Архитектура вычислительных серверов и суперэвм

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации, называют вычислительной техникой. Конкретный набор связанных между собою устройств называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер.

Архитектура компьютера

Компьютер - это электронное устройство, которое выполняет операции ввода информации, хранения и обработки ее по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком. За любую из названных операций отвечают специальные блоки компьютера:

• устройство ввода, • центральный процессор, • запоминающее устройство, • устройство вывода.

Все эти блоки состоят из отдельных меньших устройств. В частности, в центральный процессор могут входить арифметико-логическое устройство (АЛУ), внутреннее запоминающее устройство в виде регистров процессора и внутренней кэш-памяти, управляющее устройство (УУ). Устройство ввода, как правило, тоже не является одной конструктивной единицей. Поскольку виды входной информации разнообразны, источников ввода данных может быть несколько. Это касается и устройств вывода.

Вычислительные серверы используются в вычислительных структурах автоматизированных систем издательств и типографий для предоставления пользователям дополнительных ресурсов при выполнении технологических операций, связанных с большим объемом вычислений.

Однородные локальные вычислительные сети предоставили возможность создания единого информационно¬го пространства для всех пользователей системы. Дальнейшее развитие ЛВС было направлено, в том числе, и на создание объединенного пространства вычислительных ресурсов много¬машинных систем. Особенно значительный импульс в развитии этой концепции дало создание и внедрение открытых неоднородных вычислительных сред, в которых предусматривалось оперативное управление всеми имеющимися в распоряжении системы вычислительными ресурсами и их перераспределение в интересах максимального удовлетворения требований программ пользовате¬лей в текущем времени.

На первом этапе это касалось лишь вычислительных ресурсов ПЭВМ системы, однако в дальнейшем в структуру вычислительных систем стали вводить ЭВМ, вычислительные ресурсы которых оперативно предоставлялись тем программам пользователей, для которых оказывалась недостаточной мощность ПЭВМ АРМ поль¬зователя. В итоге объединенные вычислительные ресурсы ПЭВМ стали дополняться путем введения в состав открытой вычислитель¬ной среды вычислительных средств универсального типа, которые получили название «вычислительные серверы».

В качестве вычислительных серверов в настоящее время исполь¬зуются различные вычислительные средства. Ряд производителей вычислительной техники в качестве таких серверов применяет вычислительные средства со структурой ПЭВМ на мощных микро¬процессорах.

Говоря о современных вычислительных серверах, необходимо особо упомянуть такой класс, как RISC-процессорные системы (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с уменьшенным набором команд). Они появились в результате попытки заполнить нишу между дешевыми низкопроизводительными однопроцессорными машинами и высокопроизводительными, но очень дорогими мэйнфреймами в качестве серверов сетей.

Созданные на основе RISC-процессоров серверы получили название UNIX-серверы.

RISC-процессоры применяются также в рабочих станциях (не в смысле сетей), ориентированных на графические и инженерные положения. На базе RISC-архитектуры сформировался облик сов¬ременной рабочей станции, процессор с производительностью от 100 до 30 миллионов операций в секунду, оперативная память около 1 Гб, жесткий диск емкостью несколько Гбайт, возможность подк-лючения адаптеров ввода-вывода с различными интерфейсами, графический монитор с разрешением 1280—1024 точек.

Однако, наряду с использованием высокобыстродействующих микропроцессоров, в том числе, и RISC-архитектур, все более широкое применение в качестве серверов получают параллельно-конвейерные вычислительные структуры, достаточно глубоко про¬работанные и апробированные ранее при создании высокопроизво¬дительных вычислительных машин большой мощности. Особенно большой опыт и задел в этой области имеют отечественные разра-ботчики, постоянно сталкивавшиеся с необходимостью создания высокопроизводительных вычислительных систем управления динамическими процессами на имевшихся в то время отечествен¬ных интегральных схемах.

Учитывая тенденции развития вычислительной техники, и, в первую очередь, открытых вычислительных сред, видимо уже в ближайшей перспективе появится возможность использования в качестве вычислительных серверов машин, известных под на¬званием «СуперЭВМ».

В определении подкомитета IEEE подчеркнуты две характерные особенности суперЭВМ.

Современные суперЭВМ — это быстродействующие параллель¬но-конвейерные системы, ориентированные на выполнение больших задач, основу которых составляют арифметические опе¬рации с плавающей запятой.

Первое поколение суперЭВМ опиралось на известные типы архитектурной организации, которые получили название «мультипроцессоры» и «матричная структура».

Мультипроцессорные системы В системах этого типа используются различные схемы соединения процессора с запоминающими устройствами, в том числе:

• общая шина, работающая в режиме разделения времени;

• координатный коммутатор;

• многопортовые запоминающие устройства.