Arquitetura de hardware - Hardware architecture
Na engenharia, a arquitetura de hardware se refere à identificação dos componentes físicos de um sistema e seus inter-relacionamentos. Essa descrição, geralmente chamada de modelo de design de hardware , permite que os designers de hardware entendam como seus componentes se encaixam em uma arquitetura de sistema e fornece aos designers de componentes de software informações importantes necessárias para o desenvolvimento e integração de software. A definição clara de uma arquitetura de hardware permite que as várias disciplinas de engenharia tradicionais (por exemplo, engenharia elétrica e mecânica) trabalhem juntas de forma mais eficaz para desenvolver e fabricar novas máquinas, dispositivos e componentes.
Hardware também é uma expressão usada na indústria de engenharia da computação para distinguir explicitamente o hardware ( computador eletrônico ) do software que é executado nele. Mas o hardware, nas disciplinas de automação e engenharia de software , não precisa ser simplesmente um computador de algum tipo. Um automóvel moderno executa muito mais software do que a espaçonave Apollo. Além disso, aeronaves modernas não podem funcionar sem executar dezenas de milhões de instruções de computador embutidas e distribuídas por toda a aeronave e residentes em hardware de computador padrão e em componentes de hardware especializados, como portas lógicas com fio de IC, dispositivos analógicos e híbridos e outros componentes digitais. A necessidade de modelar efetivamente como os componentes físicos separados se combinam para formar sistemas complexos é importante em uma ampla gama de aplicações, incluindo computadores, assistentes digitais pessoais (PDAs), telefones celulares, instrumentação cirúrgica, satélites e submarinos.
A arquitetura de hardware é a representação de um sistema de hardware eletrônico ou eletromecânico projetado (ou a ser projetado ) e o processo e a disciplina para implementar efetivamente o (s) projeto (s) para tal sistema. Geralmente é parte de um sistema integrado maior que abrange informações , software e prototipagem de dispositivo .
É uma representação porque é usada para transmitir informações sobre os elementos relacionados que compreendem um sistema de hardware, os relacionamentos entre esses elementos e as regras que governam esses relacionamentos.
É um processo porque uma sequência de etapas é prescrita para produzir ou alterar a arquitetura e / ou um design dessa arquitetura de um sistema de hardware dentro de um conjunto de restrições.
É uma disciplina porque um corpo de conhecimento é usado para informar os profissionais sobre a maneira mais eficaz de projetar o sistema dentro de um conjunto de restrições.
Uma arquitetura de hardware preocupa-se principalmente com as interfaces elétricas internas (e, mais raramente, as mecânicas ) entre os componentes ou subsistemas do sistema e a interface entre o sistema e seu ambiente externo, especialmente os dispositivos operados por ou os visores eletrônicos vistos por um usuário . (Esta última interface, especial, é conhecida como a interface de computador humano , AKA de interface homem-computador, ou HCI ; anteriormente chamado de interface homem-máquina.) Circuito Integrado (CI) designers estão dirigindo as tecnologias atuais em abordagens inovadoras para novos produtos. Conseqüentemente, múltiplas camadas de dispositivos ativos estão sendo propostas como um único chip, abrindo oportunidades para microeletrônica disruptiva, optoeletrônica e nova implementação de hardware microeletromecânico.
Fundo
Antes do advento dos computadores digitais, a eletrônica e outras disciplinas de engenharia usavam os termos sistema e hardware como ainda são comumente usados hoje. No entanto, com a chegada dos computadores digitais em cena e o desenvolvimento da engenharia de software como uma disciplina separada, muitas vezes era necessário distinguir entre artefatos de hardware de engenharia , artefatos de software e artefatos combinados.
Um artefato de hardware programável , ou máquina, que não possui seu programa de computador é impotente; mesmo como um artefato de software, ou programa, é igualmente impotente, a menos que possa ser usado para alterar os estados sequenciais de uma máquina (hardware) adequada. No entanto, uma máquina de hardware e sua programação podem ser projetadas para realizar um número quase ilimitado de tarefas abstratas e físicas. Dentro das disciplinas de engenharia de computador e software (e, frequentemente, outras disciplinas de engenharia, como comunicações), então, os termos hardware, software e sistema passaram a distinguir entre o hardware que executa um programa de computador , o software e o dispositivo de hardware completo com seu programa.
O engenheiro ou arquiteto de hardware lida (mais ou menos) exclusivamente com o dispositivo de hardware; o engenheiro ou arquiteto de software lida (mais ou menos) exclusivamente com o programa; e o engenheiro de sistemas ou arquiteto de sistemas é responsável por ver se a programação é capaz de funcionar corretamente dentro do dispositivo de hardware, e se o sistema composto pelas duas entidades é capaz de interagir adequadamente com seu ambiente externo, especialmente o usuário, e realizar sua função pretendida.
Uma arquitetura de hardware, então, é uma representação abstrata de um dispositivo eletrônico ou eletromecânico capaz de executar um programa fixo ou mutável.
Uma arquitetura de hardware geralmente inclui alguma forma de computador eletrônico analógico, digital ou híbrido , junto com sensores e atuadores eletrônicos e mecânicos. O projeto de hardware pode ser visto como um ' esquema de particionamento' , ou algoritmo , que considera todos os requisitos presentes e previsíveis do sistema e organiza os componentes de hardware necessários em um conjunto viável de subsistemas delimitados de forma limpa com não mais partes do que as necessárias. Ou seja, é um esquema de particionamento exclusivo, inclusivo e exaustivo . Um dos principais objetivos do particionamento é organizar os elementos nos subsistemas de hardware de modo que haja um mínimo de conexões elétricas e comunicações eletrônicas necessárias entre eles. Tanto no software quanto no hardware, um bom subsistema tende a ser visto como um " objeto " significativo . Além disso, uma alocação clara dos requisitos do usuário para a arquitetura (hardware e software) fornece uma base eficaz para testes de validação dos requisitos do usuário no sistema executado.
Veja também
- Fabricação auxiliada por computador (CAM)
- Automação de projeto eletrônico (EDA)
- Elmer FEM solver
- Análise de elementos finitos
- Arquiteto de hardware
- Circuito integrado (IC)
- System-on-a-chip (SoC)
- Integração em larga escala (VLSI)
- Linguagem de descrição de hardware VHSIC (VHDL)
- Tecnologia CAD (TCAD)
- Tecnologia Open Cascade
- ASIC
- Hardware de código aberto