اسکنر نوری

یک دستگاه ورودی که با استفاده از تجهیزات نوری، کاغذ یا هر نوع سند دیگر را پویش کرده و الگوی تاریک وروشن (یا رنگی) حاصله را به سیگنال دیجیتال (رقومی) قابل استفاده برای نرم‌افزار تشخیص نویسه یا نرم‌افزار گرافیکی تبدیل می‌کند. متداولترین نوع پویشگرها، پویشگر مسطح است که اسناد به طور ثابت روی ان قرار می‌گیرندد و بخش پویش در طول آن حرکت می‌کند؛ به عبارتی این دستگاه‌ها شبیه دستگاه‌های فتوکپی هستند. پویشگرهای دیگر، مانند دستگاه‌های دورنگار، برگه‌های کاغذ را به طرف داخل کشیده و از روی بخش پویش که ثابت است عبور می‌دهند. برخی از پویشگرهای تخصصی، با دوربین ویدئویی استاندارد کار می‌کنند. این نوع پویشگرها، سیگنال ویدئویی را به سیگنال دیجیتال (رقمی) قابل پردازش برای نرم‌افزار رایانه تبدیل می‌کنند. یکی از انواع متداول پویشگر، پویشگر دستی است که کاربر آن را در دست خود گرفته و روی سند می‌کشد. این پویشگرها ارزان قیمت هستند اما سطح پویش آنها به چند سانتی متر محدود می‌شود. و دارای انواع مختلف و مارکهای مختلفی است که در آینده به شما توضییح خواهیم داد. مهدی علی نوری

ترانزیستورهای گسسته و مدارات مجتمع (واحد پردازش مرکزی)

پیچیدگی طراحی پردانده‌ها هم‌زمان با افزایش سریع فن آوری‌های متنوع که ساختارهای کوچک‌تر و قابل اطمینان تری را در وسایل الکترونیک باعث می‌شد، افزایش یافت. اولین موفقیت با ظهور اولین ترانزیستورها حاصل شد. پردازنده‌های ‍‍ترانزیستوری در طول دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی زمان زیادی نبود که اختراع شده بود و این در حالی بود که آنها بسیار حجیم، غیر قابل اعتماد و دارای المانهای سوئیچینگ شکننده مانند لامپ‌های خلا و رله‌های الکتریکی بودند. با چنین پیشرفتی پردازنده‌هایی با پیچیدگی و قابلیت اعتماد بیشتری بر روی یک یا چندین برد مدار چاپی که شامل قسمت‌های تفکیک شده بودند ساخته شدند.

در طول این مدت، یک روش برای تولید تعداد زیادی ترانزیستور روی یک فضای فشرده نظر اکثریت را به خود جلب کرد. مدارات مجتمع (IC)‌ها، این امکان را فراهم کردند که تعداد زیادی از ترانزیستورها روی یک پایه نیمه رسانا لایه لایه شده یا «چیپ»ساخته شوند. در ابتدا تنها مدارات غیر تخصصی پایه مانند گیتهای منطقی NOR به صورت مدارات مجتمع ساخته شدند. پردازنده‌هایی که بر اساس چنین واحد سیستم پایه‌ای مدارات مجتمع ساخته شدند به طور کلی جزو مدارات مجتمع مقیاس کوچک (SSI) محسوب می‌شدند.مدارات مجتمع SSI مانند آنچه که در راهنمای کامپیوتر آپولو آورده شده، معمولاً شامل ترانزیستورها با تعداد ضرایبی از ۱۰ می‌باشند. ساخت یک پردازنده یکپارچه و بی عیب و نقص بدون استفاده از مدارات مجتمع SSI نیازمند هزاران چیپ مجزا می‌باشد، اما همچنان مقدار حجم و توان مصرفی بسیار کمتری نسبت به طراحی به وسیله مدارات ترانزیستوری گسسته نیازمند است.چنین تکنولوژی میکرو الکترونیک پیشرفته‌ای باعث افزایش تعداد ترانزیستورهای موجود در ICها شد و بدین ترتیب کاهش تعداد ICهای منفردی را در پی داشت که به یک پردازنده کامل نیاز داشتند. درمدارات مجتمع سری MSI و LSI (مدارات مجتمع مقیاس متوسط و بزرگ) میزان ترانزیستورها تا صدها و سپس تا هزاران ترانزیستور افزایش یافت.در سال ۱۹۶۴ شرکت IBM سیستم معماری ۳۶۰ کامپیوتر را معرفی کرد که در یک سری از کامپیوترها که می‌توانستند یک برنامه را با چندین سرعت و شکل مختلف اجرا کنند مورد استفاده قرار گرفت. این کار در زمانی که بیشتر کامپیوترهای الکترونیکی با یکدیگر نا سازگار بودند، حتی آنهایی که توسط یک کارخانه ساخته می‌شدند، بسیار حائز اهمیت بود. به منظور تسهیل در چنین پیشرفتی شرکت IBM از یک راهکار به نام ریز برنامه (ریز دستورالعمل)استفاده کرد، که همچنان به صورت گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم معماری ۳۶۰ آنچنان به شهرت رسید که چندین دهه بر بازار سیستم‌های کامپیوتری قدرتمند حکمفرما بود و چیزی از خود بر جای گذاشت که روند آن همچنان نیز به وسیله کامپیوترهای مدرن مشابه مانند کامپیوترهای سریZ شرکت IBM ادامه دارد. در همان سال (۱۹۶۴) انجمن تجهیزات دیجیتالی (DEC) یک کامپیوتر قدرتمند با هدف کاربرد علمی و تحقیقاتی به بازا عرضه کرد (PDP-۸.(DEC بعدها یک سیستم با نام PDP-۱۱عرضه کرد که به نهایت شهرت دست یافت و این سیستم در اصل با مدارات مجتمع SSI ساخته شده بود با این تفاوت که نهایتا با اجزاء LSI تکمیل شده بود و به یکباره به کاربرد عملی رسید. بر خلاف SSI و MSIهای قبلی، اولین پیاده سازی LSI از PDP-۱۱ شامل پردازنده‌های مرکب از چهار LSI مدار مجتمع می‌باشد.(انجمن تجهیزات دیجیتالی ۱۹۷۵)

