Компьютерное устройство

редактировать

Компьютер с программным обеспечением или прошивкой, специально разработанной для предоставления определенных вычислительных ресурсов

Cobalt Qube 3 - a com puter серверное устройство (2002, снято с производства)

A компьютерное устройство - это компьютер с программным обеспечением или микропрограммным обеспечением, специально разработанным для обеспечения определенных вычислений. ресурс. Такие устройства стали известны как бытовые приборы из-за схожести функций или управления с бытовым устройством, которое обычно закрыто и опечатано и не может обслуживаться пользователем или владельцем. Аппаратное и программное обеспечение поставляется как интегрированный продукт и даже может быть предварительно настроен перед доставкой клиенту, чтобы предоставить готовое решение для конкретного приложения. В отличие от компьютеров общего назначения , устройства обычно не предназначены для того, чтобы позволить клиентам изменять программное обеспечение и базовую операционную систему или гибко перенастраивать оборудование.

Другой формой устройства является виртуальное устройство, которое имеет функции, аналогичные выделенному аппаратному устройству, но распространяется как программный образ виртуальной машины для устройство с гипервизором.

Содержание

1 Обзор
2 Компромиссы подхода к компьютерным устройствам
3 Типы устройств
4 Потребительские устройства
5 Устройства в промышленной автоматизации
6 Внутренняя структура
7 См. Также
8 Ссылки
9 Внешние ссылки

Обзор

Традиционно программные приложения запускаются поверх универсальной операционной системы, который использует аппаратные ресурсы компьютера (в первую очередь память, дисковое хранилище, вычислительную мощность и пропускную способность сети) для удовлетворения вычислительных потребностей пользователя. Основная проблема традиционной модели связана со сложностью. Сложно интегрировать операционную систему и приложения с аппаратной платформой и сложно поддерживать ее впоследствии.

Благодаря жесткому ограничению вариантов аппаратного и программного обеспечения, устройство становится легко развертываемым и может использоваться без каких-либо обширных (или глубоких) знаний в области ИТ. Кроме того, при возникновении проблем и ошибок обслуживающему персоналу очень редко требуется их глубоко изучить, чтобы полностью разобраться в проблеме. Персоналу нужно просто обучиться работе с программным обеспечением для управления устройством, чтобы решить большинство проблем.

Во всех формах модели компьютерного устройства клиенты извлекают выгоду из простых операций. Устройство имеет ровно одну комбинацию аппаратного обеспечения, операционной системы и прикладного программного обеспечения, которое было предварительно установлено на заводе. Это избавляет клиентов от необходимости выполнять сложную работу по интеграции и значительно упрощает устранение неполадок. Фактически, эта характеристика «работы под ключ» является движущей силой, которую клиенты ищут при покупке техники.

Чтобы считаться устройством, (аппаратное) устройство должно быть интегрировано с программным обеспечением, и оба они поставляются в виде пакета. Это отличает устройства от «домашних» решений или решений, требующих сложной реализации интеграторами или реселлерами с добавленной стоимостью (VAR).

Аппаратный подход помогает разделить различные системы и приложения, например, в центре обработки данных. После того, как ресурс отделен, теоретически его можно также централизовать для совместного использования многими системами, централизованного управления и оптимизации, и все это без необходимости внесения изменений в любую другую систему.

Компромиссы подхода компьютерного устройства

Главный недостаток развертывания компьютерного устройства заключается в том, что, поскольку они предназначены для предоставления определенного ресурса, они чаще всего включают настраиваемую операционную систему, работающую на специализированном оборудовании, ни одна из которых вряд ли будет совместима с другими ранее развернутыми системами. Клиенты теряют гибкость.

Кто-то может полагать, что проприетарная встроенная операционная система или операционная система в приложении может сделать устройство более защищенным от обычных кибератак. Однако все наоборот. Безопасность посредством неизвестности - плохое решение, и устройства часто страдают от проблем безопасности, о чем свидетельствует распространение устройств IoT.

