7. Мэйнфреймы

Это большие компьютеров размером с комнату, напоминаю­щих компьютеры 60-х годов и традиционно называемых мэйнфреймами, (главная стойка).

Их производительность соизмерима, с мощными серверами, но у них выше скорость процессов ввода-вывода и больший объем на магнитном диске — 1 Тбайт и более (1 терабайт = 10¹¹ байт).

Такие системы стоят очень дорого и требуют больших затрат на программное обеспечение и персонал, обслуживающий эти компьютеры.

Однако, многие компании считают, что дешевле заплатить несколько миллионов долларов один раз за такую систему, чем даже думать о необходимости заново программировать все прикладные задачи для ПК.

В последние годы под влиянием Интернета наблюдается возрождение мэйн­фреймов как полноценной категории компьютеров.

Они заняли нишу мощных серверов Интернета, способных обрабатывать огромное количество транзакций в секунду, что крайне актуально для электронной коммерции в целом и компа­ний, вынужденных обслуживать громадные базы данных, к частности. Позже мы рассмотрим мэйнфреймы бо­лее детально.

До последнего времени существовала еще одна крупная категория вычисли­тельных машин — суперкомпьютеры. Их процессоры работали с очень высокой скоростью, в них устанавливались модули памяти общей емкостью в несколько десятков гигабайтов, высокоскоростные диски и сетевые интерфейсы. Супер­компьютеры используются для решения различных научных и технических за­дач, которые требуют сложных вычислений, например таких, как моделирование сталкивающихся галактик, синтез новых лекарственных препаратов, моделиро­вание потока воздуха вокруг крыла аэроплана. Сейчас, когда вычислительные возможности, аналогичные тем, что предлагают суперкомпьютеры, реализуются в виде кластеров, эта категория компьютеров постепенно отмирает.

КЛАССИФИКАЦИЯ АРХИТЕКТУР

СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Архитектура - понятие организации компьютера, включающее аппаратное построение, обработку данных, управление и связи в та­ких объектах, как процессоры, система памяти, графическая и звуко­вая подсистемы, набор шин компьютера, организация ввода/вывода, а также систему команд компьютера.

1. Структурная организация компьютера.

Структурная классификация отражает способ построения аппа­ратной части вычислительных систем, т.е. состав технических средств и связи между ними (рис. 1.1 [3]).

П о рассматриваемому признаку компьютерные системы делятся на два класса: сосредоточенные и распределенные.

У сосредоточен­ных систем все устройства располагаются в одном корпусе, на одном столе или в одном помещении.

Длина каналов связи между устрой­ствами мала, а время обмена информацией гораздо меньше, чем вре­мя решения задач.

Среди таких систем одномашинные - наиболее простые и в настоящее время наиболее распространенные.

Другой тип сосредоточенных систем - комплексы. Они бывают двух видов: мультипроцессорные и многомашинные.

МПВК - мультипроцессорные вычислительные комплексы (multi­processor system,MPS), которые состоят из нескольких одинаковых процессоров и общих для всех процессоров внешних устройств, устройств ввода-вывода и памяти.

ММВК - многомашинные вычислительные комплексы (Massively Parallel Processing, MPP), которые представляют собой несколько компьютеров, объединенные в единое целое.

У распределенных вычислительных систем каналы, связывающие устройства, имеют большую длину (от нескольких сотен метров до десятков и тысяч километров)

Время обмена по этим каналам сравни­мо со временем решения задач или превышает его.

ВСТД - это вычислительная система с телекоммуникационным доступом (computer system with basic telecommunication access method, BTAM).

Она предназначена для обработки информации, по­ступающей в систему по каналам связи. Средства обработки, как пра­вило, сконцентрированы в одном компьютере.

Поэтому ВСТД может быть отнесена к распределенным вычислительным системам в какой- то степени условно.

Сети компьютеров, в отличие от ВСТД, представляют собой полностью распределенные системы.

По длине каналов связи и типам компьютеров, входящих в их состав, различают сети:

• локальные (ЛВС) с длиной каналов порядка нескольких кило­метров, функционирующие в рамках одного предприятия или организации и содержащие, в основном, персональные компью­теры и рабочие станции;

• корпоративные, имеющие каналы длиной несколько десятков или сотен километров, Построены на базе мощных серверов, которые объединены высокоскоростной сетью передачи данных, и функционирующие в рамках одной крупной организации или их объединения;

• Коллективного пользования или глобальные сети с длиной кана­лов порядка нескольких сотен и тысяч километров. В них при­меняются телефонные, радио или спутниковые каналы связи. Примером таких сетей служат всемирные сети типа Internet и ей подобные.

Первые компьютеры использовали неймановскую архитектуру. Структура неймановской вычислительной машины приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Неймановская вычислительная машина

АЛУ - арифметико-логическое устройство,

УУ - устройство управления,

ПУ - периферийное устройство

Неймановская модель реализуется как базовая архитектура большинства современных компьютеров, дополненная решениями, основанные на параллелизме и конвейерном принципе об­работки данных.