کامپیوترهای با ترانزیستور پایه دارای چندین مزیت ممتاز بود. گذشته از تسهیل و ساده سازی، قابلیت اعتماد بالا و توان مصرفی پایین تری داشتند. ترانزیستورها همچنین به پردازنده‌ها اجازه می‌دادند تا با سرعت بالاتری مورد استفاده قرار گیرد و این به علت زمان سوئیچینگ کوتاه یک ترانزیستور در مقایسه با یک لامپ الکترونی یا رله می‌باشد. در نتیجه برای هر دو حالت افزایش اعتماد و متناسب با آن افزایش چشمگیرسرعت، المانهای سوئیچینگ پالس ساعت پردازنده در دهگان مگا هرتز در طول این دوره بدست آمد. به علاوه زمانیکه ترانزیستورهای گسسته و ICهای ریزپردازنده‌ها مورد استفاده زیادی قرار گیرند، طراحی‌های جدید با کیفیت بالا مانند SIMD (دستورالعمل‌های منفرد بااطلاعات چندگانه) پردازنده‌های جهت دار آشکار می‌شود. این طراحی آزمایشگاهی اخیر بعدها باعث شکل گیری عصر تخصصی ابر کامپیوترها مانند نمونه ساخته شده توسط کری اینک گردید.

عملکرد ریزپردازنده‌ها

کارکرد بنیادی بیشتر ریزپردازنده‌ها علیرغم شکل فیزیکی که دارند، اجرای ترتیبی برنامه‌های ذخیره شده را موجب می‌شود. بحث در این مقوله نتیجه پیروی از قانون رایج نیومن را به همراه خواهد داشت. برنامه توسط یک سری از اعداد که در بخشی از حافظه ذخیره شده‌اند نمایش داده می‌شود.چهار مرحله که تقریباً تمامی ریزپردازنده‌هایی که از [ قانون فون نیومن] در ساختارشان استفاده می‌کنند از آن پیروی می‌کنند عبارت‌اند از : فراخوانی، رمزگشایی، اجرا، بازگشت برای نوشتن مجدد.

بلوک دیاگرامی که نمایشگرچگونگی رمز گشایی یک MIPS32 است.

