Компьютерное устройство

Компьютерное устройство — это компьютерная система с комбинацией аппаратного обеспечения , программного обеспечения или встроенного ПО , специально разработанная для предоставления определенного вычислительного ресурса. Такие устройства стали известны как приборы из-за сходства по функциям и управлению с бытовыми приборами , которые обычно закрыты и опечатаны и не подлежат обслуживанию пользователем или владельцем. Аппаратное и программное обеспечение поставляются как интегрированный продукт и даже могут быть предварительно сконфигурированы перед поставкой заказчику, чтобы обеспечить готовое решение для конкретного применения. 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 функциональность, аналогичную выделенному аппаратному устройству, но распространяется как программной виртуальной машины образ для устройства, оснащенного гипервизором .

Обзор

Традиционно программные приложения работают поверх операционной системы общего назначения , которая 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. Интегрировать операционную систему и приложения с аппаратной платформой сложно, а также сложно поддерживать ее в дальнейшем.

Благодаря жесткому ограничению вариаций аппаратного и программного обеспечения устройство становится легко развертываемым и может использоваться без столь широких (или глубоких) знаний в области ИТ. Кроме того, когда возникают проблемы и ошибки, вспомогательному персоналу очень редко приходится глубоко их изучать, чтобы полностью разобраться в вопросе. Персоналу достаточно пройти обучение работе с программным обеспечением для управления устройствами, чтобы иметь возможность решать большинство проблем.

Во всех формах модели компьютерного устройства клиенты получают выгоду от простоты управления. Устройство имеет только одну комбинацию аппаратного обеспечения, операционной системы и прикладного программного обеспечения, предварительно установленную на заводе. Это избавляет клиентов от необходимости выполнять сложную работу по интеграции и значительно упрощает устранение неполадок. Фактически, эта характеристика «работы под ключ» является решающим преимуществом, которое клиенты ищут при покупке бытовой техники.

Чтобы считаться устройством, (аппаратное) устройство должно быть интегрировано с программным обеспечением, и оба они поставляются в комплекте. ^{[ нужна ссылка ]} Это отличает устройства от «домашних» решений или решений, требующих сложной реализации интеграторами или торговыми посредниками с добавленной стоимостью (VAR).

Аппаратный подход помогает разделить различные системы и приложения, например, в центре обработки данных. После отделения ресурса теоретически его можно централизовать и использовать для совместного использования многими системами, централизованно управлять и оптимизировать, и все это без необходимости внесения изменений в какую-либо другую систему.

Компромиссы подхода, основанного на компьютерных устройствах

Главный ^{[ нужна ссылка ]} Недостатком развертывания компьютерных устройств является то, что, поскольку они предназначены для предоставления определенного ресурса, они чаще всего включают в себя настроенную операционную систему, работающую на специализированном оборудовании, ни одно из которых вряд ли будет совместимо с другими ранее развернутыми системами. Клиенты теряют гибкость.

Можно полагать, что проприетарная встроенная операционная система или операционная система внутри приложения может сделать устройство более защищенным от распространенных кибератак. Однако верно и обратное. Безопасность через неизвестность — это плохое решение в области безопасности, и устройства часто страдают от проблем с безопасностью, о чем свидетельствует распространение устройств Интернета вещей . ^[1]

Виды техники

Разнообразие компьютерных устройств отражает широкий спектр вычислительных ресурсов, которые они предоставляют приложениям. Несколько примеров:

