МАЛЫЕ, БОЛЬШИЕ И СУПЕР ЭВМ

Из вышеизложенного видно, что компьютер является достаточно сложным комплексом технических средств, предназначен- 11 ых для решения широкого круга задач, связанных с автоматической обработкой информации, решением вычислительных и информационных задач.

Широкая область применения породила многообразие классификационных градаций компьютеров.

По принципу действия все вычислительные машины могут быть разделены на три категории:

• цифровые — вычислительные машины дискретного действия, работающие с информацией, представленной в цифровой (дискретной) форме;

• аналоговые— вычислительные машины непрерывного действия, работающие с информацией, представленной в аналоговой форме (в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины);

• гибридные — вычислительные машины смешанного действия, позволяющие обрабатывать информацию, представленную как в цифровой, так и в аналоговой форме.

Классификация в зависимости от назначения позволяет выделить:

• универсальные электронно-вычислительные машины — предназначены для выполнения экономических, инженерных, информационных и других задач, связанных со сложными алгоритмами и большими объемами данных. Они характеризуются большой емкостью оперативной памяти, высокой производительностью, обширным спектром выполняемых задач (арифметических, логических, специальных) и разнообразием форм обрабатываемых данных;

• проблемно-ориентированные ЭВМ— обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами и служат для решения задач, связанных с управлением технологическими процессами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, выполнения расчетов с относительно несложным алгоритмом;

• специализированные ЭВМ — служат для решения строго определенных групп задач. Высокая производительность и надежность работы обеспечивается наличием возможности специализировать их структуру.

Классификация по размерам и функциональным возможностям учитывает важнейшие технико-эксплуатационные характеристики компьютера, такие, как: быстродействие; разрядность и формы представления чисел; номенклатура, емкость и быстродействие запоминающих устройств; типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов; возможность работы в многопользовательском и мультипрограммном режиме; наличие и функциональные возможности программного обеспечения; программная совместимость с другими типами ЭВМ; система и структура машинных команд; возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети; эксплуатационная надежность и др.

Согласно перечисленным выше критериям ЭВМ делятся на следующие группы:

• микроЭВМ;

• малые ЭВМ;

• большие ЭВМ;

• суперЭВМ.

МикроЭВМ— класс ЭВМ, действие которых основано на микропроцессорах. Внутри своего класса микроЭВМ делятся на универсальные и специализированные (рис. 1.2.2).

Рис. 1.2.2. Классификация микроЭВМ

Многопользовательские — мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать сразу нескольким пользователям.

Персональные — микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения, ориентированные на работу в однопользовательском режиме. Как уже говорилось, современные персональные компьютеры имеют два вида исполнения: настольный (стационарный) и портативный (переносной).

Портативные компьютеры представляют собой быстроразви- вающийся подкласс, который, по некоторым оценкам, в ближайшее время будет занимать превалирующие позиции среди микро-

ЭВМ. Главной отличительной чертой портативных компьютеров является наличие блока автономного питания и ZCD-монитора. Среди существующих в настоящее время портативных компьютеров различают:

• компьютеры типа Lap Тор;

• компьютеры-блокноты типа Note hook;

• карманные компьютеры типа Palm Тор;

• электронные секретари типа PDA (Personal Digital Assistant);

• электронные записные книжки (органайзеры — organizer).

Серверы (server) — особо интенсивно развивающаяся группа микроЭВМ, применяемая в вычислительных сетях. Сервер представляет собой компьютер, выделенный для обработки запросов со всех станций сети, а также предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам. Кроме того, на сервер возлагаются функции распределителя ресурсов.

Для решения конкретных задач, связанных с устранением узких мест в работе сети, серверы часто подразделяются на следующие виды:

• сервер приложений — универсальный сервер, занимающийся обработкой запросов с рабочих станций сети, распределением и обеспечением доступа к общим ресурсам сети;

• файл-сервер — используется для работы с файлами данных, характеризуется большими объемами дисковых запоминающих устройств;

• архивационный сервер — служит для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях. Как правило, на такого рода серверах применяются стримеры со сменными картриджами. Сжатие и архивирование информации производится чаще всего один раз в день в автоматическом режиме по сценарию, заданному администратором;

• почтовый сервер — выделенная рабочая станция, предназначенная для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками и специализированной системой защиты от несанкционированного доступа;

• факс-сервер — выделенная рабочая станция для организации высокоэффективной многоадресной факсимильной связи. Такие компьютеры, как правило, оснащаются несколькими факс- модемными платами и специализированной системой защиты от несанкционированного доступа в процессе передачи;

• сервер печати — предназначен для организации эффективного использования системных принтеров;

• сервер телеконференций — сервер, снабженный системой автоматической обработки видеоизображений.