مرحله اول، فراخوانی، شامل فراخوانی یک دستورالعمل (که به وسیله یک عدد و یا ترتیبی از اعداد نمایش داده می‌شود) از حافظه برنامه می‌باشد. یک محل در حافظه برنامه توسط شمارنده برنامه(PC) مشخص می‌شود که در آن عددی که ذخیره می‌شود جایگاه جاری برنامه را مشخص می‌کند.به عبارت دیگر شمارنده برنامه از مسیرهای پردازنده در برنامه جاری نگهداری می‌کند. بعد از اینکه یک دستورالعمل فراخوانی شد شمارنده برنامه توسط طول کلمه دستورالعمل در واحد حافظه افزایش می‌یابد. گاهی اوقات برای اینکه یک دستورالعمل فراخوانی شود بایستی از حافظه کند بازخوانی شود. که این عمل باعث می‌شود ریزپردازنده همچنان منتظر بازگشت دستورالعمل بماند. این موضوع به طور گسترده‌ای در پردازنده‌های مدرن با ذخیره سازی و معماری مخفی سازی در حافظه‌های جانبی مورد توجه قرار گرفت. دستورالعملی که پردازنده از حافظه بازخوانی می‌کند باید معین شده باشد که چه عملی را CPU می خواهد که انجام دهد. در مرحله رمزگشایی، دستورالعمل به بخش‌هایی که قابل فهم برای قسمت‌های پردازنده هستند تفکیک می‌شود. روشی که در آن مقادیر دستورالعمل شمارشی ترجمه می‌شود توسط معماری مجموعه دستورالعمل‌ها (ISA) تعریف می‌شود. اغلب یک گروه از اعداد در یک دستورالعمل که شناسنده نامیده می‌شوند بیانگر این هستند که کدام فرایند باید انجام گیرد. قسمت باقیمانده اعداد معمولاً اطلاعات مورد نیاز برای دستور را در بر دارند، مانند عملوندهای یک عملیات اضافی که در واقع چنین عملوندهایی ممکن است به عنوان یک مقدار ثابت داده شوند(مقدار بیواسطه)، یا اینکه به عنوان یک محل برای مکان یابی یک مقدار، یک ثبات و یا آدرس حافظه که به وسیله گروهی از مدهای آدرس دهی تعیین می‌گردد داده شوند. در طرحهای قدیمی سهم پردازنده‌ها یی که در رمزگشایی دستورالعملها نقش داشتند از واحد سخت‌افزاری غیر قابل تغییر برخوردار بودند. اگرچه در بیشتر پردازنده‌ها و ISA‌های انتزاعی و پیچیده اغلب یک ریز برنامه دیگر جهت ترجمه دستورالعمل به صورت ترکیب سیگنالهای مختلف برای CPU ‌ها وجود دارد. این ریز برنامه گاهی قابلیت دوباره نویسی را دارد، بنابر این آنها می‌توانند برای تغییر نحوه رمز گشایی دستورالعملها حتی پش از آنکه CPU ها تولید شدند اصلاحاتی را مجدداً انجام دهند.

بلوک دياگرام يک پردازنده ساده

بعد از مراحل فراخوانی و رمزگشایی مرحله اجرای دستور انجام می‌گیرد. در طول این مرحله قسمت‌های مختلفی از پردازنده با هم مرتبط هستند و می‌توانند یک عملکرد مطلوب ایجاد کنند. برای مثال اگر یک عملکرد اضافی درخواست شود واحد محاسبه و منطق (ALU)با یک سری از ورودی‌ها و خروجی‌ها مرتبط خواهد شد. ورودی‌ها اعداد مورد نیاز برای افزوده شدن را فراهم می‌کنند و خروجیها شامل جمع نهایی اعداد می‌باشند. ALU شامل مجموعه‌ای از مدارهاست تا بتواند عملیاتهای ساده محاسباتی و منطقی را روی ورودی‌ها انجام دهد. اگر فرایند اضافی نتیجه بزرگی برای کارکرد پردازنده ایجاد کند یک پرچم سر ریز محاسباتی در ثبات پرچمها ایجاد می‌شود.

مرحله پایانی یعنی بازگشت به مکان اولیه و آمادگی برای نوشتن مجدد پس از مرحله اجرا در قسمتی از حافظه به وجود می‌آید. گاهی اوقات نتایج محاسبات در ثباتهای پردازنده‌های خارجی نوشته می‌شوند که اینکار برای دسترسی سریع به وسیله دستورهایی که بعداً به برنامه داده می‌شود انجام می‌گیرند. در حالت دیگر ممکن است نتایج با سرعت کمتری نوشته شوند اما در حجم بزرگ‌تر و ارزش کمتر، که این نتایج در حافظه اصلی ذخیره خواهند شد. برخی از دستورات شمارنده برنامه که قابل تغییر هستند نسبت به آن دسته از اطلاعاتی که مستقیما نتایج را تولید می‌کنند ترجیح داده می‌شوند. در اصل همگی این موارد خیزش نامیده می‌شوند و رفتارهایی شبیه حرکت در یک لوپ، زمان اجرای برنامه (در طول استفاده از خیزش‌های شرطی) و همچنین روند توابع در برنامه‌ها را تسهیل می‌دهند. تعداد بسیاری از دستورات وضعیت یک رقم در ثبات پرچمها را تغییر می‌دهند. این پرچمها می‌توانند برای تأثیر گذاری در چگونگی عملکرد یک برنامه مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال یک نوع از دستورات مقایسه‌ای به مقایسه یک عدد و مقدار موجود در ثبات پرچمها رسیدگی می‌کند. این پرچم ممکن است بعداً با یک دستورالعمل جهشی برای مشخص کردن روند برنامه مورد استفاده قرار بگیرد.