Техника для хранения: обеспечить огромные объемы хранилища и дополнительные функциональные возможности более высокого уровня (например, зеркалирование дисков и чередование данных ) для нескольких подключенных систем с использованием компьютерной парадигмы прозрачных локальных сетей хранения данных . ^[2]^{[ неуместная цитата ]}
Сетевые устройства: общего назначения являются маршрутизаторами ^[3] которые обеспечивают защиту межсетевого экрана , безопасность транспортного уровня (TLS), обмен сообщениями , доступ к специализированным сетевым протоколам (например, службе сообщений ebXML ) и мультиплексирование полосы пропускания для нескольких систем, с которыми они работают. ^[4]
Устройства резервного копирования и аварийного восстановления: компьютерные устройства, которые представляют собой интегрированное программное обеспечение для резервного копирования и целевые объекты резервного копирования, иногда с гипервизорами для поддержки локального аварийного восстановления защищенных серверов. Зачастую они являются воротами к полноценному решению DRaaS.
Устройства межсетевого экрана и безопасности: компьютерные устройства, предназначенные для защиты компьютерных сетей от нежелательного трафика.
Устройства IIoT и MES Gateway: Компьютерные устройства, предназначенные для двунаправленной трансляции данных между системами управления и системами предприятия. Собственные встроенные приложения, работающие на устройстве, используют двухточечные соединения для преобразования данных между полевыми устройствами в их собственных протоколах автоматизации и MES- системами через интерфейсы API , ODBC или RESTful .
Антиспамовые устройства: за спам в электронной почте
Программные устройства: программное приложение, которое может быть объединено с достаточной операционной системой (JeOS), чтобы оно могло работать на стандартном оборудовании или на виртуальной машине. По сути, это дистрибутив программного обеспечения или прошивка, на которой работает компьютерное устройство.
Устройства виртуальных машин: состоят из встроенной операционной системы в стиле «гипервизора», работающей на аппаратном обеспечении устройства. Уровень гипервизора соответствует аппаратному обеспечению устройства и не может быть изменен клиентом, но клиент может загружать другие операционные системы и приложения на устройство в виде виртуальных машин.

Бытовая техника

Помимо развертывания в центрах обработки данных, многие компьютерные устройства напрямую используются населением. К ним относятся: ^{[ нужна ссылка ]}

Потребители подчеркивают необходимость того, чтобы устройство имело простую установку, настройку и эксплуатацию, практически не требуя технических знаний.

Приборы для промышленной автоматизации

Мир промышленной автоматизации богат приборами. Эти приборы закалены, чтобы выдерживать экстремальные температуры и вибрацию. Эти устройства также обладают широкими возможностями настройки, что позволяет адаптировать их под самые разнообразные применения. Ключевые преимущества устройства в автоматизации:

Сокращение времени простоя : вышедшее из строя устройство обычно заменяется готовым коммерческим устройством COTS , а его задача быстро и легко перезагружается из резервной копии.
Высокая масштабируемость : устройства обычно представляют собой целевые решения для определенной области предприятия или процесса. По мере изменения требований масштабируемость достигается за счет установки другого устройства. Концепции автоматизации легко тиражируются по всему предприятию за счет стандартизации устройств для выполнения необходимых задач, а не разработки пользовательских схем автоматизации для каждой задачи.
Низкая совокупная стоимость владения ( общая стоимость владения ) — устройства разрабатываются, тестируются и поддерживаются поставщиками продуктов автоматизации и проходят гораздо более широкий уровень тестирования качества, чем решения для автоматизации, разработанные по индивидуальному заказу. Использование устройств в автоматизации снижает уровень тестирования, необходимого для каждого отдельного приложения.
Сокращение времени проектирования — устройства выполняют определенные функции и, хотя они легко настраиваются, обычно они самодокументируются. Это позволяет передавать решения на базе устройств от инженера к инженеру с минимальной потребностью в обучении и документации.

Виды средств автоматизации: ^{[ нужна ссылка ]}

ПЛК (программируемый логический контроллер) . Программируемые логические контроллеры — это устройства, которые обычно используются для дискретного управления и предлагают широкий спектр вариантов ввода и вывода. Они настраиваются с помощью стандартизированных 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 заданном значении.
PAC (программируемый контроллер автоматизации) . Программируемые контроллеры автоматизации — это устройства, которые сочетают в себе свойства как ПЛК, так и SLC, позволяющие интегрировать как аналоговое, так и дискретное управление.
Универсальный шлюз . Устройство универсального шлюза может взаимодействовать с различными устройствами через соответствующие протоколы связи и влиять на транзакции данных между ними. Это становится все более важным, поскольку производство стремится повысить гибкость, качество, производительность, производственные затраты и сократить время простоев за счет улучшенной связи M2M ( машина-машина ).
EATM (модули транзакций корпоративных устройств) . Модули транзакций корпоративных устройств — это устройства, которые влияют на транзакции данных из систем автоматизации цехов в бизнес-системы предприятия. Они взаимодействуют с оборудованием на заводе через протоколы автоматизации различных поставщиков и взаимодействуют с бизнес-системами через протоколы связи с базами данных, такие как JMS ( служба сообщений Java ) и SQL ( язык структурированных запросов ).

