Počítačové zařízení - Computer appliance
Počítač zařízení je počítačový software nebo firmware , který je speciálně navržen tak, aby poskytnout zdroj specifické výpočetní. Taková zařízení se stala známá jako spotřebiče kvůli podobnosti v roli nebo správě s domácím spotřebičem , které jsou obecně uzavřené a zapečetěné a nejsou opravitelné uživatelem nebo vlastníkem. Hardware a software jsou dodávány jako integrovaný produkt a mohou být dokonce předkonfigurovány před dodáním zákazníkovi, aby poskytly řešení na klíč pro konkrétní aplikaci. Na rozdíl od počítačů pro všeobecné použití nejsou zařízení obecně navržena tak, aby zákazníkům umožnila změnit software a základní operační systém nebo flexibilně překonfigurovat hardware.
Další formou zařízení je virtuální zařízení , které má podobnou funkčnost jako vyhrazené hardwarové zařízení, ale je distribuováno jako obraz virtuálního stroje softwaru pro zařízení vybavené hypervisorem .
Přehled
Softwarové aplikace tradičně běží nad univerzálním operačním systémem , který ke splnění výpočetních potřeb uživatele využívá hardwarové prostředky počítače (především paměť, diskové úložiště, výpočetní výkon a šířku pásma sítě). Hlavní problém tradičního modelu souvisí se složitostí. Je složité integrovat operační systém a aplikace s hardwarovou platformou a složité je následně podporovat.
Díky přísnému omezení variací hardwaru a softwaru se zařízení stane snadno použitelným a lze jej používat bez téměř tak širokých (nebo hlubokých) znalostí IT. Navíc, když se objeví problémy a chyby, podpůrný personál je velmi zřídka potřebuje důkladně prozkoumat, aby této záležitosti důkladně porozuměl. Zaměstnanci potřebují pouze školení o softwaru pro správu zařízení, aby byli schopni vyřešit většinu problémů.
Ve všech formách modelu počítačového zařízení mají zákazníci prospěch ze snadného ovládání. Zařízení má přesně jednu kombinaci hardwaru a operačního systému a aplikačního softwaru, která byla předinstalována v továrně. To brání zákazníkům v nutnosti provádět komplexní integrační práce a výrazně zjednodušuje odstraňování problémů. Ve skutečnosti je tato charakteristika „provozu na klíč“ výhodou, kterou zákazníci při nákupu spotřebičů hledají.
Aby bylo možné (hardwarové) zařízení považovat za zařízení, musí být integrováno se softwarem a oba jsou dodávány jako balíček. To odlišuje zařízení od řešení „domácích“ nebo od řešení vyžadujících komplexní implementaci integrátory nebo prodejci s přidanou hodnotou (VAR).
Přístrojový přístup pomáhá oddělit různé systémy a aplikace, například v datovém centru. Jakmile je zdroj odpojen, teoreticky může být také centralizován a sdílen mezi mnoha systémy, centrálně spravovaný a optimalizovaný, to vše bez nutnosti změn v jakémkoli jiném systému.
Kompromisy v přístupu počítačových zařízení
Hlavní nevýhodou nasazení počítačového zařízení je, že jelikož jsou navrženy tak, aby poskytovaly konkrétní zdroj, nejčastěji obsahují přizpůsobený operační systém běžící na specializovaném hardwaru, přičemž žádný z nich pravděpodobně nebude kompatibilní s jinými systémy, které byly dříve nasazeny. Zákazníci ztrácejí flexibilitu.
Někdo může věřit, že proprietární vestavěný operační systém nebo operační systém v rámci aplikace může zajistit, že bude zařízení mnohem bezpečnější před běžnými kybernetickými útoky. Opak je však pravdou. Zabezpečení pomocí nejasností je špatné rozhodnutí o zabezpečení a zařízení jsou často sužována bezpečnostními problémy, což dokazuje šíření zařízení IoT .
Typy spotřebičů
Rozmanitost počítačových zařízení odráží širokou škálu výpočetních zdrojů, které aplikacím poskytují. Nějaké příklady:
- Skladovací zařízení
- poskytují obrovské množství úložiště a další funkce vyšší úrovně (např. zrcadlení disku a datové proužky ) pro více připojených systémů pomocí počítačového paradigmatu transparentních sítí lokálních úložišť .
- Síťová zařízení
- jsou routery pro všeobecné použití, které poskytují ochranu firewallem , TLS ( Transport Layer Security ), zasílání zpráv , přístup ke specializovaným síťovým protokolům (jako je služba ebXML Message Service) a multiplexování šířky pásma pro více systémů, které front-end.