بعد از اجرای دستورالعمل و نوشتن مجدد روی اطلاعات منتجه فرآیند به طور کامل تکرار می‌شود و با دستور بعدی چرخه به طور معمول مقدار بعدی را از ترتیب شمارشی فراخوانی می‌کند، که این عمل به دلیل روند افزایشی مقدار شمارنده برنامه می‌باشد. در پردازنده‌های خیلی پیچیده تر نسبت به آنچه توضیح داده شد چندین دستورالعمل قابل فراخوانی، رمز گشایی و اجرا به صورت هم‌زمان می‌باشند. این امر به طور کلی بیان می‌دارد که چه مباحثی به روش زمانبندی کلاسیک RISC مربوط می‌شود، که در حقیقت این فرایند در پردازنده‌های معمولی که در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند متداول است. (ریز کنترل کننده یا میکرو کنترولر)

پالس ساعت :

اکثر پردازنده‌ها و در حقیقت اکثر دستگاه‌هایی که با منطق پالسی و تناوبی کار می‌کنند به صورت طبیعی باید سنکرون یا هم‌زمان باشند. این بدان معناست که آنها به منظور هم‌زمان سازی سیگنالها طراحی و ساخته شده‌اند. این سیگنالها به عنوان سیگنال ساعت(پالس ساعت) شناخته می‌شوند و معمولاً به صورت یک موج مربعی پریودیک (متناوب) می‌باشند. برای محاسبه بیشترین زمانی که سیگنال قادر به حرکت از قسمت‌های مختلف مداری پردازنده‌است، طراحان یک دوره تناوب مناسب برای پالس ساعت انتخاب می‌کنند. این دوره تناوب باید از مقدار زمانی که برای حرکت سیگنال یا انتشار سیگنال در بدترین شرایط ممکن صرف می‌شود بیشتر باشد. برای تنظیم دوره تناوب باید پردازنده‌ها باید مطابق حساسیت به لبه‌های پایین رونده یا بالا رونده حرکت سیگنال در بدترین شرایط تاخیر طراحی و ساخته شوند. در واقع این حالت هم از چشم انداز طراحی و هم از نظر میزان اجزای تشکیل دهنده یک مزیت ویژه در ساده سازی پردازنده‌ها محسوب می‌شود. اگرچه معایبی نیز دارد، از جمله اینکه پردازنده باید منتظر المانهای کندتر بماند، حتی اگر قسمت‌هایی از آن سریع عمل کنند. این محدودیت به مقدار زیادی توسط روشهای گوناگون افزایش قدرت موازی سازی (انجام کارها به صورت هم‌زمان) پردازنده‌ها قابل جبران است.

با وجود این پیشرفت معماری کامپیوترها، به تنهایی قادر به حل اشکالات عدم هم‌زمان سازی سرتاسری و جهانی پردازنده‌ها نیست. برای مثال یک پالس ساعت تابع تاخیرهای موجود در هر سیگنال دیگر است. پالس ساعت‌های بالاتر در پردازنده‌های پیچیده و ترکیبی برای نگه داریشان در یک فاز (هم‌زمانی) در طول یک واحد، بسیار مشکل ساز خواهد بود. این مشکل بسیاری از پردازنده‌های پیشرفه را به سوی سیگنالهای ساعت متعیر سوق داده‌است تا بتواند ازتاخیرهای سیگنال-سیگنال جلوگیری به عمل آورد.موضوع مهم دیگر در زمینه پالس ساعت، افزایش چشمگیر میزان گرمایی است که توسط پردازنده تولید می‌شود.تغییر دائمی کلاک پالسها باعث می‌شوند تا اجزای بیشتری بدون در نظر گرفتن اینکه آیا در آن زمان مورد استفاده قرار می‌گیرند یا نه تغییر وضعیت پیدا کنند. به طور کلی جزئی که تغییر وضعیت می‌دهد انرژی بیشتری نسبت به المانی که ثابت است مصرف می‌کند. بنابر این وقتی که پالس ساعت افزایش یابد باعث اتلاف گرمای بیشتری می‌شود و در نتیجه پردازنده نیازمند راه حل‌های مناسب تری برای انجام خنک کاریست.

