Классификация и тенденции развития ЭВМ

Производительность больших  ЭВМ оказалась недостаточной  для ряда приложений, например, таких  как прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Эти обстоятельства стимулировали  создание сверхбольших или супер-ЭВМ.[7,с.280]

Класс супер-ЭВМ определяется, в первую очередь, гигантскими скоростями, достигающими сотен миллионов операций в секунду. Достигается это не только благодаря новой элементарной базе, но и с помощью появившейся технической возможности распараллеливания процесса вычислений. В супер-ЭВМ используется многоуровневая иерархическая система запоминающим устройств. Эти машины требуют для своего размещения специальных помещений и крайне сложны в эксплуатации. Стоимость отдельной ЭВМ такого класса достигает десятков миллионов долларов.

Представители этого класса ЭВМ – компьютеры фирмы Cray Reseach, Control Data Corporation(CDC) и отечественные ЭВМ семейства Эльбрус.[5,с.257]

Супер-ЭВМ открывают совершенно новые возможности научных исследований. По этому поводу академик В. А. Мельников высказывает такие мысли: « Новейшие достижения в области электронной технологии позволили довести состояние современной вычислительной техники до уровня, который без преувеличения открывает новый этап в развитии человеческого общества – этап компьютеризации. Супер-ЭВМ предназначена главенствующая роль в компьютеризации науки».

Супер-ЭВМ применяется в технике, особенно в системах автоматизации проектирования (САПР), в нефтяной промышленности(применяется при разведке и эксплуатации месторождений),в области сейморазведки и. т.д.

При создании таких ЭВМ  применяется особо быстродействующая  база ( заказные и матричные  БИС  и СБИС), а так же достаточно сложные  в техническом отношении конструкции.[5,с.258]

Средние ЭВМ – ЭВМ, имеющие производительность до нескольких десятков миллионов опер в секунду, емкость оперативной памяти -  несколько сотен мегабайт, разрядность 32-34 бит., развитую конфигурацию ввода – вывода. Средние ЭВМ служат для применения в системах обработки информации коллективного пользования, отраслевых системах автоматизированного проектирования и системах управления.[9,с.365]

Средние ЭВМ представляют некоторый интерес в историческом плане. На определенном этапе развития ЭВМ, когда их номенклатура и, соответственно, возможности были ограниченными, появление средних машин было закономерным. Вычислительные машины этого класса обладают несколько меньшими возможностями, чем большие ЭВМ, но зато им присуща и более низкая стоимость. Они предназначены для использования всюду, где приходится постоянно обрабатывать достаточно большие объемы информации с приемлемыми временными затратами. В настоящее время трудно определить четкую грань между средними ЭВМ и большими с одной стороны и малыми — с другой. К средним могут быть отнесены некоторые модели ЕС ЭВМ, например: ЕС-1036, ЕС-1130, ЕС-1120. За рубежом средние ЭВМ выпускают фирмы IBM (International Business Machinery), DEC (Digital Equipment Corporation), Hewlett Packard, СОМРАРЕХ и др.

Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями.

Появление в 60-х гг. малых  ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной  элементной базы, а с другой - избыточностью  ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.[3,с.175]

Дальнейшие успехи в области  элементной базы и архитектурных  решений привели к возникновению  супермини-ЭВМ - вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых  ЭВМ, но по производительности сравнимой  с большой ЭВМ.

Мини-ЭВМ (и наиболее мощные из них супермини ЭВМ) обладают следующими характеристиками:

• производительность - до 100 MIPS;
• емкость основной памяти - 4-512 Мбайт;
• емкость дисковой памяти - 2 - 100 Гбайт;
• число поддерживаемых пользователей - 16-512.

Все модели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров. Основные их особенности: широкий диапазон производительности в конкретных условиях применения, аппаратная реализация большинства системных функций ввода-вывода информации, простая реализация микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скорость обработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины.[3,с.179]

К достоинствам мини-ЭВМ можно отнести: специфичную архитектуру с большой модульностью, лучшее, чем у мэйнфреймов, соотношение производительность/цена, повышенная точность вычислений.

Малые ЭВМ составляют самый многочисленный и быстроразвивающийся класс ЭВМ. Их популярность объясняется малыми размерами, низкой стоимостью (по сравнению с большими и средними ЭВМ) и универсальными возможностями.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Традиционная для подобных комплексов широкая номенклатура периферийных устройств дополняется блоками межпроцессорной связи, благодаря чему обеспечивается реализация вычислительных систем с изменяемой структурой.[3,с.180]

Наряду с использованием для управления технологическими процессами мини-ЭВМ успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

В настоящее время семейство  мини-ЭВМ PDP-11 включает большое число  моделей - от VAX-11 до VAX-3600 (и их отечественные  аналоги  - модели- семейства малых  ЭВМ (СМ ЭВМ)); мощные модели мини-ЭВМ  класса 8000 (VAX-8250, 8820); супермини-ЭВМ класса 9000 (VAX-9410, 9430) и др. Среди прочих мини-ЭВМ  следует отметить:

• однопроцессорные: IBM 4381, HP 9000;
• многопроцессорные: Wang VS 7320, AT&T 3В 4000;
• супермини-ЭВМ HS 4000, по характеристикам не уступающая мэйнфреймам.