Рабочие станции (work station) — однопользовательские микро- ЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ.

Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) — класс ЭВМ, разрабатывающихся на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем 16, 32, 64-разрядных микропроцессоров. Компьютеры этого класса характеризуются широким диапазоном производительности в конкретных условиях применения, аппаратной реализацией большинства функций ввода-вывода информации, достаточно простой реализацией микропроцессорных и многомашинных систем, возможностью работы с форматами данных различной длины. Мини- ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Кроме того, они могут быть использованы для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, системах автоматизированного проектирования и моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

К основным характеристикам машин этого класса относятся:

• количество процессоров (от 1 до 16);

• производительность (от 1 до 600 MIPS);

• емкость основной памяти (от 4 Мбайт до 2 Гбайт);

• емкость дисковой памяти (2-300 Гбайт);

• количество каналов ввода-вывода (до 32).

В настоящее время класс мини-ЭВМ представлен:

• модельным рядом VAX класса 8000 (VAX-8250, VAX-8820) и супермини-ЭВМ класса 9000 (VAX-9410, VAX-9430), который по своим характеристикам приблизился к классу больших ЭВМ;

• IBM-4381, НР-9000(однопроцессорные) и Wang VS-7320, ATSlT ЗВ 4000 (многопроцессорные);

• IIS-4000 — супермини-ЭВМ с характеристиками больших ЭВМ.

Большие ЭВМ (mainframe) — класс ЭВМ, предназначенных для решения научно-технических задач и задач, связанных с управлением вычислительными сетями и их ресурсами, работы в вычислительных системах с пакетной обработкой информации и большими базами данных. В последнее время наметилась тенденция использования этого класса ЭВМ в качестве больших серверов вычислительных сетей.

Основными характеристиками больших ЭВМ являются:

• производительность — не менее 10 MIPS;

• емкость основной памяти — до 10 Гбайт;

• внешняя память — не менее 50 Гбайт;

• многопроцессорность — от 4 до 8 векторных процессоров;

• многоканальность — до 256 каналов ввода-вывода;

• многопользовательский режим работы — обслуживание до 1000 пользователей одновременно.

На больших ЭВМ сейчас находится около 70% «компьютерной» информации.

К числу наиболее мощных современных разработок можно отнести: IBM ES/9000, IBM-390, IBM-4300 (США) и М-1800 (Fujitsu, Япония). Среди отечественных разработок можно выделить ЭВМ семейства ЕС: ЕС1087, ECl 130, ECl 170, которые, однако, значительно уступают своим зарубежным аналогам.

СуперЭВМ— класс мощных многопроцессорных вычислительных машин с быстродействием в десятки миллиардов операций в секунду. ЭВМ этого класса представляют собой многопроцессорные вычислительные системы и структурно делятся на следующие группы:

• магистральные (конвейерные), снабженные процессорами, одновременно выполняющими разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных. Такие системы называют системами с многократным потоком команд и однократным потоком данных (Multiple Instruction Single Data) ;

• векторные, работа которых характеризуется тем, что все их процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными, — однократный поток команд и многократный поток данных (Single Instruction Multiple Data);

• матричные, в которых процессорами одновременно выполняются действия над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных (Multiple Instruction Multiple Data).

Первая суперЭВМ — ILLIAC IV— была создана в 1972 г. Ее производительность составляла 20 млн операций над числами с плавающей точкой (MFLOPS). В настоящее время парк суперЭВМ составляет несколько тысяч экземпляров. Лидерство среди производителей этого класса компьютеров принадлежит фирме Cray Research (Cray 3, Cray 4, Cray Y-MP C90). Хорошо известны на этом рынке суперкомпьютеры SX-3, SX-X (производство фирмы NEC), VP 2000 (Fujitsu), VPP 500 (Siemens). Производительность современных суперЭВМ достигает десятков тысяч MFLOPS.

Российские производители, реализуя государственную программу разработки суперкомпьютеров, представлены такими суперЭВМ, как «Электроника CC БИС»,ЕС 1191,1195,1191.10,модельным рядом «Эльбрус». Необходимо отметить, что это, как правило, собственные оригинальные разработки, которые не уступают заграничным аналогам по своим эксплуатационным характеристикам.