تعریف

یک سیستم محاسبات موازی رایانه ایست با بیش از یک پردازنده که برای پردازش موازی استفاده می‌شود. در گذشته، در یک سیستم چندپردازنده هر پردازنده در یک بسته‌بندی جداگانه قرار داشت، اما امروزه با معرفی تراشه‌های چندهسته‌ای، چندین پردازنده در کنار یکدیگر در یک بسته قرار می‌گیرند. در حال حاضر انواع بسیار گوناگونی از رایانه‌های موازی وجود دارند که بر اساس نوع اتصالات بین پردازنده‌ها و حافظه از یکدیگر متمایز می‌شوند. رده بندی Flynn که یکی از پذیرفته‌شده‌ترین رده‌بندی‌ها برای رایانه‌های موازی است، رایانه‌های موازی را بر این اساس طبقه‌بندی می‌کند که آیا شامل پردازنده‌هایی هستند که همگی هم‌زمان یک دستور یکسان را روی داده‌های متفاوتی اجرا می‌کنند (یک دستور چند داده SIMD: Single Instruction Multiple Data) و یا هر پردازنده دستور متفاوتی را روی داده‌هایی متفاوت اجرا می‌کند (چند دستور چند داده MIMD: Multiple Instruction Multiple Data).

پرداش موازی

پرداش موازی اجرای یک فرآیند به طور هم زمان، عموماً با تقسیم عملیات پردازش بر روی چندین پردازنده به منظور افزایش کارایی و در نهایت سرعت بخشیدن به رسیدن به جواب است. گاهی استفاده از تکنیکهای اشتراک زمان را در یک پردازنده، به اشتباه پردازش موازی به حساب می‌آورند (چند پروسه به طور موازی روی یک پردازنده اجرا می‌شوند). ایدهٔ این کار بر این مبنا است که هر مساله به طور معمول قابل تقسیم به چندین مساله با اندازهٔ کوچک‌تر است که این مساله‌های کوچک‌تر می‌توانند به صورت هم‌زمان حل شده و در نهایت ادغام شوند تا نتیجه نهایی سریع‌تر بدست آید.

کاهش زمان محاسبه، امکان حل مسایل بزرگ‌تر، غلبه بر محدودیت‌های حافظه، صرفه اقتصادی و استفاده از فناوری‌های روز از جمله برتری‌هایی است که برای پردازش موازی نسبت به پردازش سریال (روش سنتی تر پردازش اطلاعات) برشمرده می‌شود.

رایانش ابری

نمودار مفهومی رایانش ابری

رایانش ابری (به انگلیسی: Cloud Computing) مدل رایانشی بر پایهٔ اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل سرویس‌های فناوری اطلاعات (شامل سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات، و سایر منابع اشتراکی رایانشی) با به کارگیری اینترنت ارائه می‌کند. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائهٔ خدمات فناوری اطلاعات به شیوه‌های مشابه با صنایع همگانی (آب،برق،تلفن و ...) پیشنهاد می‌کند. این بدین معنی است که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونه‌ای انعطاف‌پذیر^{[واژه‌نامه ۱]} و مقیاس‌پذیر^{[واژه‌نامه ۲]} از راه اینترنت به کاربر تحویل داده می‌شود. واژهٔ «ابر» واژه‌ای است استعاری که به اینترنت اشاره می‌کند و در نمودارهای شبکه‌های رایانه‌ای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکه اینترنت استفاده می‌شود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابری جزئیات فنی‌اش را از دید کاربران پنهان می‌سازد و لایه‌ای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود می‌آورد.به عنوان مثال آنچه یک ارائه‌دهندهٔ سرویس نرم‌افزاری رایانش ابری ارائه می‌کند، برنامه‌های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم‌افزارهای دیگر به کاربران ارائه می‌شود. نرم‌افزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره می‌گردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. جزئیات از دید کاربر مخفی می‌مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده می‌کنند ندارند.^[۱]

رایانش ابری را گروهی تغییر الگوواره‌ای^{[واژه‌نامه ۳]} می‌دانند که دنباله‌روی تغییری است که در اوایل دهه ۱۹۸۰ از مدل رایانه بزرگ^{[واژه‌نامه ۴]} به مدل کارخواه-کارساز^{[واژه‌نامه ۵]} صورت گرفت.