типов устройств

Устройство сетевой безопасности Niksun, которое используется армией США (2016)

Разнообразие компьютерных устройств отражает широкий спектр вычислительных ресурсов, которые они предоставляют приложениям. Некоторые примеры:

Устройства хранения: обеспечивают большие объемы хранения и дополнительную функциональность более высокого уровня (например: Зеркальное отображение диска и Чередование данных ) для нескольких подключенных систем с использованием прозрачная локальная парадигма.
Сетевые устройства: - это маршрутизаторы общего назначения, которые обеспечивают межсетевой экран защиту, Transport Layer Security ( TLS), обмен сообщениями, доступ к специализированным сетевым протоколам (например, ebXML Служба сообщений) и пропускная способность мультиплексирования для нескольких систем, которые они обслуживают.
Устройства резервного копирования и аварийного восстановления: компьютерные устройства, которые объединяют программное обеспечение резервного копирования и цели резервного копирования, иногда с гипервизорами для поддержки локального аварийного восстановления защищенных серверов. Они часто являются шлюзом к полноценному решению DRaaS.
Межсетевой экран - и Устройства безопасности: компьютерные устройства, предназначенные для защиты компьютерных сетей от нежелательного трафика.
IIoT и MES Устройства шлюза: Компьютерные устройства, предназначенные для двунаправленного преобразования данных между системами управления и корпоративными системами. Собственные встроенные микропрограммные приложения, работающие на устройстве, используют двухточечные соединения для преобразования данных между полевыми устройствами в их собственных протоколах автоматизации и MES системах через их API, ODBC или RESTful интерфейсы.
Устройства защиты от спама: для спама в электронной почте
Программные устройства: программное приложение это может быть объединено с операционной системой (JeOS), достаточной для ее работы на стандартном промышленном оборудовании или на виртуальной машине. По сути, это распространение программного обеспечения или микропрограммное обеспечение, на котором работает компьютерное устройство.
Устройства виртуальных машин: состоят из встроенной операционной системы в стиле гипервизора, работающей на аппаратном обеспечении устройства. Уровень гипервизора согласован с аппаратным обеспечением устройства и не может быть изменен заказчиком, но заказчик может загружать на устройство другие операционные системы и приложения в форме виртуальных машин.

Потребительские устройства

A Linksys беспроводной маршрутизатор, установленный на кабельном модеме Comcast в домашних условиях (2006)

Помимо развертывания в центрах обработки данных, многие компьютерные устройства напрямую используются широкой публикой. К ним относятся:

Потребитель подчеркивает необходимость простой установки и настройки устройства., и эксплуатации, при этом требуются небольшие технические знания или совсем не требуются.

Устройства в промышленной автоматизации

Задняя часть программируемого логического контроллера Siemens (2013)

Мир промышленной автоматизации богат устройствами. Эти устройства были усилены, чтобы выдерживать экстремальные температуры и вибрацию. Эти устройства также обладают широкими возможностями настройки, что позволяет настраивать их под самые разные приложения. Ключевые преимущества устройства в автоматизации:

Сокращение времени простоя - вышедшее из строя устройство обычно заменяется заменой COTS «готовой к продаже » и его задача быстро и легко перезагружается из резервной копии.
Высокая масштабируемость - устройства, как правило, представляют собой целевые решения для области предприятия или процесса. По мере изменения требований масштабируемость достигается за счет установки другого устройства. Концепции автоматизации легко тиражируются на предприятии за счет стандартизации устройств для выполнения необходимых задач, в отличие от разработки индивидуальных схем автоматизации для каждой задачи.
Низкая совокупная стоимость владения (общая стоимость владения ) - устройства разрабатываются, тестируются и поддерживаются поставщиками продуктов для автоматизации и проходят гораздо более широкий уровень тестирования качества, чем индивидуально разработанные решения для автоматизации. Использование устройств в автоматизации снижает уровень тестирования, необходимого для каждого отдельного приложения.
Сокращение времени разработки - устройства выполняют определенные функции, и, хотя они легко настраиваются, они обычно самодокументируются. Это позволяет передавать решения на основе устройств от инженера к инженеру с минимальной потребностью в обучении и документации.

