Современная классификация эвм Общие принципы классификации

Существует несколько видов классификации ЭВМ. Наиболее значимыми являются классификации по:

• степени универсальности;

• способам использования;

• степени производительности;

• особенностям архитектуры.

Классификация по степени универсальности

По степени универсальности выделяют:

• ЭВМ общего назначения (универсальные);

• Специализированные (встроенные) ЭВМ.

ЭВМ общего назначения могут использоваться для решения любых задач обработки данных.

Специализированные (встроенные) ЭВМ - это ЭВМ, предназначенные для решения ограниченного круга задач. Обычно специализированные ЭВМ используются для управления сложными техническими устройствами. Каждая специализированная ЭВМ рассчитана на решение ограниченного круга задач и, как правило, не может использоваться вне того устройства, в которое встроена. Встраиваются в системы автоматического управления сложными устройствами или технологическими процессами на производстве, транспорте, связи, военном деле и т.д. Часто встраиваются в бытовые устройства.

Классификация по способам использования.

По способам использования выделяют:

• ЭВМ коллективного использования;

• ЭВМ индивидуального использования.

ЭВМ коллективного использования - это ЭВМ, предназначенные для обслуживания одновременной работы нескольких пользователей. ЭВМ коллективного использования обычно имеют существенно более высокую производительность, чем ЭВМ индивидуального использования и обычно выступают в качестве серверов компьютерных сетей (сетевых серверов).

Компьютерная сеть - совокупность ЭВМ и/или диалоговых устройств ввода-вывода (терминалов), объединенных средствами коммуникаций для возможности совместного использования общих технических и информационных ресурсов.

Сетевой сервер - ЭВМ, управляющая работой компьютерной сети.

ЭВМ индивидуального использования - это ЭВМ, способные в каждый момент времени обеспечить эксплуатацию только со стороны единственного пользователя.

Классификация по степени производительности

• ЭВМ ординарной производительности.

• ЭВМ высокой производительности;

• ЭВМ сверхординарной производительности (супер-ЭВМ);

Деление по степени производительности является очень условным. ЭВМ, которые несколько лет назад относились к классу ЭВМ высокой производительности, на сегодняшний день являются ЭВМ ординарной производительности.

ЭВМ ординарной производительности - предназначены для решения рядовых задач индивидуальных пользователей или обслуживания малых компьютерных сетей. Массовые персональные компьютеры являются ЭВМ ординарной производительности.

ЭВМ высокой производительности - одно- или многопроцессорные ЭВМ, предназначенные для обслуживания компьютерных сетей среднего и большого размера или индивидуального применения при решении задач повышенной сложности.

ЭВМ сверхординарной производительности (супер-ЭВМ) - многопроцессорные ЭВМ, предназначенные для решения задач чрезвычайной сложности. Основными приложениями супер-ЭВМ являются обслуживание очень больших компьютерных сетей, моделирование ядерных реакций, исследование структуры ДНК, управление сложными военными и космическими объектами, криптография, метеорология.

Супер-ЭВМ имеют десятки, сотни и даже тысячи процессоров, ОЗУ до нескольких десятков Тбайт, емкость ВЗУ до нескольких Пбайт, обеспечивают возможность подключения большого числа внешних устройств, а их стоимость составляет от сотен тысяч до десятков миллионов долларов. Они практически всегда имеют уникальную архитектуру и проектируются по специальному заказу, часто применительно к использованию для решения определенного класса задач. Быстродействие супер-ЭВМ (также впрочем, как и ЭВМ других классов) измеряется в специальных единицах – кратных MIPS и MFLOPS. MIPS (Million instrution per second) - единица измерения

быстродействия компьютеров (миллион арифметических

операций над числами с фиксированной точкой).

MFLOPS (Million flowting points operation per second) - единица

измерения быстродействия компьютеров (миллион

арифметических операций над числами с плавающей точкой в секунду).

Суперкомпьютеры Рассмотрим в качестве примера характеристики одного из самых мощных компьютеров современности. 4 июня 2006 года в японском исследовательском институте RIKEN (Иокогама) был введён в действие разработанный здесь петафлопсный суперкомпьютер MDGrape-3. Это компьютер, специально предназначенный для анализа математических моделей сворачивания белков.

Его теоретическая производительностью 1000 триллионов операций в секунду. Дело в том, что производительность суперкомпьютеров измеряется с помощью рейтингового теста, который называется Linpack. Linpack предполагает решение систем линейных алгебраических уравнений с плотно заполненной матрицей высокого порядка. Однако для MDGrape-3 такой способ определения производительности не подходит - его производительность рассчитывается теоретически.

Суперкомпьютер собран на основе процессоров MDGrape-3, изготовленных фирмой Hitachi. Производительность каждого из них 230 Гфлопс. Всего компьютер содержит 201 вычислительный модуль, каждый из состоит из 24 процессоров MDGrape-3.

