하드웨어 아키텍처

Hardware architecture
이 기사는 하드웨어 아키텍처에 관한 것이다; 용어는 물리적 장치 또는 시스템, 종종 하드웨어와 소프트웨어 둘 다로 구성되는 구조 설계를 말한다. 다른 용도의 경우 컴퓨터 아키텍처, 컴퓨터 하드웨어 또는 아키텍처(동음이의)를 참조하십시오.
F-117A 나이트호크의 직교 투사 다이어그램.
F-117은 GBU-27 레이저 유도폭탄을 이용한 실사격 훈련을 실시한다.

엔지니어링에서 하드웨어 아키텍처는 시스템의 물리적 요소와 상호관계를 식별하는 것을 말한다. 흔히 하드웨어 설계 모델이라고 불리는 이 설명은 하드웨어 설계자가 그들의 구성요소가 시스템 아키텍처에 어떻게 적합한지 이해할 수 있도록 하며 소프트웨어 개발 및 통합에 필요한 중요한 정보를 소프트웨어 구성요소 설계자에게 제공한다. 하드웨어 아키텍처의 명확한 정의는 다양한 전통적인 엔지니어링 분야(예: 전기 및 기계공학)가 새로운 기계, 장치 및 구성품을 개발 및 제조하기 위해 더 효과적으로 협력할 수 있도록 한다.[1]

하드웨어는 컴퓨터 공학 산업 내에서 (전자 컴퓨터) 하드웨어와 그 위에서 실행되는 소프트웨어를 명시적으로 구별하기 위해 사용되는 표현이기도 하다. 그러나 자동화 및 소프트웨어 엔지니어링 분야의 하드웨어는 단순히 어떤 종류의 컴퓨터일 필요는 없다. 현대 자동차는 아폴로 우주선보다 훨씬 더 많은 소프트웨어를 달린다. 또한 현대 항공기는 표준 컴퓨터 하드웨어와 IC 유선 논리 게이트, 아날로그 및 하이브리드 장치, 기타 디지털 구성 요소와 같은 특수 하드워드 구성 요소에 내장 및 배포된 수천만 개의 컴퓨터 명령을 실행하지 않고는 작동할 수 없다. 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), 휴대전화, 외과용 계측기, 위성, 잠수함 등 광범위한 응용 분야에 걸쳐 분리된 물리적 구성품이 어떻게 결합하여 복잡한 시스템을 형성하는지를 효과적으로 모델링할 필요가 있다.

하드웨어 아키텍처는 공학적(또는 설계되어야 할) 전자 또는 전자기계 하드웨어 시스템과 그러한 시스템에 대한 설계를 효과적으로 구현하기 위한 프로세스와 규율을 나타낸다. 그것은 일반적으로 정보, 소프트웨어 및 기기 프로토타이핑을 포괄하는 더 큰 통합 시스템의 일부분이다.[2]

하드웨어 시스템을 구성하는 관련 요소, 그 요소들 간의 관계, 그리고 그러한 관계를 지배하는 규칙에 대한 정보를 전달하기 위해 사용되기 때문에 그것은 대표적이다.

컨트롤이 있는 전자식 멀티턴 액추에이터

그것은 일련의 제약조건 내에서 하드웨어 시스템의 아키텍처 및/또는 그 아키텍처로부터 설계를 생산하거나 변경하기 위해 일련의 단계가 규정되어 있기 때문에 과정이다.

일련의 제약조건 안에서 시스템을 설계하는 가장 효과적인 방법에 대해 실무자들에게 알리기 위해 지식의 본체가 사용되기 때문에 그것은 하나의 규율이다.

하드웨어 아키텍처는 주로 시스템의 구성요소 또는 서브시스템들 사이의 내부 전기적(그리고 더 드물게 기계적) 인터페이스와 시스템과 외부 환경 간의 인터페이스, 특히 사용자가 보는 전자 표시장치에 의해 작동되는 장치와 관련이 있다. (이 후자의 특수 인터페이스는 컴퓨터 휴먼 인터페이스, AAKA 휴먼 컴퓨터 인터페이스 또는 HCI로 알려져 있으며, 이전에는 인간-머신 인터페이스라고 불렸다.[3] 집적회로(IC) 설계자들이 기존 기술을 신제품에 대한 혁신적 접근방식으로 이끌고 있다. 따라서 다중 계층의 활성 기기가 단일 칩으로 제안되어 파괴적인 마이크로 전자, 광전자 및 새로운 마이크로 전자기계 하드웨어 구현의 기회가 열리고 있다.[4][5]

배경

당뇨병 모니터링을 위한 휴대용 의료기기로 통합되는 하드웨어 아키텍처의 예.
자세한 장비 하드웨어 사양 및 기능이 포함된 U-Boat 레이아웃

디지털 컴퓨터가 등장하기 전에, 전자와 다른 공학 분야에서는 오늘날에도 일반적으로 사용되고 있기 때문에 시스템과 하드웨어라는 용어를 사용했다. 그러나 디지털 컴퓨터가 현장에 등장하고 소프트웨어 공학이 별도의 분야로 발전함에 따라 공학적 하드웨어 공예품, 소프트웨어 공예품, 복합 공예품 등을 구별할 필요가 있는 경우가 많았다.