تاریخچه

پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه ۱۹۶۰ بازمی گردد. زمانی که جان مک کارتی ^{[واژه‌نامه ۲۰]} اظهار داشت که «رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود». تقریبا تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری (تدارک الاستیک، ارائه به صورت یک صنعت همگانی، برخط بودن و توهم دسترسی به عرضه نامحدود) به همراه مقایسه با صنعت برق و شکل‌های مصرف عمومی وخصوصی و دولتی وانجمنی را پارک هیل داگلاس در کتابی که با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار داد. واژهٔ ابر در واقع بر گرفته از صنعت تلفن است به این گونه که کمپانیهای ارتباطات راه دور که تا دهه ۱۹۹۰ تنها خطوط نقطه به نقطهٔ اختصاصی ارائه می‌کردند، شروع به ارائه شبکه‌های خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمتهای کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخشهایی که در حیطه مسئولیت کاربرند و آنهایی که در حیطه مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته می‌شد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونه‌ای گسترش می‌دهد که سرورها را نیز علاوه برزیر ساخت‌های شبکه در بر گیرد..^[۹]

سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خود نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. بعد از حباب دات-کام آنها دریافتند که با تغییر مرکز داده‌های خود - که ماننداغلب شبکه‌های رایانه‌ای در بیشتر اوقات تنها از ۱۰٪ ظرفیت آن استفاده می‌شدو مابقی ظرفیت برای دوره‌های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود - به معماری ابر می‌توانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۲۰۰۶ امکان دسترسی به سامانه خود از طریق وب سرویسهای آمازون را بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد.^[۱۰] در سال ۲۰۰۷، گوگل و آی بی ام به همراه چند دانشگاه پروژه‌ای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند.^[۱۱]

در اواسط سال ۲۰۰۸ شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای «شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات، بین آنهایی که این سرویسها را مصرف می‌کنند و آنها که این سرویسها را می‌فروشند» بوجود می‌آید.

اقتصاد رایانش ابری

کاربران رایانش ابری می‌توانند از هزینه سرمایه‌ای لازم برای خرید سخت افزار و نرم افزار و خدمات دوری کنند، زیرا آنها تنها برای آنچه که استفاده می‌کنند به عرضه کنندگان پرداخت می‌کنند و هزینه اولیه‌ای برای خرید تجهیزات به آنها تحمیل نمی‌شود. سایر مزایای اقتصادی این شیوه اشتراک زمانی در ارائه منابع رایانشی عبارتند از: موانع ورود به بازار کمتر، هزینه و زیر ساخت اشتراکی، سربار مدیریتی کمتر و دسترسی سریع به طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی.

عموما کاربران می‌توانند در هر زمانی قراردادشان را پایان دهند (و به این وسیله از ریسک و عدم قطعیت در نرخ بازگشت سرمایه بکاهند) و غالبا سرویس‌ها زیر پوشش یک قرارداد سطح سرویس ^{[واژه‌نامه ۲۱]} با جریمه‌های مالی قرار می‌گیرند.^[۱۳][۱۴]

بنا به گفته نیکلاس کار ^{[واژه‌نامه ۲۲]} ، اهمیت راهبردی(استراتژیک) فناوری اطلاعات با استاندارد شدن و ارزان تر شدن آن کاهش می‌یابد. او استدلال می‌کند که تغییرالگووارهٔ رایانش ابری شبیه به جایگزینی ژنراتورهای مولد برق با شبکه‌های توزیع برق است که در اوایل قرن بیستم رخ داد.^[۱۵] اگر چه کمپانیها ممکن است بتوانند هزینه‌های پیش پرداختی سرمایه‌ای را حذف کنند اما در مورد هزینه‌های عملیاتی کاهش چندانی صورت نمی‌گیرد و ممکن است در عمل هزینه‌های عملیاتی افزایش یابند. در مواردی که هزینه‌های سرمایه‌ای نسبتا کوچک باشند یا سازمان انعطاف پذیری بیشتری در مورد هزینه‌های سرمایه‌ای نسبت به هزینه‌های عملیاتی داشته باشد، از دیدگاه مالی رایانش ابری انتخاب مناسبی نخواهد بود. سایر عواملی که بر میزان کاهش هزینه بالقوه استفاده از رایانش ابری تاثیر می‌گذارند عبارتند ازمیزان بازدهی مرکز داده‌ها ی ^{[واژه‌نامه ۲۳]} کمپانی در مقایسه با فروشندگان رایانش ابری، هزینه‌های عملیاتی فعلی کمپانی، میزان پذیرش و استفاده از رایانش ابری و نوع کاربردی که باید در ابر میزبانی شود.^[۱۶][۱۷]

ویژگی‌های کلیدی

از دیدگاه سخت افزاری رایانش ابری در مقایسه با فناوری‌های مشابه قبلی سه جنبه جدید دارد:^[۳۲]

