Компьютерное устройство — это компьютерная система с комбинацией оборудования , программного обеспечения или прошивки , специально разработанная для предоставления определенного вычислительного ресурса. Такие устройства стали называть устройствами из-за сходства в роли или управлении с бытовыми приборами , которые, как правило, закрыты и опечатаны и не обслуживаются пользователем или владельцем. Аппаратное и программное обеспечение поставляются как интегрированный продукт и даже могут быть предварительно настроены перед доставкой клиенту, чтобы предоставить готовое решение для конкретного приложения. В отличие от компьютеров общего назначения, устройства, как правило, не предназначены для того, чтобы позволить клиентам изменять программное обеспечение и базовую операционную систему или гибко перенастраивать оборудование.
Традиционно программные приложения работают поверх универсальной операционной системы , 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. Сложно интегрировать операционную систему и приложения с аппаратной платформой и сложно поддерживать ее впоследствии.
Благодаря жесткому ограничению вариаций оборудования и программного обеспечения, устройство становится легко развертываемым и может использоваться без почти столь же широких (или глубоких) знаний в области ИТ. Кроме того, когда возникают проблемы и ошибки, обслуживающему персоналу очень редко требуется глубоко их исследовать, чтобы полностью понять суть вопроса. Персоналу требуется просто обучение по программному обеспечению для управления устройством, чтобы иметь возможность решать большинство проблем.
Во всех формах модели компьютерного устройства клиенты получают выгоду от простоты эксплуатации. Устройство имеет ровно одну комбинацию оборудования, операционной системы и прикладного программного обеспечения, которая была предварительно установлена на заводе. Это избавляет клиентов от необходимости выполнять сложную интеграционную работу и значительно упрощает устранение неполадок. Фактически, эта характеристика «работы под ключ» является движущей силой, которую ищут клиенты при покупке устройств.
Чтобы считаться устройством, (аппаратное) устройство должно быть интегрировано с программным обеспечением, и оба они поставляются в виде пакета. [ необходима ссылка ] Это отличает устройства от «домашних» решений или решений, требующих сложной реализации интеграторами или реселлерами с добавленной стоимостью (VAR).
Подход с использованием устройств помогает разделить различные системы и приложения, например, в центре обработки данных. После того, как ресурс разделен, теоретически его можно также централизовать, чтобы он стал общим для многих систем, централизованно управляемым и оптимизированным, и все это без необходимости внесения изменений в какую-либо другую систему.
Компромиссы подхода с использованием компьютерных устройств
Основной [ необходимая цитата ] недостаток развертывания компьютерного устройства заключается в том, что, поскольку они предназначены для поставки определенного ресурса, они чаще всего включают в себя настраиваемую операционную систему, работающую на специализированном оборудовании, ни одно из которых, скорее всего, не будет совместимо с другими ранее развернутыми системами. Клиенты теряют гибкость.
Можно полагать, что фирменная встроенная операционная система или операционная система в приложении может сделать устройство намного более защищенным от обычных кибератак. Однако верно обратное. Безопасность через неизвестность — это плохое решение в плане безопасности, и устройства часто страдают от проблем безопасности, о чем свидетельствует распространение устройств IoT . [1]
Типы приборов
Сетевое устройство безопасности Niksun, используемое армией США (2016 г.)
Разнообразие компьютерных устройств отражает широкий спектр вычислительных ресурсов, которые они предоставляют приложениям. Некоторые примеры:
Устройства для хранения вещей
обеспечивают огромные объемы хранения и дополнительную функциональность более высокого уровня (например, зеркалирование дисков и чередование данных ) для нескольких подключенных систем, используя прозрачную локальную парадигму сетей хранения данных. [2] [ нерелевантная цитата ]
Компьютерные устройства, которые представляют собой интегрированное программное обеспечение для резервного копирования и цели резервного копирования, иногда с гипервизорами для поддержки локального DR защищенных серверов. Они часто являются шлюзом к полному решению DRaaS.
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 корпоративными системами. Фирменные встроенные приложения прошивки, работающие на устройстве, используют соединения точка-точка для трансляции данных между полевыми устройствами в их собственных протоколах автоматизации и MES- системами через их интерфейсы API , ODBC или RESTful .
программное приложение, которое может быть объединено с достаточной операционной системой (JeOS) для его запуска на стандартном оборудовании или в виртуальной машине. По сути, дистрибутив программного обеспечения или прошивка, которая запускает компьютерное устройство.
состоят из встроенной операционной системы "в стиле гипервизора", работающей на оборудовании устройства. Уровень гипервизора соответствует оборудованию устройства и не может быть изменен заказчиком, но заказчик может загружать другие операционные системы и приложения на устройство в виде виртуальных машин.
Бытовая техника
Беспроводной маршрутизатор Linksys , установленный поверх кабельного модема Comcast в домашней обстановке (2006 г.)
Помимо развертывания в центрах обработки данных, многие компьютерные устройства используются непосредственно широкой общественностью. К ним относятся: [ необходима цитата ]
Потребители подчеркивают необходимость простоты установки, настройки и эксплуатации устройства, при этом для его использования требуются лишь незначительные технические знания или вообще не требуются.
Мир промышленной автоматизации богат на приборы. Эти приборы были закалены, чтобы выдерживать экстремальные температуры и вибрации. Эти приборы также обладают высокой степенью конфигурируемости, что позволяет настраивать их для удовлетворения самых разных потребностей. Основные преимущества приборов в автоматизации:
Сокращение времени простоя — неисправное устройство обычно заменяется готовым коммерческим устройством , а его задача быстро и легко загружается из резервной копии.