Внутренняя структура

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

Специальный чип — производитель строит ASIC без какого-либо отдельного «программного обеспечения» или операционной системы. Устройство имеет ограниченный интерфейс, обычно консоль терминала или веб-интерфейс, позволяющий ИТ-персоналу выполнить базовую настройку. Производитель часто предоставляет какой-то способ доступа к более глубоким механизмам настройки. Azul Systems Примером может служить вычислительное устройство Vega 3 Java; специальные аппаратные модификации чипа позволяют масштабировать приложения Java.
Специальное программное ядро — поставщик использует или создает компьютер общего назначения и разрабатывает новую операционную систему, которая интегрирует приложение в операционную систему. от Cisco IOS является примером; Unix-подобная операционная система имеет встроенные функции брандмауэра и команды настройки сети/брандмауэра. Иногда устройство также запечатано, поэтому у потребителя нет возможности переустановить операционную систему или заменить ее на другую операционную систему. Потребитель также может быть ограничен небольшой группой команд конфигурации, в то время как более подробные функции операционной системы более низкого уровня доступны только поставщику. Чем больше применяется этот «заблокированный» подход, тем ближе этот тип устройства к тому, чтобы выглядеть как устройство ASIC.
Специализированное приложение — используются готовые компьютеры и операционные системы, но пользовательский интерфейс и «коробка» спроектированы таким образом, что пользователь не может получить доступ ни к чему на компьютере, кроме интерфейса приложения, созданного поставщиком. Поскольку базовая вычислительная архитектура заблокирована и практически невидима, становится трудно понять, действительно ли устройство работает поверх аппаратного обеспечения общего назначения и операционных систем. Linux и, в меньшей степени, BSD стали предпочтительной операционной системой для устройств этого типа. Недавно термин «программное устройство» также стал использоваться для описания такой предварительно упакованной комбинации «черного ящика».
Виртуальное устройство — здесь само оборудование полностью исчезло и превратилось в так называемое виртуальное устройство (также известное как виртуальное программное устройство), использующее любую из ряда виртуальных машин технологий . Внутри этой виртуальной машины находится, по сути, тот же набор программного обеспечения плюс операционная система, что и в альтернативе «специализированного приложения».

Иногда эти методы смешиваются. Например, устройство VPN может содержать программный брандмауэр с ограниченным доступом, работающий под управлением Linux, с ASIC шифрования для ускорения доступа к VPN.

Некоторые компьютерные устройства используют твердотельные накопители , а другие используют жесткий диск для загрузки операционной системы. Опять же, эти два метода могут быть смешанными: сервер печати ASIC может разрешить использование дополнительного жесткого диска для постановки в очередь заданий, или устройство на базе Linux может закодировать Linux во встроенном программном обеспечении , так что для загрузки операционной системы не требуется жесткий диск. ^[5]

См. также

Ссылки

^ «Проблемы безопасности и конфиденциальности, связанные с Интернетом вещей» . Бизнес-инсайдер .
^ Центр обработки данных SAN. Архивировано 2 мая 2005 г. в Wayback Machine - Network World.
^ Маршрутизаторы , заархивированные 9 сентября 2011 г. на Wayback Machine — About.com.
^ Определение: сетевое устройство - Pcmag.com
^ Смит, Боб; Хардин, Джон А; Филлипс, Грэм; Пирс, Билл (2007). Проектирование устройств Linux: практическое руководство по созданию устройств Linux . Нет крахмального пресса. стр. XVIII. ISBN 978-1-59327-140-4 . Проверено 6 мая 2008 г.

Внешние ссылки

[1] «Проблемы безопасности и конфиденциальности, связанные с Интернетом вещей» . Бизнес-инсайдер .

[2] Центр обработки данных SAN. Архивировано 2 мая 2005 г. в Wayback Machine - Network World.

[3] Маршрутизаторы , заархивированные 9 сентября 2011 г. на Wayback Machine — About.com.

[4] Определение: сетевое устройство - Pcmag.com

[5] Смит, Боб; Хардин, Джон А; Филлипс, Грэм; Пирс, Билл (2007). Проектирование устройств Linux: практическое руководство по созданию устройств Linux . Нет крахмального пресса. стр. XVIII. ISBN 978-1-59327-140-4 . Проверено 6 мая 2008 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]