رایانش ماشین بدون پوشش

رایانش ماشین بدون پوشش  یک معماری رایانه است که بر اساس ماشین های بدون پوشش می باشد. در الگوی BMC، برنامه‌ها بدون پشتیبانی هیچ سیستم عامل یا هسته متمرکزی اجرا می‌شوند، هیچ نرم‌افزار واسطه‌ای روی "ماشین بدون پوشش" قبل از برنامه های اجرا شونده بارگذاری نمی‌شود. این برنامه‌ها که "برنامه‌های ماشین بدون پوشش" یا به‌طور خلاصه برنامه‌های BMC نامیده می‌شوند، از هیچ انبارش ثابت یا دیسک سختی استفاده نمی‌کنند و در عوض در حافظه‌های بزرگ جداشونده مانند حافظه فلش ذخیره می‌شوند. یک برنامه BMC شامل یک برنامه واحد یا یک رشته کوچک از برنامه ها است که به عنوان یک اجراشونده واحد در یک فضای آدرس اجرا می شود. برنامه های BMC به منابع سخت افزاری حیاتی خود دسترسی مستقیم دارند. آنها نهادهایی خودکفا، خود مدیریت شونده و خودکنترلی هستند که بدون استفاده از اجزای نرم افزاری دیگری یا نرم افزار خارجی راه اندازی، بارگیری و اجرا می شوند. برنامه های BMC به دلیل طراحی خود دارای امنیت ذاتی هستند. هیچ آسیب‌پذیری مرتبط با سیستم‌عاملی وجود ندارد و هر برنامه فقط شامل عملکردهای ضروری (حداقلی) است. هیچ وضعیت ممتازی در سیستم BMC وجود ندارد زیرا برنامه ها فقط در وضعیت کاربر اجرا می شوند. همچنین، چون کد برنامه به صورت ایستا گردآوری (کامپایل) می شود - هیچ راهکاری برای تغییر پویای جریان برنامه ی BMC در طول اجرا وجود ندارد.

تاریخچه 
در روزهای ابتدایی رایانش، نرم افزار های رایانه ای به طور مستقیم با سخت افزار در ارتباط بودند و هیچ سیستم عاملی وجود نداشت.با بزرگتر شدن برنامه ها و دربرگرفتن دامنه های مختلف، سیستم های عامل اختراع شدند. آنها به عنوان یک میان برنامه که لایه ی انتزاعی سخت افزاری را در اختیار برنامه ها میگذارد عمل میکردند.سیستم های عامل در اندازه و پیچیدگی خود به میزان بسیار زیادی رشد کرده اند که باعث تلاش هایی برای کم کردن بار سیستم های عامل و بهبود عملکردشان شده است، که شامل میکروکرنل، اگزوکرنل ، سیستم عامل تاینی  ، سیستم عامل کیت ، پالاشیوز و کیتن ، آی او-لایت  ، بیر-متال لینوکس  ، آی بی ام-لیبرا  و دیگر کرنل های پشتیبان می شود.علاوه بر رویکرد های بالا، در سامانه های نهفته مانند موبایل های هوشمند، یک بخش کوچک و اختصاصی از سیستم عامل و یک رشته از برنامه ها به صورت خیلی نزدیکی با سخت افزار هم راستا شده اند.همچنین تعداد بی شماری کنترل های صنعتی و بازی های رایانه ای هستند که به طور مستقیم روی سخت افزار اجرا می شوند. در اکثر این سامانه ها، سخت افزار دسترسی ندارد تا برنامه های همه کاره را اجرا کند.

رایانش ماشین بی پوشش، از مفهوم شیئ برنامه ای (AO) که توسط کارنه در دانشگاه توسان ابداء شده بود نشات گرفته است.این برنامه با گذشت سالیان به سیستم عامل های پراکنده(DOSC) تکامل پیدا کرد و در نهایت به الگوی BMC تبدیل شد.

مقایسه با رایانش مرسوم 
الگوی BMC در مسائل محتلفی با رایانش مرسوم متفاوت است. هنگام اجرای برنامه های BMC هیچ هسته ی مرکزی و یا سیستم عاملی وجود ندارد. همچنین یک ماشین بدون پوشش در الگوی BMC هیچ مالکیتی ندارد و منابع با ارزش را ذخیره نمی کند و از آن می توان برای اجرای برنامه های رایانشی همه کاره استفاده کرد.

این ویژگی ها را نمی توان در رایانش معمول و مرسوم مانند سامانه های نهفته و سامانه روی تراشه (SOC) پیدا کرد. مفهوم BMC یک رویکرد حداقلی برای دستیابی به سادگی، اندازه ی کد های کوچکتر و امنیت می باشد.

در رایانش ماشین بی پوشش، دستگاه محاسبه گر بدون پوشش است و برنامه ی آن مستقیما با سخت افزار در ارتباط است. نرم افزار و برنامه های سامانه در حقیقت یکی هستند.یک وضعیت کاربر و یا وضعیت کرنل در این سامانه وجود ندارد. وقتی یک رشته برنامه در حال اجرا هستند هیچ چیز دیگری در حال اجرا نمی باشد. تمام برنامه ها با یک زبان برنامه نویسی C/C++ و با مقدار بسیار کمی کد نوشته می شوند.برنامه نویس نرم افزار تمامی منابع سخت افزاری را کنترل می کند.این روش بر اساس رویداد ها بنا شده است به همین جهت نیازی به هسته (کرنل) ندارد. یک رشته برنامه ی BMC بر اساس یک معماری مجموعه دستورالعمل داده شده (ISA) خیلی ساده می تواند برای همیشه اجرا شود، البته تا زمانی که دستورالعمل ها قابلیت رقابتی خود را با مرور زمان از دست نداده اند.این روش با رایانش سبز بسیار همخوانی دارد چرا که نیازی نیست تا سخت افزار و یا نرم افزار را به خاطر منسوخ شدن از پیش تعیین شده ی قراردادی، که امروزه در تمامی وجه های سیستم های اطلاعاتی ما وجود دارد، دور بیاندازیم.

موارد استفاده و پژوهش 
الگوی BMC برای ایجاد وب سرور ها، سرور های جدا از هم، صدا روی پروتکل اینترنت (VoIP)، سرور SIP ، ایمیل، وبمیل، جستجوگر متنی ، پروتکل های امنیتی، سامانه های فایل بندی، آرایه چندگانه دیسک‌های مستقل (RAID)، اس کیو لایت تبدیل شده ی بی پوشش، میان برنامه برای کارت های رابط شبکه (NICs) و ارتباط اترنت بر روی سرور های تحت وب BMC با استفاده از دو کارت رابط شبکه، استفاده شده است. موفقیت در تبدیل برنامه های مرسوم ویندوز یا لینوکس به طوریکه به عنوان برنامه های BMC اجرا شوند راه را برای استفاده های جدید الگوی BMC باز می کند. مشکلات طراحی در اجرای یک وب سرور بر روی رایانه بی پوشش با معماری 32 بیت چند هسته ای با استفاده از پروتکل هدایت انتقال (TCP) توضیح داده شده است.یک پروتکل مشتری/سرور برای ارتباط تحت وب بر روی قرارداد داده‌نگار کاربر (UDP) با استفاده از معماری 32 بیتی روی ماشین بی پوشش نمایش داده شده است.توسعه و اجرای نرم افزار های رایانه بدون استفاده از هیچ سیستم عامل یا کرنلی در معماری 64 بیتی چند هسته ای نشان داده شده است.

منابع