Высокая масштабируемость — устройства обычно являются целевыми решениями для области завода или процесса. По мере изменения требований масштабируемость достигается путем установки другого устройства. Концепции автоматизации легко воспроизводятся по всему предприятию путем стандартизации устройств для выполнения необходимых задач, в отличие от разработки индивидуальных схем автоматизации для каждой задачи.
Низкая совокупная стоимость владения (TCO ) — устройства разрабатываются, тестируются и поддерживаются поставщиками продуктов автоматизации и проходят гораздо более широкий уровень тестирования качества, чем специально разработанные решения по автоматизации. Использование устройств в автоматизации снижает уровень тестирования, необходимого для каждого отдельного приложения.
Сокращение времени проектирования — устройства выполняют определенные функции, и хотя они легко настраиваются, они, как правило, самодокументируются. Это позволяет передавать решения на основе устройств от инженера к инженеру с минимальной потребностью в обучении и документации.
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 стандартизированных языков программирования, таких как IEC-1131.
SLC (одноконтурный контроллер) — одноконтурные контроллеры — это устройства, которые контролируют входную переменную и вносят изменения в управляющий выход (управляемую переменную), чтобы удерживать входную переменную на заданном значении.
PAC (программируемый контроллер автоматизации) - программируемые контроллеры автоматизации представляют собой устройства, которые воплощают в себе свойства как ПЛК, так и SLC, что позволяет интегрировать как аналоговое, так и дискретное управление.
Универсальный шлюз - универсальное шлюзовое устройство имеет возможность взаимодействовать с различными устройствами через их соответствующие протоколы связи и будет влиять на транзакции данных между ними. Это становится все более важным, поскольку производство стремится улучшить гибкость, качество, темпы производства, производственные затраты и сократить время простоя за счет усовершенствованных коммуникаций M2M ( машина-машина ).
EATM (Enterprise Appliance Transaction Modules) - Модули транзакций корпоративных устройств - это устройства, которые влияют на транзакции данных из систем автоматизации цеха в корпоративные бизнес-системы. Они взаимодействуют с оборудованием цеха через различные протоколы автоматизации поставщиков и взаимодействуют с бизнес-системами через протоколы связи с базами данных, такие как JMS ( Java Message Service ) и SQL ( Structured Query Language ).
Внутренняя структура
Существует несколько шаблонов проектирования, принятых поставщиками компьютерных устройств, некоторые из которых показаны ниже. Поскольку вся концепция устройства основана на том, чтобы держать такие детали реализации подальше от конечного пользователя, трудно сопоставить эти шаблоны с конкретными устройствами, особенно потому, что они могут меняться и меняются, не влияя на внешние возможности или производительность.
Специальный чип — поставщик создает ASIC без отдельного «программного обеспечения» или операционной системы. Устройство имеет ограниченный интерфейс, обычно консольный терминал или веб-интерфейс, позволяющий ИТ-персоналу выполнять базовую настройку. Производитель часто предоставляет способ доступа к более глубоким механизмам настройки. Примером может служить устройство Vega 3 Java Compute Appliance от Azul Systems ; 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. Примером является IOS от Cisco ; Unix-подобная операционная система имеет встроенные функции брандмауэра и команды конфигурации сети/брандмауэра. Иногда устройство также запечатано, поэтому у потребителя нет доступа к переустановке операционной системы или замене ее на другую операционную систему. 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 реализуется этот «закрытый» подход, тем ближе этот тип устройства становится к тому, чтобы выглядеть как устройство ASIC.
Специализированное приложение — используются готовые компьютеры и операционные системы, но пользовательский интерфейс и «коробка» спроектированы так, что пользователь не может получить доступ ни к чему на компьютере, кроме интерфейса приложения, созданного поставщиком. Поскольку базовая вычислительная архитектура заблокирована и по сути невидима, становится трудно различить, что устройство действительно функционирует поверх оборудования общего назначения и операционных систем. Linux и в меньшей степени BSD стали предпочтительной операционной системой для этого типа устройств. В последнее время термин «программное устройство» также используется для описания такой предварительно упакованной комбинации черного ящика.
Виртуальное устройство — здесь само оборудование полностью исчезло и стало так называемым виртуальным устройством (также известным как виртуальное программное устройство), использующим любую из ряда технологий виртуальных машин . Внутри этой виртуальной машины по сути находится тот же стек программного обеспечения плюс операционная система, что и в альтернативе «специализированное приложение».
Иногда эти методы смешиваются. Например, устройство VPN может содержать программный брандмауэр с ограниченным доступом, работающий на Linux, с шифрованием ASIC для ускорения доступа VPN.
Некоторые компьютерные устройства используют твердотельное хранилище , в то время как другие используют жесткий диск для загрузки операционной системы. Опять же, два метода могут быть смешаны — сервер печати ASIC может позволить использовать дополнительный жесткий диск для очереди заданий, или устройство на базе Linux может кодировать Linux в прошивке , так что жесткий диск не нужен для загрузки операционной системы. [5]
^ «Проблемы безопасности и конфиденциальности, связанные с Интернетом вещей». Business Insider .
^ Центр обработки данных SAN Архивировано 2005-05-02 в Wayback Machine - Network World
^ Маршрутизаторы Архивировано 2011-09-09 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. No Starch Press. стр. xvii. ISBN978-1-59327-140-4. Получено 2008-05-06 .
Внешние ссылки
Комментарии консультативной группы ARC по модулям транзакций Enterprise Appliance
Вычислительная техника - Отчет Монаша, декабрь 2006 г.