• ایجاد تصور و توهم دسترسی به منابع نامحدود فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و درنتیجه، از بین بردن نیاز کاربر به برنامه ریزی تدارک منابع فناوری اطلاعات برای مصارف آینده
• از بین بردن نیاز به سرمایه گذاری پیشاپیش برای منابع فناوری اطلاعات. شرکتهای تجاری می‌توانند در اندازه کوچکتر کارشان را آغاز کنند و بر اساس نیاز در زمان دلخواه منابع سخت افزاری مورد نیاز خود را افزایش یا کاهش دهند.
• امکان پرداخت برای استفاده از منابع فناوری اطلاعات در واحدهای زمانی کوتاه مدت مورد نیاز آن منبع. (مثال: برای پردازشگر در واحد ساعت؛ یا برای رسانه‌های ذخیره‌سازی در واحد روز)

مزایای اصلی رایانش ابری عبارتند از:

• چابکی ^{[واژه‌نامه ۳۲]} : کاربر می‌تواند در زمان نیاز میزان منابع مورد استفاده را کاهش یا افزایش دهد.^[۳۳]

• هزینه: ادعا می‌شود که این فناوری هزینه‌ها را به میزان زیادی کاهش می‌دهد و هزینه سرمایه‌ای را به هزینه عملیاتی تبدیل می‌کند.^[۳۴] این به ظاهر موانع ورود به بازار را کاهش می‌دهد، زیرا رایانش ابر، مشتریان را از مخارج سخت افزار، نرم افزار و خدمات و همچنین از درگیری با نصب و نگهداری نرم افزارهای کاربردی به شکل محلی میرهاند. همچنین هزینهٔ توسعهٔ نرم افزاری را کاهش داده و فرآیند را مقیاس پذیرتر می‌نماید^[۳۵]

• نابستگی به دستگاه و مکان: کاربران می‌توانند در هر مکانی و با هر دستگاهی (مثل PC یا تلفن همراه) به وسیلهٔ یک مرورگر وب از راه اینترنت به سامانه‌ها دسترسی داشته باشند.
• چند مستاجری ^{[واژه‌نامه ۳۳]} : این ویژگی امکان به اشتراک گذاری منابع و هزینه‌ها بین گروهی از کاربران را به وجود می‌آورد و بدین وسیله موارد زیر را امکان پذیر می‌سازد:
  • متمرکز سازی زیر ساختها در مکانهایی با هزینه کمتر (مثل مکانهایی با هزینه برق یا قیمت زمین کمتر)
  • افزایش بکارگیری و کارایی برای سامانه‌هایی که در اغلب مواقع بیش از ۱۰ تا ۲۰ درصد بکارگیری نمی‌شوند
• قابلیت اطمینان ^{[واژه‌نامه ۳۴]} : در صورتی که از سایتهای چندگانه استفاده شود فابلیت اطمینان افزایش می‌یابد.^[۳۶]
• مقیاس پذیری : کاربران می‌توانند در زمان تقاضا و به صورت دینامیک منابع را تدارک ببینند و نیازی به تدارک پیشین برای زمانهای حداکثر بار مصرف منابع ^{[واژه‌نامه ۳۵]} نیست. .^[۳۷]
• امنیت: به دلیل تمرکز داده‌ها و منابع امنیتی بیشتر و پیچیده تر امنیت افزایش می‌یابد،^[۳۸] اما نگرانی‌ها به دلیل از دست دادن کنترل روی داده‌های حساس همچنان پابرجاست.^[۳۹]. امنیت در رایانش ابری اغلب بیشتر یا برابر با سیستمهای سنتی می‌باشد، زیرا ارائه دهندگان رایانش ابری به منابع اختصاصی امنیتی دسترسی دارند که بیشتر مشتریان از عهده خرید این منابع بر نمی‌آیند.^[۴۰]
• نگهداری: به دلیل عدم نیاز به نصب برنامه‌های کاربردی برای هر کاربر نگهداری آسانتر و با هزینه کمترانجام می‌شود. شرکت‌هایی که سکوهای خودشان را پیاده سازی و اجرا می‌کنند، باید زیرساخت‌های سخت افزاری و نرم افزاری خودشان را خریداری و نگهداری نمایند و کارمندانی را برای مراقبت از سیستم استخدام کنند، همهٔ اینها می‌تواند پر هزینه و زمان بر باشد. درحالیکه رایانش ابر نیاز به انجام این کارها را از میان می‌برد.^[۳۵]هر دستگاه ساده که توانایی اتصال و برقراری ارتباط با سرور را داشته باشد، برای استفاده از خدمات رایانش ابر کافی است و می‌تواند نتایج را با دیگران به تشریک مساعی بگذارد.
• سنجش پذیری: منابع در رایانش ابری باید قابل اندازه گیری باشند و لازم است که میزان مصرف منابع برای هر کاربر و هر منبع بر اساس واحدهای ساعتی، روزانه، هفتگی، ماهانه اندازه گرفت.

