysiske komponenter kombineres for å danne komplekse systemer, er viktig over et bredt spekter av applikasjoner, inkludert datamaskiner, personlige digitale assistenter (PDAer), mobiltelefoner, kirurgisk instrumentering, satellitter og ubåter.
Maskinvarearkitektur er representasjonen av et konstruert (eller skal konstrueres ) elektronisk eller elektromekanisk maskinvaresystem, og prosessen og disiplinen for effektiv implementering av design (er) for et slikt system. Det er vanligvis en del av et større integrert system som omfatter informasjon , programvare og prototyping av enheter .
Det er en representasjon fordi den brukes til å formidle informasjon om de relaterte elementene som består av et maskinvaresystem, forholdet mellom disse elementene og reglene som regulerer disse relasjonene.
Det er en prosess fordi det er foreskrevet en trinnsekvens for å produsere eller endre arkitekturen, og/eller et design fra den arkitekturen, av et maskinvaresystem i et sett med begrensninger.
Det er en disiplin fordi en mengde kunnskap brukes til å informere utøvere om den mest effektive måten å designe systemet innenfor et sett med begrensninger.
En maskinvarearkitektur er først og fremst opptatt av de interne elektriske (og sjeldnere de mekaniske ) grensesnittene mellom systemets komponenter eller delsystemer , og grensesnittet mellom systemet og dets ytre miljø, spesielt enhetene som drives av eller de elektroniske skjermer som vises av en bruker . (Dette sistnevnte, spesielle grensesnittet, er kjent som datamaskinens menneskelige grensesnitt , AKA menneskelige datamaskingrensesnitt eller HCI ; tidligere kalt menneske-maskin-grensesnittet.) Integrerte krets (IC) -designere driver nåværende teknologier til innovative tilnærminger for nye produkter. Derfor blir flere lag med aktive enheter foreslått som en enkelt brikke, noe som åpner muligheter for forstyrrende mikroelektronisk, optoelektronisk og ny mikroelektromekanisk maskinvareimplementering.
Bakgrunn
Før ankomsten av digitale datamaskiner brukte elektronikk og andre ingeniørdisipliner begrepene system og maskinvare slik de fortsatt brukes i dag. Imidlertid, med ankomsten av digitale datamaskiner på scenen og utviklingen av programvareteknikk som en egen disiplin, var det ofte nødvendig å skille mellom konstruerte maskinvareartifakter , programvareartifakter og de kombinerte artefaktene.
En programmerbar maskinvareartifakt eller maskin som mangler dataprogram er impotent; selv om en programvare -artefakt eller et program er like impotent, med mindre den kan brukes til å endre de sekvensielle tilstandene til en egnet (maskinvare) maskin. Imidlertid kan en maskinvaremaskin og dens programmering utformes for å utføre et nesten ubegrenselig antall abstrakte og fysiske oppgaver. Innen datamaskin- og programvareteknikkdisipliner (og ofte andre ingeniørdisipliner, for eksempel kommunikasjon), kom begrepene maskinvare, programvare og system til å skille mellom maskinvaren som kjører et dataprogram , programvaren og maskinvareenheten komplett med programmet.
Den maskinvare ingeniør eller arkitekt for (mer eller mindre) utelukkende med maskinvareenheten; de programvare ingeniør eller arkitekt for (mer eller mindre) utelukkende med programmet; og systemingeniøren eller systemarkitekten er ansvarlig for å se at programmeringen er i stand til å kjøre på riktig måte i maskinvareenheten, og at systemet som består av de to enhetene, er i stand til riktig å samhandle med sitt eksterne miljø, spesielt brukeren, og utføre sine tiltenkt funksjon.
En maskinvarearkitektur er altså en abstrakt representasjon av en elektronisk eller en elektromekanisk enhet som er i stand til å kjøre et fast eller endringsbart program.
En maskinvarearkitektur inkluderer vanligvis en eller annen form for analog, digital eller hybrid elektronisk datamaskin , sammen med elektroniske og mekaniske sensorer og aktuatorer. Maskinvare utforming kan sees på som en 'partisjone ordning ,' eller algoritme , som vurderer alle systemets nåværende og forventede brukskrav og ordner de nødvendige maskinvarekomponenter til en gjennomførbar sett av rent avgrenset delsystemer uten flere deler enn det som er nødvendig. Det vil si at det er en oppdelingsordning som er eksklusiv, inkluderende og uttømmende . Et hovedformål med partisjoneringen er å arrangere elementene i maskinvaredelsystemene slik at det er et minimum av elektriske tilkoblinger og elektronisk kommunikasjon nødvendig blant dem. Både i programvare og maskinvare har et godt undersystem en tendens til å bli sett på som et meningsfylt " objekt ". Videre gir en tydelig fordeling av brukerkrav til arkitekturen (maskinvare og programvare) et effektivt grunnlag for valideringstester av brukerens krav i det innebygde systemet.
Se også
- Datastøttet produksjon (CAM)
- Elektronisk designautomatisering (EDA)
- Elmer FEM solver
- Endelig elementanalyse
- Maskinvarearkitekt
- Integrert krets (IC)
- System-on-a-chip (SoC)
- Veldig stor integrasjon (VLSI)
- VHSIC Hardware Description Language (VHDL)
- Teknologi CAD (TCAD)
- Open Cascade Technology
- ASIC
- Åpen kildevare -maskinvare