Для того, чтобы в полной мере задействовать указанные вычислительные мощности, решаемая задача должна быть проанализирована на предмет одновременного решения различных её частей и для каждой из этих частей должна быть подготовлена программа, которая исполняется соответствующим вычислительным модулем.

Эту подготовительную работу главного вычислительного ядра обеспечивают две группы серверов на основе процессоров Intel. Одна группа - кластер, содержащий 65 серверов, каждый из которых состоит из 256 двухъядерных процессоров Intel Xeon (Dempsey). Вторая группа - 37 серверов, каждый содержит 74 одноядерных процессора Xeon 3,2 ГГц. Все эти компьютеры объединены в единую систему компанией SGI Japan.

Ближайший к MDGrape-3 по производительности компьютер - , американский IBM BlueGene/L, расположенный в Ливерморской ядерной лаборатории. Он возглавляет Top500 - рейтинг суперкомпьютеров на основе прохождения теста Linpack. Производительность его примерно втрое ниже, чем у MDGrape-3 .

Определение списка Top500 - списка 500 самых мощных компьютеров планеты проводится два раза в год. Каждый раз список довольно существенно меняется, но можно отметить некоторые общие закономерности. Рассмотрим их.

Наибольшее число суперкомпьютеров насчитывается в Америке, далее идёт Азия и на третьем месте - Европа. Конкретно на конец 2006 в Америке насчитывалось 298 представителей списка Top500, в Азии 93 (из них 29 в Японии и 28 в Китае); в Европе 83 - суперкомпьютера.

Если оставить в стороне процессоры, разработанные специально для суперкомпьютеров и рассмотреть применение для этой цели обычных процессоров, то картина будет выглядеть следующим образом. На процессорах Intel собрана 301 система , на процессорах IBM Power - 84 системы, и 81 система на процессорах AMD (Opteron).

Если говорить о конкретных системах, достигающих максимальной производительности, то, как уже упоминалось, на первом месте американский суперкомпьютер BlueGenel с теоретической производительностью 360-терафлопс. Следом за ним – также американский суперкомпьютер теоретическая производительность которого немного превышает 100-терафлопс, все остальные машины не дотягивают до 100-терафлопс. Реальная производительность, как уже упоминалось выше, замеряется в тесте Linpack и может быть существенно ниже.

Эксперты в области суперкомпьютеров в качестве гипотетического идеала рассм атривают петафлопсная машину. Они уверенно высказывают предположение, что до начала 2010 года, компьютер, способный показать такую производительность в тесте Linpack создан не будет. Напомним, что производительность MDGrape рассчитана теоретически, архитектура этого компьютера не приспособлены для запуска теста Linpack.

Достаточно давно среди разработчиков суперкомпьютеров и экспертов в этой области ведётся дискуссия о необходимости замены слишком узкого и неадекватного теста Linpack более объективным, итспытаниями. Однако ситуация не меняется. Другие тесты разработаны, но расчёт рейтинга Top500 на их основе задерживается, поскольку это новшество сильно изменит привычную расстановку сил среди производителей суперкомпьютеров, что приведёт к существенному изменению ситуации в этой отрасли IT-индустрии.

Наконец, пара слов о значении суперкомпьютеров для решения экономических задач. Многие математические модели экономики сводятся к оптимизационным задачам, причём некоторые из них могут быть решены только простым перебором. Большое количество рассматриваемых вариантов не позволяло применить существующие компьютеры для решения таких задач - их производительности явно не хватало для получения результата в обозримое время. Ситуация существенно изменится, когда мощность персональных компьютеров приблизится к мощности суперкомпьютеров. Возможно, это звучит фантастически, но Intel приблизил сказку к реальности, представив перспективную разработку 80 - ядерного, терафлопсного микропроцессора. Не исключено, что скоро на столах работников экономических служб предприятий будут стоять компьютеры по производительности близкие к ныне существующим суперкомпьютерам и работникам экономических служб и IT- специалистам их обслуживающим надо быть к этому готовым.

С точки зрения производительности следует рассматривать не только отдельно взятые ЭВМ, но и их совместно функционирующие конгломераты. Часто несколько ЭВМ объединяются в кластеры. Кластер - совокупность ЭВМ, совместно используемых для обеспечения необходимой производительности при решении задач повышенной сложности.

Высокой производительности компьютерной системы можно достичь при совместном функционировании даже ЭВМ ординарной производительности. Сложная задача разделяется на небольшие части, каждая часть решается на ЭВМ ординарной производительности, потом результаты решения объединяются (компьютерная графика в кинофильмах - покадровая обработка, криптография). Но не все задачи можно разделить на такие части, некоторые задачи нужно решать в реальном масштабе времени. Поэтому конгломераты ЭВМ малой и средней производительности в обозримом будущем не смогут заменить супер-ЭВМ.