ابر آمیخته

یک ابر آمیخته^{[واژه‌نامه ۳۹]} متشکل از چندین ارائه دهندهٔ داخلی و یا خارجی،^[۴۲] گزینهٔ مناسبی برای بیشتر مؤسسات تجاری می‌باشد. با ترکیب چند سرویس ابر کاربران این امکان را می‌یابند که انتقال به ابر عمومی را با دوری از مسائلی چون سازگاری با استانداردهای شورای استانداردهای امنیت داده‌های کارتهای پرداخت آسانتر سازند.^[۴۳]

ابر خصوصی

ابر خصوصی^{[واژه‌نامه ۴۰]} یک زیر ساخت رایانش ابری است که توسط یک سازمان برای استفاده داخلی آن سازمان به وجود آمده‌است. عامل اصلی که ابرهای خصوصی را از ابرهای عمومی تجاری جدا می‌سازد، محل و شیوه نگهداری از سخت افزار زیرساختی ابر است. ابر خصوصی امکان کنترل بیشتر بر روی تمام سطوح پیاده سازی ابر (مانند سخت افزار، شبکه، سیستم عامل، نرم افزار) را فراهم می‌سازد. مزیت دیگر ابرهای خصوصی امنیت بیشتری است که ناشی از قرارگیری تجهیزات در درون مرزهای سازمان و عدم ارتباط با دنیای خارج ناشی می‌شود. اما بهره گیری از ابرهای خصوصی مشکلات ایجاد و نگهداری را به همراه دارد. یک راه حل میانه برای دوری از مشکلات ابرهای خصوصی و در عین حال بهره مند شدن از مزایای ابرهای خصوصی، استفاده از ابر خصوصی مجازی است. ابر خصوصی مجازی بخشی از زیر ساخت یک ابر عمومی است که برای استفاده اختصاصی یک سازمان کنار گذارده می‌شود و دسترسی به آن تنها از راه شبکه خصوصی مجازی IPSec امکانپذیر است. (به عنوان نمونه می‌توان از ابر خصوصی مجازی آمازون^{[واژه‌نامه ۴۱]} نام برد.^[۴۴]

چالش‌ها

[ویرایش] آسیب پذیری در برابر رکود اقتصادی

مدل خدمات رایانه‌ای، در مقابل رکود اقتصادی بسیار آسیب پذیر است. همانگونه که شرکت‌ها در طی یک رکود محتاطانه عمل می‌کنند، هزینه‌های صرف شده برای خدمات رایانه‌ای را نیز کاهش می‌دهند.

کنترل

ارائه دهندگان خدمات، معمولاً سکوها را برای پشتیبانی از شیوه‌های تجاری و ITی یک شرکت خاص طراحی نمی‌کنند. همچنین، کاربران قادر به تغییر تکنولوژیِ سکوها به هنگام نیاز نخواهند بود. گرچه ارائه دهندگان می‌توانند با توجه به اینکه چه تکنولوژی ای به بهترین نحو نیازها را پاسخ می‌دهد و بهنگام نیاز آن را تغیییر دهند که این کار بدون موافقت یا رضایت مشتریان انجام می‌گیرد.^[۳۵]

هزینه‌های پهنای باند

به لطف پهنای باند بالای شبکه، کاربر حتی هنگامی که در حال استفاده از وب به عنوان یک کامپیوتر فراگیر است، احساسِ کار بر روی سیستم محلی را دارد.^[۵۲] با اینحال مشکل زیر پیش می‌آید:

در حالیکه شرکت‌ها به کمک رایانش ابر، می‌توانند در هزینهٔ تجهیزات و نرم افزارها صرفه جویی کنند، اما باید متحمل هزینهٔ شارژ بالاتری برای پهنای باند بشوند. احتمالا هزینهٔ پهنای باند باید برای نرم افزارهای کاربردی مبتنی بر وب کوچک که داده-متمرکز نیستند کمتر خواهد بود، اما هنگامی که مثلا یک شرکت، پایگاه داده‌ای چند ترابایتی را از طریق رایانش ابر اجرا می‌کند، این هزینه می‌تواند بسیار بالا باشد.^[۳۵]