Типы устройств автоматизации:

ПЛК (программируемый логический контроллер) - Программируемые логические контроллеры - это устройства, которые обычно используются для дискретного управления и предлагают широкий спектр опций ввода и вывода. Они настраиваются с помощью стандартных языков программирования, таких как IEC-1131.
SLC (одноконтурный контроллер) - Одноконтурные контроллеры - это устройства, которые контролируют входную переменную и влияют на изменение управляющего выхода ( управляемой переменной), чтобы удерживать входную переменную на уровне уставки.
PAC (программируемый контроллер автоматизации) - Программируемые контроллеры автоматизации - это устройства, которые воплощают свойства как ПЛК, так и SLC, позволяя интегрировать как аналоговое, так и дискретное управление.
Универсальный шлюз - устройство универсальный шлюз может обмениваться данными с различными устройствами через соответствующие протоколы связи и будет влиять на транзакции данных между ними. Это становится все более важным, поскольку производство стремится улучшить маневренность, качество, производительность, производственные затраты и сократить время простоя за счет улучшенной связи M2M (машина-машина ).
EATM (модули транзакций корпоративного устройства) - Модули транзакций корпоративных устройств - это устройства, которые влияют на транзакции данных от систем автоматизации производственного процесса до бизнес-систем предприятия. Они взаимодействуют с оборудованием производственного цеха через различные протоколы автоматизации от поставщиков и взаимодействуют с бизнес-системами через протоколы связи с базами данных, такие как JMS (Java Message Service ) и SQL (язык структурированных запросов ).

Внутренняя структура

Существует несколько шаблонов проектирования, принятых поставщиками компьютерных устройств, некоторые из которых показаны ниже. Поскольку вся концепция устройства основывается на хранении таких деталей реализации вдали от конечного пользователя, он трудно сопоставить эти шаблоны с конкретными устройствами, особенно потому, что они могут изменяться и изменяются, не влияя на внешние возможности или производительность.

Специальный чип - поставщик создает ASIC без какого-либо отдельного "программного обеспечения" "или операционная система. Устройство имеет ограниченный интерфейс, обычно терминальная консоль или веб-интерфейс, что позволяет ИТ-персоналу выполнять некоторую базовую настройку. Производитель часто предоставляет какой-либо способ доступа к более глубоким механизмам настройки. Azul Systems 'Vega 3 Java Compute Appliance является примером; специальные аппаратные модификации чипа позволяют масштабировать приложение Java.
Специальное программное ядро - поставщик использует или создает универсальный компьютер и разрабатывает новую операционную систему, которая интегрирует приложение в операционную систему. Cisco IOS является примером; Unix-подобная операционная система имеет встроенные функции межсетевого экрана и команды настройки сети / межсетевого экрана. Иногда устройство также запечатано, поэтому у потребителя нет доступа для переустановки операционной системы или ее замены другой операционной системой. Потребитель также может быть ограничен небольшой группой команд конфигурации, в то время как более подробные и низкоуровневые функции операционной системы доступны только поставщику. Чем больше применяется этот "заблокированный" подход, тем ближе этот тип устройства становится похожим на устройство ASIC.
Специализированное приложение - используются стандартные компьютеры и операционные системы, но пользователь Интерфейс и «бокс» спроектированы таким образом, чтобы пользователь не мог получить доступ к чему-либо на компьютере, кроме интерфейса приложения, созданного поставщиком. Поскольку лежащая в основе вычислительная архитектура заблокирована и практически невидима, становится трудно понять, что устройство действительно функционирует поверх общего оборудования и операционных систем. Linux и, в меньшей степени, BSD, стали предпочтительной операционной системой для этого типа устройств. В последнее время термин программное обеспечение также используется для описания такой предварительно упакованной комбинации черного ящика.
Виртуальное устройство - здесь само оборудование полностью исчезло и стало так называемым виртуальное устройство (также известное как виртуальное программное устройство), использующее любую из нескольких технологий виртуальных машин. В этой виртуальной машине, по сути, находится тот же стек программного обеспечения плюс операционная система, что и в альтернативе «специализированного приложения».

Иногда эти методы смешиваются. Например, устройство VPN может содержать программный брандмауэр ограниченного доступа, работающий в Linux, с ASIC шифрования для ускорения доступа к VPN.

Некоторые компьютерные устройства используют твердотельное хранилище, в то время как другие используют жесткий диск для загрузки операционной системы. Опять же, эти два метода могут быть смешаны: сервер печати ASIC может разрешить дополнительный жесткий диск для очереди заданий, или устройство на базе Linux может кодировать Linux в прошивке, так что жесткий диск не нужен для загрузить операционную систему.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки