Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
В инженерной области аппаратная архитектура относится к идентификации физических компонентов системы и их взаимосвязей. Это описание, часто называемое моделью аппаратного проектирования, позволяет разработчикам аппаратного обеспечения понять, как их компоненты вписываются в архитектуру системы, и предоставляет разработчикам программного обеспечения важную информацию, необходимую для разработки и интеграции программного обеспечения. Четкое определение аппаратной архитектуры позволяет различным традиционным инженерным дисциплинам (например, электротехнике и машиностроению) более эффективно взаимодействовать при разработке и производстве новых машин, устройств и компонентов. Термин "аппаратное обеспечение" также используется в компьютерной индустрии для четкого разграничения аппаратного обеспечения (электронных компьютеров) и программного обеспечения, работающего на нем. Однако в областях автоматизации и разработки программного обеспечения аппаратное обеспечение не обязательно должно быть компьютером в традиционном понимании. Современный автомобиль управляется гораздо большим объемом программного обеспечения, чем космический корабль "Аполлон". Кроме того, современные самолеты не могут функционировать без выполнения десятков миллионов компьютерных инструкций, встроенных и распределенных по всему самолету и размещенных как в стандартном компьютерном оборудовании, так и в специализированных аппаратных компонентах, таких как интегральные схемы с логическими элементами, аналоговые и гибридные устройства, а также другие цифровые компоненты. Важность эффективного моделирования объединения отдельных физических компонентов в сложные системы проявляется в широком спектре приложений, включая компьютеры, персональные цифровые помощники (PDA), мобильные телефоны, хирургические инструменты, спутники и подводные лодки. Аппаратная архитектура – это представление спроектированной (или проектируемой) электронной или электромеханической аппаратной системы, а также процесс и дисциплина для эффективной реализации проектов для такой системы. Обычно она является частью более крупной интегрированной системы, включающей информацию, программное обеспечение и прототипирование устройств. Это представление, поскольку оно используется для передачи информации об элементах, составляющих аппаратную систему, об их взаимосвязях и о правилах, регулирующих эти взаимосвязи. Это процесс, поскольку для создания или изменения архитектуры и/или проекта аппаратной системы в рамках заданных ограничений предусмотрена последовательность шагов. Это дисциплина, поскольку совокупность знаний используется для информирования специалистов о наиболее эффективном способе проектирования системы в рамках заданных ограничений. Аппаратная архитектура в первую очередь связана с внутренними электрическими (и реже механическими) интерфейсами между компонентами или подсистемами системы, а также с интерфейсом между системой и ее внешней средой, особенно с устройствами, управляемыми пользователем, или с электронными дисплеями, которые пользователь видит. (Этот последний, специализированный интерфейс известен как интерфейс "компьютер-человек", также известный как человеко-компьютерный интерфейс или HCI; ранее назывался интерфейсом "человек-машина".) Разработчики интегральных схем внедряют современные технологии в инновационные подходы к созданию новых продуктов. Следовательно, предлагается создание многослойных активных устройств на одном чипе, что открывает возможности для революционных микроэлектронных, оптоэлектронных и новых микроэлектромеханических аппаратных решений.
In engineering, hardware architecture refers to the identification of a system's physical components and their interrelationships. This description, often called a hardware design model, allows hardware designers to understand how their components fit into a system architecture and provides to software component designers important information needed for software development and integration. Clear definition of a hardware architecture allows the various traditional engineering disciplines (e. g., electrical and mechanical engineering) to work more effectively together to develop and manufacture new machines, devices and components. Hardware is also an expression used within the computer engineering industry to explicitly distinguish the (electronic computer) hardware from the software that runs on it. But hardware, within the automation and software engineering disciplines, need not simply be a computer of some sort. A modern automobile runs vastly more software than the Apollo spacecraft. Also, modern aircraft cannot function without running tens of millions of computer instructions embedded and distributed throughout the aircraft and resident in both standard computer hardware and in specialized hardware components such as IC wired logic gates, analog and hybrid devices, and other digital components. The need to effectively model how separate physical components combine to form complex systems is important over a wide range of applications, including computers, personal digital assistants (PDAs), cell phones, surgical instrumentation, satellites, and submarines. Hardware architecture is the representation of an engineered (or to be engineered) electronic or electromechanical hardware system, and the process and discipline for effectively implementing the design(s) for such a system. It is generally part of a larger integrated system encompassing information, software, and device prototyping. It is a representation because it is used to convey information about the related elements comprising a hardware system, the relationships among those elements, and the rules governing those relationships. It is a process because a sequence of steps is prescribed to produce or change the architecture, and/or a design from that architecture, of a hardware system within a set of constraints. It is a discipline because a body of knowledge is used to inform practitioners as to the most effective way to design the system within a set of constraints. A hardware architecture is primarily concerned with the internal electrical (and, more rarely, the mechanical) interfaces among the system's components or subsystems, and the interface between the system and its external environment, especially the devices operated by or the electronic displays viewed by a user. (This latter, special interface, is known as the computer human interface, AKA human computer interface, or HCI; formerly called the man machine interface.) Integrated circuit (IC) designers are driving current technologies into innovative approaches for new products. Hence, multiple layers of active devices are being proposed as single chip, opening up opportunities for disruptive microelectronic, optoelectronic, and new microelectromechanical hardware implementation.
Предыстория
До появления цифровых компьютеров термины "система" и "аппаратное обеспечение" в электронике и других инженерных дисциплинах использовались так же, как и сегодня. Однако с появлением цифровых компьютеров и развитием программной инженерии как отдельной области, часто возникала необходимость различать созданные аппаратные средства, программные продукты и их комбинацию. Программируемое аппаратное средство, или машина, без компьютерной программы бесполезно; равно как и программный продукт, или программа, не может быть использована для изменения последовательных состояний подходящей (аппаратной) машины. Однако аппаратная машина и ее программирование могут быть спроектированы для выполнения практически неограниченного числа абстрактных и физических задач. В компьютерной и программной инженерии (и часто в других инженерных дисциплинах, таких как связь), термины "аппаратное обеспечение", "программное обеспечение" и "система" стали использоваться для обозначения аппаратного обеспечения, выполняющего компьютерную программу, самого программного обеспечения и аппаратного устройства, оснащенного программой. Аппаратное обеспечение может управляться программным обеспечением с помощью промежуточного устройства, называемого аппаратным контроллером. Этот контроллер может использоваться для выполнения различных автоматизированных задач с аппаратным обеспечением, и обычно состоит из выводов общего назначения (GPIO), поведение которых контролируется кодом. Инженер или архитектор аппаратного обеспечения занимается (в основном) исключительно аппаратным устройством; инженер или архитектор программного обеспечения – (в основном) исключительно программой; а инженер или архитектор систем отвечает за то, чтобы программа могла правильно работать на аппаратном устройстве, и чтобы система, состоящая из этих двух компонентов, могла правильно взаимодействовать с внешней средой, особенно с пользователем, и выполнять свою заданную функцию. Таким образом, архитектура аппаратного обеспечения – это абстрактное представление электронного или электромеханического устройства, способного выполнять фиксированную или изменяемую программу. Архитектура аппаратного обеспечения обычно включает в себя аналоговый, цифровой или гибридный электронный компьютер, а также электронные и механические датчики и исполнительные механизмы. Проектирование аппаратного обеспечения можно рассматривать как "схему разбиения" или алгоритм, который учитывает все текущие и прогнозируемые требования системы и организует необходимые аппаратные компоненты в работоспособный набор четко определенных подсистем, содержащих не более деталей, чем необходимо. То есть, это схема разбиения, которая является исключительной, всеобъемлющей и исчерпывающей. Основная цель разбиения – расположить элементы в аппаратных подсистемах таким образом, чтобы между ними требовалось минимальное количество электрических соединений и электронных коммуникаций. Как в программном, так и в аппаратном обеспечении, хорошо спроектированная подсистема обычно рассматривается как значимый "объект". Более того, четкое распределение требований пользователя по архитектуре (аппаратной и программной) обеспечивает эффективную основу для валидационных тестов требований пользователя в готовой системе.
Prior to the advent of digital computers, the electronics and other engineering disciplines used the terms system and hardware as they are still commonly used today. However, with the arrival of digital computers on the scene and the development of software engineering as a separate discipline, it was often necessary to distinguish among engineered hardware artifacts, software artifacts, and the combined artifacts. A programmable hardware artifact, or machine, that lacks its computer program is impotent; even as a software artifact, or program, is equally impotent unless it can be used to alter the sequential states of a suitable (hardware) machine. However, a hardware machine and its programming can be designed to perform an almost illimitable number of abstract and physical tasks. Within the computer and software engineering disciplines (and, often, other engineering disciplines, such as communications), then, the terms hardware, software, and system came to distinguish between the hardware that runs a computer program, the software, and the hardware device complete with its program. A hardware can be control from a software with the help of a middle device called hardware controller, this hardware controller can be used to perform various automated task from hardware, generally hardware controller consist of GPIO(general purpose input and output) pins, these pin's behaviour controlled by the piece of code. The hardware engineer or architect deals (more or less) exclusively with the hardware device; the software engineer or architect deals (more or less) exclusively with the program; and the systems engineer or systems architect is responsible for seeing that the programming is capable of properly running within the hardware device, and that the system composed of the two entities is capable of properly interacting with its external environment, especially the user, and performing its intended function. A hardware architecture, then, is an abstract representation of an electronic or an electromechanical device capable of running a fixed or changeable program. A hardware architecture generally includes some form of analog, digital, or hybrid electronic computer, along with electronic and mechanical sensors and actuators. Hardware design may be viewed as a 'partitioning scheme,' or algorithm, which considers all of the system's present and foreseeable requirements and arranges the necessary hardware components into a workable set of cleanly bounded subsystems with no more parts than are required. That is, it is a partitioning scheme that is exclusive, inclusive, and exhaustive. A major purpose of the partitioning is to arrange the elements in the hardware subsystems so that there is a minimum of electrical connections and electronic communications needed among them. In both software and hardware, a good subsystem tends to be seen as a meaningful "object." Moreover, a clear allocation of user requirements to the architecture (hardware and software) provides an effective basis for validation tests of the user's requirements in the as built system.