컴퓨터 프로그램이 없는 프로그램 가능한 하드웨어 공예품 또는 기계는 발기부전이다. 소프트웨어 공예품이나 프로그램으로도 적합한(하드웨어) 기계의 순차적 상태를 변경하는데 사용할 수 없는 한 똑같이 발기부전이다. 그러나 하드웨어 기계와 그 프로그래밍은 거의 흉내낼 수 없는 많은 추상적이고 물리적인 작업을 수행하도록 설계될 수 있다. 컴퓨터 및 소프트웨어 엔지니어링 분야(그리고 통신과 같은 다른 엔지니어링 분야) 내에서 하드웨어, 소프트웨어 및 시스템이라는 용어는 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하드웨어, 소프트웨어 및 그 프로그램과 함께 완전한 하드웨어 장치를 구별하기 위해 만들어졌다.

하드웨어 엔지니어 또는 설계자는 하드웨어 장치만을 취급한다(대부분 또는 그 이하), 소프트웨어 엔지니어 또는 설계자는 프로그램만을 취급한다(대부분 또는 그 이하), 시스템 엔지니어 또는 시스템 설계자는 프로그래밍이 하드웨어 장치 내에서 적절하게 실행될 수 있는지, 그리고 시스템 설계자는 시스템 장치 내에서 제대로 실행될 수 있는지를 확인할 책임이 있다.두 실체로 구성된 m은 외부 환경, 특히 사용자와의 적절한 상호작용이 가능하고 의도된 기능을 수행할 수 있다.

하드웨어 아키텍처는 고정 또는 변경 가능한 프로그램을 실행할 수 있는 전자 또는 전자기계 장치를 추상적으로 표현한 것이다.[6][7]

하드웨어 아키텍처는 일반적으로 전자 및 기계 센서와 액추에이터와 함께 아날로그, 디지털 또는 하이브리드 전자 컴퓨터의 어떤 형태를 포함한다. 하드웨어 설계는 시스템의 현재 및 예측 가능한 모든 요건을 고려하고 필요한 하드웨어 구성요소를 필요한 부품보다 많지 않은 깨끗한 경계 서브시스템의 실행 가능한 집합으로 배열하는 '파티션 방식' 또는 알고리즘으로 볼 수 있다. 즉, 배타적이고 포괄적이며 철저한 분할 방식이다. 파티셔닝의 주요 목적은 하드웨어 서브시스템에 있는 요소들을 배열하여 그 요소들 사이에 필요한 최소한의 전기 연결과 전자 통신이 있도록 하는 것이다. 소프트웨어와 하드웨어 모두에서 좋은 서브시스템은 의미 있는 "객체"로 간주되는 경향이 있다. 더욱이, 아키텍처(하드웨어 및 소프트웨어)에 대한 사용자 요구 사항의 명확한 배분은 애즈-빌트(As-Built) 시스템에서 사용자 요구 사항의 유효성 검사를 위한 효과적인 근거를 제공한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Rai, L.; Kang, S.J. (2008). "Rule-based modular software and hardware architecture for multi-shaped robots using real-time dynamic behavior identification and selection". Knowledge-Based Systems. 21 (4): 273–283. doi:10.1016/j.knosys.2007.05.008.
  2. ^ Frampton, K.D., Martin, S.E. & Minor, K. (2003). "The scaling of acoustic streaming for application in micro-fluidic devices". Applied Acoustics. 64 (7): 681–692. doi:10.1016/S0003-682X(03)00005-7.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  3. ^ Brunelli, C., Garzia, F. & Nurmi, J. (2008). "A coarse-grain reconfigurable architecture for multimedia applications featuring subword computation capabilities". Journal of Real-Time Image Processing. 3 (1–2): 21–32. doi:10.1007/s11554-008-0071-3. S2CID 25962199.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  4. ^ Cale, T.S., Lu, J.-Q. & Gutmann, R.J. (2008). "Three-dimensional integration in microelectronics: Motivation, processing, and thermomechanical modeling". Chemical Engineering Communications. 195 (8): 847–888. doi:10.1080/00986440801930302. S2CID 95022083.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  5. ^ Cavalcanti, A., Shirinzadeh, B., Zhang, M. & Kretly, L.C. (2008). "Nanorobot Hardware Architecture for Medical Defense". Sensors. 8 (5): 2932–2958. Bibcode:2008Senso...8.2932C. doi:10.3390/s8052932. PMC 3675524. PMID 27879858.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  6. ^ Assif, D., Himel, R. & Grajower, Y. (1988). "A new electromechanical device to measure the accuracy of interocclusal records". Journal of Prosthetic Dentistry. 59 (6): 672–676. doi:10.1016/0022-3913(88)90380-0. PMID 3165452.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  7. ^ Zimmermann, M., Volden, T., Kirstein, K.-U., Hafizovic, S., Lichtenberg, J., Brand, O. & Hierlemann, A. (2008). "A CMOS-based integrated-system architecture for a static cantilever array". Sensors and Actuators B: Chemical. 131 (1): 254–264. doi:10.1016/j.snb.2007.11.016.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)