Architettura (informatica)

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Introduzione

Architettura (informatica) In informatica, la combinazione degli elementi hardware che costituiscono la struttura di un computer, o anche la struttura logica del software di un sistema (ad esempio, del sistema operativo).

L'architettura di un computer comprende tutti i componenti, principali e secondari, necessari al suo funzionamento: il sistema di elaborazione, gli elementi integrati, la circuiteria e i programmi di sistema. Vengono generalmente esclusi i programmi applicativi, necessari per eseguire compiti specifici, ma non indispensabili al funzionamento della macchina. Per architettura di rete si intende la struttura logica di un insieme di più macchine collegate in una rete di comunicazione.

Un'architettura è detta aperta se le sue specifiche sono pubblicate e liberamente accessibili; chiusa, se le specifiche sono detenute solo dall’azienda produttrice, che impedisce l’integrazione di dispositivi prodotti da altre aziende.

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Architettura hardware

L'architettura di un computer è solitamente sequenziale (architettura sequenziale di van Neumann); per ottenere una maggiore rapidità di esecuzione delle operazioni, numerosi elaboratori utilizzano un'architettura parallela (o concorrente). Ne sono un esempio i processori a schiera (array processor), capaci di eseguire le operazioni in forma matriciale. Dotate di architettura SIMD (Single Instruction, Multiple-Data), sono macchine adatte all'elaborazione di immagini e alla simulazione di eventi fisici.

Nel campo dei microprocessori si distinguono diversi tipi di architetture: l'architettura CISC (Complex Instruction Set Computing) permette di elaborare istruzioni complesse, ma in tempi relativamente lunghi, che vengono essenzialmente impiegati a risolvere, per un numero enorme di volte, un ristretto gruppo di istruzioni (il 20% di tutte le eseguibili). Proprio per permettere al computer di eseguire rapidamente un limitato numero di istruzioni, occorrenti frequentemente, è stata ideata l'architettura RISC (Reduced Instruction Set Computing): è un tipo di architettura a pipeline, capace di disporre nuove istruzioni per il processore già durante l'esecuzione dell'istruzione corrente. Se un sottosistema a disco usa una memoria per pre-caricare e mantenere le informazioni, si dice dotato di architettura cache.

Nel caso di architettura chiusa, la riservatezza delle informazioni rende difficile, per altre aziende, la produzione di dispositivi compatibili con tali macchine; di solito, solo il produttore originale è in grado di realizzare periferiche o espansioni per il sistema. Al contrario, l'architettura aperta facilita lo sviluppo di hardware addizionale da parte di terzi, indipendentemente dal produttore. Il personal computer introdotto nel 1981 da IBM è un tipico caso di architettura aperta: fin dalla sua comparsa furono rese disponibili le caratteristiche del sistema, permettendo a numerose altre aziende di realizzare prodotti simili e di allargare il mercato.

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Architettura di rete

Per le reti si parla di architettura client-server. Questa particolare configurazione delle reti locali funziona in base al principio di 'intelligenza distribuita': in essa il server e le singole postazioni di lavoro sono considerati dispositivi 'intelligenti', ossia programmabili in modo da sfruttare pienamente le loro capacità di elaborazione. L'esecuzione di un'applicazione viene suddivisa tra due componenti fisicamente distinti: il client, accessibile all'utente, e il server, 'nascosto' all'utente. Il componente client, rappresentato generalmente da un personal computer completo e autosufficiente (diversamente dai terminali che si trovavano nelle vecchie architetture, privi di microprocessore, detti 'muti' perché capaci di funzionare essenzialmente solo come video e tastiera), fornisce tutta la sua potenza e le sue prestazioni all'utente. Il server, che può essere un altro personal computer, un minicomputer o un mainframe, integra il componente client fornendo le tradizionali risorse offerte da minicomputer e mainframe in condivisione: gestione dei dati, distribuzione delle informazioni tra i diversi client, amministrazione sofisticata della rete e prestazioni relative alla sicurezza.

Il vantaggio dell'architettura client-server rispetto alle precedenti risiede nel fatto che macchine client e server operano insieme per portare a termine le elaborazioni richieste dall'applicazione in svolgimento: questo non solo aumenta la capacità di elaborazione disponibile, ma ne permette un uso più efficiente. La porzione di applicazione affidata a un client è in genere ottimizzata in funzione dell'interazione con l'utente, mentre il server sovrintende alle operazioni centralizzate e multiutente.

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Architettura software

Nel settore del software il termine indica la definizione completa e dettagliata delle diverse parti logiche che costituiscono un programma o un servizio, come l'interfaccia tra utente e computer, il sistema operativo o un sistema di protocolli di comunicazione tra elaboratori diversi.