Классификация эвм по назначению

Специальные ЭВМ ориентированы на решение специальных вычислительных задач управления и характеризуются постоянством и периодичностью задач, решаемых в режиме реального времени. Процессор специальных ЭВМ наделен системой команд для решения, как правило, определенного класса задач (управление режимом фотоаппарата, в спортивных тренажерах для анализа состояния спортсмена, в системах управления автомобилем, ракетой и т.д.).

Диапазон применения ЭВМ этого класса очень широк – от простейших ЭВМ, встроенных в миниатюрную и робототехнику, до больших управляющих вычислительных комплексов, поддерживающих АСУ (автоматизированные системы управления), АСУТП (АСУ технологическими процессами), ГАП (гибкое автоматизированное производство). В качестве специализированных ЭВМ можно рассматривать и широкий класс различного типа электронных калькуляторов, предназначенных для решения несложных по логике и объему данных вычислительных задач.

Микро-ЭВМ и персональные компьютеры. Успехи современной микроэлектроники позволили создать множество различной мощности универсальных микропроцессоров, на основе которых строятся микро-ЭВМ, используемые для решения широкого круга задач в разнообразных областях человеческой деятельности. В настоящее время под микро-ЭВМ понимается микропроцессорная техника, используемая двояко:

• в качестве универсального блока обработки данных и (или) управления, выпускаемого в виде одной БИС (СБИС) и предназначенного для встраивания в различные специализированные системы контроля и управления и в другую технику для расширения ее функциональных и интеллектуальных возможностей, производительности, надежности;

• в качестве надежной малогабаритной ЭВМ персонального пользования (персонального компьютера – ПК), предназначенной для работы в интерактивном режиме, имеющей развитое программное обеспечение различного назначения и ориентированной на широкий круг пользователей.

Рабочая станция – абонентская система, специализированная на выполнение определенных задач пользователя. Рабочая станция, нередко именуемая рабочим местом, создается на базе малого, но достаточно мощного настольного компьютера. Для этого разрабатывается архитектура рабочей станции, подбираются необходимые устройства (процессоры, запоминающие устройства, графопостроители, принтеры и т.д.). Создается нужное программное обеспечение, станция включается в сеть. Она предназначается для любого специалиста (программиста, системотехника, менеджера, исследователя и др.).

Важное место в архитектуре рабочей станции имеет визуализация информации. Она заключается в создании условий для формирования и обработки изображений. Это помогает исследователям не только удобно отображать на экране физические объекты, но также строить модели, манипулировать ими и наблюдать ход экспериментов в реальном масштабе времени.

Мини-ЭВМ (малые ЭВМ). Это ЭВМ с ограниченными возможностями обработки данных. По сравнению с базовыми ЭВМ мини-ЭВМ работает со словами меньшей длины, имеет ограниченную оперативную память и относительно небольшое быстродействие. Поэтому мини-ЭВМ используются для решения более простых задач, чем базовые ЭВМ. Они имеют небольшую стоимость, размеры и проще в эксплуатации. Термин мини-ЭВМ появился тогда, когда не было ПК. Теперь же существуют такие ПК, которые превосходят даже базовые компьютеры 80-х годов. Поэтому термин мини-ЭВМ употребляется все реже, уступая понятиям, рабочая станция и ПК.

Базовая (большая) ЭВМ. Это основной тип ЭВМ, используемый в больших информационных сетях, работает с большой скоростью, по производительности уступает супер-ЭВМ, но охватывает более широкий круг решаемых задач. Обладает относительно большой оперативной памятью и предоставляет свои ресурсы через коммуникационную сеть большому числу пользователей. Базовые ЭВМ принимают на себя основные потоки обработки данных.

В связи с развитием архитектуры клиент – сервер базовые компьютеры стали нередко использоваться в качестве серверов. Базовые ЭВМ не только функционируют как крупные серверы, но и обеспечивают автоматизацию процессов, протекающих в сети.

Супер-ЭВМ. Суперкомпьютер предназначен для высокоскоростного выполнения прикладных процессов. В 1976 году корпорация Gray Research изготовила первый сверхбыстродействующий компьютер.

Первыми областями применения суперЭВМ были ядерная физика, аэродинамика, метеорология, астрофизика и космонавтика, молекулярная биология, теория элементарных частиц и многие другие. Оно и понятно: нельзя развивать эти науки, опираясь только на натурные опыты. Так, в химии сложные расчеты электронной структуры позволяют конструировать новые материалы и лекарства, в геологии – обеспечивать трехмерное исследование месторождений полезных ископаемых. Преимущество суперкомпьютеров неоспоримо там, где необходимо проделать большой объем вычислений в кратчайшие сроки. Например, для решения некоторых современных прикладных задач аэродинамики и ядерной физики требуется выполнение не менее 1013 арифметических операций, а авиационным инженерам необходимо получать модели потоков за один час или около того. Не менее жесткими временными рамками ограничены и метеорологи, поскольку в настоящее время от предсказания погоды зависит воздушное движение, морской промысел, связь. В результате использования более точных моделей атмосферных процессов повышаются возможности выдачи своевременных предупреждений о стихийных бедствиях. Неудивительно, что несколько лет назад метеорологическая служба Великобритании приобрела дополнительный суперкомпьютер Gray T3E, который вошел в десятку мощнейших компьютеров мира.

Незаменимы суперкомпьютеры и на стыке наук – там, где в один сложный комплекс завязан целый ряд факторов. Например, это касается экологических проблем, напрямую связанных с геологическими, гидрологическими, биологическими, биотехническими факторами во всей сложности их взаимодействия. Причем эти взаимоотношения еще до конца не исследованы, а принятие решения, не основанного на научном прогнозе, приводит к засорению земель, необратимым изменениям микроклимата, флоры и фауны.

Суперкомпьютеры традиционно применяются и для военных целей, прежде всего в системах противоракетной обороны, при разработке новых видов оружия, конструировании самолетов, ракет, подводных лодок и др. Самый знаменитый пример - это американская программа СОИ. Суперкомпьютер Himalaya, созданный компанией Tandem для Министерства энергетики США, будет применяться для моделирования ядерных взрывов, что позволит вообще отказаться от испытаний ядерного оружия.

В декабре 2008 года в России создана супер-ЭВМ, способная выполнять 27 триллионов операций в секунду, что в 10.000 раз больше, чем у предшествующей супер-ЭВМ. Разработанная супер-ЭВМ установлена в Гидрометцентре России. Она включает в себя 30.000 микропроцессоров. Потребляемая мощность равна 500 КВт. Система охлаждения используется антифриз (который течет по трубам охлаждения).

Внедрение суперкомпьютеров долго сдерживалось отсутствием развитого программного обеспечения. В настоящее время ситуация изменяется. Появились языки, предназначенные для параллельной обработки, все больше предлагается эффективных операционных систем.