- Zařízení pro zálohování a obnovu po havárii
- počítačová zařízení, která jsou integrovaným zálohovacím softwarem a cíli zálohování, někdy s hypervisory na podporu lokálních DR chráněných serverů. Často jsou branou k úplnému řešení DRaaS.
- Firewall a bezpečnostní zařízení
- počítačová zařízení, která jsou určena k ochraně počítačových sítí před nežádoucím provozem.
- Zařízení IIoT a MES Gateway
- Počítačová zařízení, která jsou navržena k obousměrnému přenosu dat mezi řídicími systémy a podnikovými systémy. Proprietární, vestavěné, firmwarové aplikace běžící na zařízení používají připojení point-to-point k převodu dat mezi zařízeními v jejich nativních automatizačních protokolech a systémech MES prostřednictvím jejich rozhraní API , ODBC nebo RESTful .
- Antispamová zařízení
- pro nevyžádanou poštu
- Softwarová zařízení
- softwarová aplikace, která může být kombinována s dostatečným počtem operačních systémů (JeOS), aby mohla běžet na průmyslovém standardním hardwaru nebo na virtuálním počítači. V podstatě jde o distribuci softwaru nebo firmware, na kterém je spuštěno počítačové zařízení.
- Zařízení virtuálních strojů
- sestávat z vestavěného operačního systému ve stylu „hypervisor“ běžícího na hardwaru zařízení. Vrstva hypervisoru je přizpůsobena hardwaru zařízení a zákazník ji nemůže měnit, ale zákazník může do zařízení načíst další operační systémy a aplikace ve formě virtuálních počítačů.
Spotřební spotřebiče
Kromě nasazení v datových centrech je řada počítačových zařízení přímo používána širokou veřejností. Tyto zahrnují:
Spotřebitel používá důraz na to, že je třeba, aby zařízení mělo snadnou instalaci, konfiguraci a provoz, přičemž jsou nutné jen malé nebo žádné technické znalosti.
Spotřebiče v průmyslové automatizaci
Svět průmyslové automatizace je bohatý na spotřebiče. Tato zařízení byla kalena tak, aby odolávala extrémním teplotám a vibracím. Tato zařízení jsou také vysoce konfigurovatelná, což umožňuje přizpůsobení pro širokou škálu aplikací. Klíčovými výhodami zařízení v automatizaci jsou:
- Zkrácení prostojů -vadný spotřebič je obvykle nahrazen náhradou „ komerční off-the-shelf “ COTS a jeho úkol lze rychle a snadno znovu načíst ze zálohy.
- Vysoce škálovatelné - zařízení jsou obvykle cílená řešení pro oblast závodu nebo procesu. Jak se požadavky mění, škálovatelnosti je dosaženo instalací jiného zařízení. Koncepce automatizace se snadno replikují v celém podniku standardizací na zařízeních k provádění potřebných úkolů, na rozdíl od vývoje vlastních schémat automatizace pro každý úkol.
- Nízké celkové náklady na vlastnictví ( celkové náklady na vlastnictví ) - zařízení jsou vyvíjena, testována a podporována prodejci automatizačních produktů a procházejí mnohem širší úrovní testování kvality než automatizovaná řešení navržená na míru. Použití zařízení v automatizaci snižuje úroveň testování potřebnou pro každou jednotlivou aplikaci.
- Zkrácená doba návrhu - spotřebiče plní specifické funkce a přestože jsou vysoce konfigurovatelné, obvykle se samy dokumentují. To umožňuje přenos řešení založených na zařízení z inženýra na inženýra s minimální potřebou školení a dokumentace.
Typy automatizačních zařízení:
- PLC (programovatelný logický řadič) - Programovatelné logické řadiče jsou zařízení, která se obvykle používají pro diskrétní řízení a nabízejí širokou škálu možností vstupu a výstupu. Konfigurují se prostřednictvím standardizovaných programovacích jazyků, jako je IEC-1131.
- SLC (single loop controller) - Jednosmyčkové regulátory jsou zařízení, která monitorují vstupní proměnnou a ovlivňují změny na řídicím výstupu (manipulovaná proměnná), aby udržely vstupní proměnnou na požadované hodnotě.
- PAC (programmable automation controller) - Programovatelné automatizace jsou zařízení, která ztělesňují vlastnosti jak PLC, tak SLC a umožňují integraci analogového i diskrétního řízení.
- Univerzální brána - Zařízení univerzální brány má schopnost komunikovat s různými zařízeními prostřednictvím příslušných komunikačních protokolů a ovlivňuje datové transakce mezi nimi. To je stále důležitější, protože výroba se snaží zlepšit agilitu, kvalitu, výrobní rychlost, výrobní náklady a snížit prostoje díky vylepšené komunikaci M2M ( stroj -stroj ).
- EATMs (Enterprise Appliance Transaction Modules) - Moduly transakcí podnikových spotřebičů jsou zařízení, která ovlivňují datové transakce od automatizačních systémů výrobních závodů po podnikové podnikové systémy. Komunikují s výrobním závodem prostřednictvím různých automatizačních protokolů prodejců a komunikují s obchodními systémy prostřednictvím databázových komunikačních protokolů, jako jsou JMS ( Java Message Service ) a SQL ( Structured Query Language ).
Vnitřní struktura
Prodejci počítačových zařízení převzali několik návrhových vzorů , z nichž některé jsou uvedeny níže. Vzhledem k tomu, že celý koncept zařízení spočívá v tom, že se tyto podrobnosti implementace nedostanou od koncového uživatele, je obtížné tyto vzory přiřadit konkrétním zařízením, zejména proto, že se mohou a mohou měnit bez ovlivnění vnějších schopností nebo výkonu.
- Speciální čip - dodavatel staví ASIC , bez jakéhokoli samostatného „softwaru“ nebo operačního systému. Zařízení má omezené rozhraní, obvykle terminálovou konzolu nebo webové rozhraní, které umožňuje základní konfiguraci IT pracovníky. Výrobce často poskytuje určitý způsob přístupu k hlubším konfiguračním mechanismům. Příkladem je Vega 3 Java Compute Appliance společnosti Azul Systems ; speciální hardwarové úpravy čipu umožňují škálování aplikací Java.
- Speciální softwarové jádro - prodejce používá nebo vytvoří počítač pro obecné účely a navrhne nový operační systém, který integruje aplikaci do operačního systému. Cisco's IOS je příkladem; operační systém podobný Unixu má funkce brány firewall a integrované příkazy pro konfiguraci sítě/brány firewall. Někdy je zařízení také zapečetěno, takže spotřebitel nemá přístup k přeinstalaci operačního systému nebo k jeho nahrazení jiným operačním systémem. Spotřebitel může být také omezen na malou skupinu konfiguračních příkazů, zatímco podrobnější a nižší úrovně funkcí operačního systému jsou k dispozici pouze prodejci. Čím více je tento přístup „uzamčen“ prováděn, tím více se tento typ zařízení jeví jako zařízení ASIC.
- Specializovaná aplikace -používají se běžné počítače a operační systémy, ale uživatelské rozhraní a „box“ jsou navrženy tak, aby uživatel neměl přístup k ničemu na počítači, kromě aplikačního rozhraní, které vytvořil prodejce. Vzhledem k tomu, že základní výpočetní architektura je uzamčena a v podstatě neviditelná, je obtížné rozeznat, že zařízení skutečně funguje nad hardwarem a operačními systémy pro obecné účely. Linux a BSD v menší míře se staly operačním systémem volby pro tento typ zařízení. V poslední době se k popisu takovéto předem zabalené kombinace black-box používá také termín softwarové zařízení .
- Virtuální zařízení - zde samotný hardware zcela zmizel a stal se takzvaným virtuálním zařízením (také známým jako virtuální softwarové zařízení) využívající některou z řady technologií virtuálních strojů . V rámci tohoto virtuálního stroje je v podstatě stejná hromada softwaru plus operační systém jako v alternativě „specializované aplikace“.
Někdy jsou tyto techniky smíšené. Například zařízení VPN může obsahovat bránu firewall softwaru s omezeným přístupem spuštěnou v systému Linux se šifrovacím ASIC pro zrychlení přístupu VPN.
Některá počítačová zařízení používají polovodičové úložiště , zatímco jiná používají k načtení operačního systému pevný disk. Opět platí, že tyto dvě metody mohou být kombinovány-tiskový server ASIC může povolit volitelný pevný disk pro frontu úloh nebo zařízení založené na Linuxu může kódovat Linux ve firmwaru , takže pro načtení operačního systému není potřeba pevný disk.
Viz také
- Automobilový navigační systém
- Zelené počítače
- Hardwarová akcelerace
- Informační zařízení
- Zařízení Linux
- Osobní digitální asistent (PDA)
- Připojte počítač
- Chytrý telefon
- Softwarové zařízení
- Middlebox