Тема2. Техническое обеспечение компьютерных информационных технологий
2.1. Классификация эвм
Современная классификация компьютеров, учитывающая их быстродействие и возможности, может быть представлена схематически (рис. 1).
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ
КОМПЬЮТЕРЫ
КЛАСТЕРЫ
Персональные
компьютеры и
РАБОЧИЕ СТАНЦИИ
Рис. 1. Классификация компьютеров
Персональные компьютеры используются в быту для решения задач в офисе, проведения игр, ориентированы на пользователя-непрофессионала. Средний пользователь персональным компьютером может работать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные таблицы, базы данных и высококачественную графику. Подразделяются на стационарные и портативные персональные компьютеры. Работают в сетях как рабочие станции и (или) серверы. Персональный компьютер – рабочая станция, выполняющая локальную обработку, использующая свои устройства, программы, данные, а также ресурсы сервера.
Существует несколько типов серверов разного назначения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений, телекоммуникационный сервер. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, модемы, процессоры или прикладные пакеты программ).
X-терминалы занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями. Используются для обработки отображения, поступающего по каналам связи от сервера. Могут отображать на экране несколько приложений одновременно. Каждое приложение выполняется в своем окне. Пользователь может изменять размеры окон, их расположение и манипулировать ими.
Рабочие станции ориентированы на профессиональных пользователей. Очень сильны в научном, техническом и инженерном секторах. Это хорошо сбалансированные системы, характеризующиеся высоким быстродействием, большими объемами оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода (вывода). Обычно работают под управлением операционной системы UNIX.
Используются рабочие станции следующих видов:
Sun Spark Station (процессорный комплекс для вычислительной обработки).
Yamaha MOTIF XS7 (профессиональный синтезатор, синтезаторы серии Motif XS имеют полифонию 128 голосов, 16-частную мультитембральность, 2670 мультисемплов).
Музыкальная рабочая станция TR из серии TRITON, базирующаяся на признанной технологии синтеза звука HI.
ARBYTE® CADStation WS4XX (3D-моделирование изделий, работа со средними сборками объемом от 100 до 1 тыс. оригинальных изделий, проведение инженерных расчетов).
В настоящее время появилось понятие персональной рабочей станции, которое объединяет оба направления. Производят эти устройства фирмы Sun Microsystems и Hewlett Packard.
Кластерные архитектуры. Кластеризация – это реализация объединения машин, представляющегося единым целым для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей. Машины, кластеризованные вместе, могут при отказе одного процессора очень быстро перераспределить работу на другие процессоры внутри кластера.
Эту архитектуру используют высокопроизводительные компьютеры и суперкомпьютеры.
Область применения кластерной архитектуры – приложения, связанные с обработкой транзакций, управлением базами данных и обслуживанием телекоммуникаций. Обеспечивают высокую производительность и продолжительное функционирование систем. Производительность достигается за счет применения параллельных масштабируемых архитектур. Продолжительное функционирование системы имеет три составляющие: надежность, готовность и удобство обслуживания.
Кластеры обладают двумя важными свойствами: высокой готовностью и высокой производительностью, работают с единой базой данных. Поставщики кластеров – фирмы DEC, Sun, Hewlett Packard, Compaq.
В практической деятельности используются следующие виды кластеров:
Вычислительный кластер Нижегородского государственного университета (12 рабочих станций на базе процессора Intel R Pentium R IV 1,4 HHz, 12 двухпроцессорных серверов на основе процессора Intel R Pentium R III Xeon 933МНz, 2 четырехпроцессорных сервера на базе процессора Intel R Pentium R III Xeon 700 МНz, сетевое оборудование Intel R EtherExpress PRO/1000). Оборудование передано корпорацией Intel в 2001 г. Программное обеспечение предоставлено корпорацией Microsoft. Кластер Нижегородского государственного университета входит в десятку самых производительных систем России и является одним из самых мощных вычислительных комплексов, установленных в высших учебных заведениях Европы.
Центр компьютерного моделирования НГУ (14 персональных компьютеров и сервер на основе процессора Intel R GX1 Pentium R III 450/100MHz). Оборудование предоставлено корпорацией Intel в рамках Академической программы в 1999 г. На момент передачи компьютерный класс такого типа являлся первым в странах Восточной Европы.
Высокопроизводительные компьютеры. Мейнфреймы – системы общего назначения, обеспечивающие непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Область применения – системы автоматизированного проектирования (САПР), системы управления крупными технологическими процессами, использующие кластерную архитектуру.
Основные поставщики мейнфреймов – фирмы IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf и др.
Суперкомпьютеры применяются для моделирования метеорологических процессов при составлении прогнозов; моделирования ядерных, биологических, экологических и других процессов; обработки радиолокационных процессов; противоракетной обороны; обработки данных спутников; расчета траекторий летательных аппаратов и т. д. В основе суперкомпьютеров – параллельные вычисления, матрицы процессоров. Задачи моделирования хорошо распараллеливаются. Распараллеливание выполняется на 3 уровнях: 1-й – уровень задач, 2-й – уровень процессов операционных станций, 3-й – уровень физических процессов.