Термин «мини – ЭВМ» близок по содержанию к термину «  микро – ЭВМ». Четкой границы  между двумя классами этих машин  нет. Некоторые наиболее удачные  мини-ЭВМ позже были изготовлены  в виде микроЭВМ, что позволило  сохранить разработанное ранее  программное обеспечение и расширить  область применения.

При переходе от схем с малой  и средней степенями интеграции к интегральным микросхемам с  большой и сверхбольшой степенями  интеграции оказалось возможным  создание на одной БИС или СБИС функционально законченного устройства обработки информации, выполняющего функции процессора. Такое устройство принято называть микропроцессором. Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х  гг., еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ.

Для микро ЭВМ характерно:

• Кристалл большой или сверхбольшой интегральной схемы, который в отличие от микропроцессора содержит все логические элементы, необходимые для образования полноценной вычислительной системы.
• ЭВМ, использующая в качестве арифметического и логического устройства  один или несколько микропроцессоров. Указанное значение термина в смысле отнесения ЭВМ к тому или иному классу машин может быть признано не корректным в связи с широким применением микропроцессорной техники в машинах разных классов.[9,с.366]

Определяющим признаком  микро-ЭВМ является наличие одного или нескольких микропроцессоров. Создание микропроцессора не только изменило центральную часть ЭВМ, но и привело к необходимости разработки малогабаритных устройств ее периферийной части. Микро-ЭВМ, благодаря малым размерам, высокой производительности, повышенной надежности и небольшой стоимости нашли широкое распространение во всех сферах народного хозяйства и оборонного комплекса. С появлением микропроцессоров и микро-ЭВМ становится возможным создание так называемых интеллектуальных терминалов, выполняющих сложные процедуры предварительной обработки информации. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

Классификация микроЭВМ.

• Многопользовательские микроЭВМ - это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
• Персональные компьютеры (ПК) - однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения

Персональный  компьютер – настольный или портативный компьютер, который использует микропроцессор в качестве единого центрального процессора, выполняющего все логические и арифметические операции. Эти машины относят к вычислительным машинам четвертого и пятого поколений.

Появление персональных ЭВМ  явилось прямым результатом миниатюризации и удешевления электронной техники, которые привели к снижению стоимости  ЭВМ с одновременным увеличением  их производительности и объемов  памяти.

Персональных  ЭВМ (ПЭВМ) предназначены для индивидуального обслуживания пользователя и ориентированных на решение различных задач неспециалистами в области вычислительной техники. Все оборудование персональной ЭВМ размещается в пределах стола.

ПЭВМ, выпускаемые в сотнях тысяч и миллионах экземпляров, вносят коренные изменения в формы  использования вычислительных средств, в значительной степени расширяют  масштабы их применения. Они широко используются как для поддержки различных видов профессиональной деятельности (инженерной, административной, производственной, литературной, финансовой и др.), так и в быту, например для обучения и досуга.[1,с.65]

Персональный компьютер  позволяет эффективно выполнять  научно-технические и финансово-экономические  расчеты, организовывать базы данных, подготавливать и редактировать  документы и любые другие тексты, вести делопроизводство, обрабатывать графическую информацию и т. д. Выполнение многих из указанных функций поддерживается многочисленными эффективными универсальными функциональными пакетами программ.

Персональные компьютеры делятся на:

1.Станциольные (настольные)

2.Перносные:

   1.портативные

   2.блокноты

   3.карманные

   4.электронные секретари

   5.электронные записные  книжки

Персональный компьютер  для удовлетворения требования общедоступности  и универсальности применения должен иметь следующие характеристики:

• Малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя ;
• Автономность эксплуатации без специальных требований условиям окружающей среды;
• Гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;
• « Дружественность» операционной системы и прочего программного обеспечения обусловливающую возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;
• Высокую надежность работы

На основе ПЭВМ создаются  автоматизированные рабочие места (АРМ) для представителей разных профессий (конструкторов, технологов, административного  аппарата и др.).[3,с.37]

• Рабочие станции представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Современный рынок «персональных  рабочих станций» не просто определить. По сути, он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее  время, поскольку поставщики компьютерного  оборудования уделяют все большее  внимание рынку продуктов для  коммерции и бизнеса.

• Серверы – прикладные многопользовательские  коммерческие и бизнес – систем, включающие системы управления  базами данных и обработки транзакций, крупные издательские системы, сетевые приложения и системы обслуживания коммуникаций, разработку программного обеспечения и обработку изложений.

Существует несколько  типов серверов:

1. Универсальный сервер

Сервер приложений - выделенный для обработки запросов от всех станций вычислительной сети компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам(вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам, и др.) и распределяющий эти ресурсы.

2. Специализированные серверы

1.Файл-сервер используется для работы для работы с файлами данных, имеет объемное дисковое запоминающие устройства. Типичными для файл-серверов являются: процессор Pentium III или более быстродействующие устройства, 512 Мбайт ОЗУ, 40 Гбайт дискового пространства и один адаптер Ethernet 10Baset, имеющий быстродействие 10Мбит/с. В состав таких серверов часто включаются флоппи-дисковод и CDROM.