4.3. Классификация эвм

Число классификаций ЭВМ велико, и они постоянно обновляются и совершенствуются. Однако мала вероятность появления такой исчерпывающей классификации ЭВМ, как, например, созданная Д.И. Менделеевым «Периодическая таблица химических элементов», которая позволяет предсказать свойства неизвестного пауке химического элемента.

Компьютеры могут быть классифицированы по различным признакам, в частности, по:

1. этапам создания и элементной базе (на Электромагнитных реле, электронных лампах, транзисторах, микросхемах малой степени интеграции, микросхемах большой степени интеграции);

2. размерам и вычислительной мощности (суперЭВМ, большие ЭВМ или мейн-фреймы, малые ЭВМ, микроЭВМ, портативные или наколенные компьютеры - Lap Top, компьютеры-блокноты - Note Book, электронные секретари- Hand Help, карманные компьютеры - Palm Top);

3. принципу действии (аналоговые вычислительные машины - АВМ, цифровые вычислительные машины - ЦВМ, гибридные вычислительные машины - ГВМ);

4. степени доступности (персональные и коллективные ЭВМ);

5. назначению (серверы и рабочие станции - клиенты);

6. функциональным возможностям (универсальные, проблемно-ориентированные и специализированные ЭВМ);

7. по числу потоков и команд (STSD, MSB, S1MD, MIMD);

Дадим небольшие комментарии к каждой классификации.

Первая электронная вычислительная машина была построена в середине 40-х годов XX столетия на электронных вакуумных лампах. Для ЭВМ первого поколения характерными чертами были большая потребляемая мощность и невысокая надежность, вызванная частыми отказами электронных ламп, ЭВМ второго поколения были построены на полупроводниковых элементах - транзисторах.

ЭВМ третьего и четвертого поколении использовали соответственно микросхемы малой и большой степени интеграции (эти микросхемы отличались числом элементов, размещенных в одном корпусе, на одной подложке).

Исторически первыми появились большие ЭВМ. Скорее это название было связано с габаритами ЭВМ. Что касается производительности первых машин, то по современным понятиям их возможности были чрезвычайно малы.

Появление в 70-х годах XX столетия малых ЭВМ било обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области микроэлектроники, а с другой — неиспользованной избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложении. Малые ЭВМ использовались чаще всего для управления технологическими процессами предприятий. Они были компактнее и дешевле больших ЭВМ.

Изобретение микропроцессора привело к появлению в 70-х годах XX столетия еще одного класса машин - микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех классах ЭВМ, Наибольшую популярность в настоящее время получили персональные мнкроЭВМ - ПЭВМ, например, производства фирмы IBM с процессорами фирмы Intel - Pentium.

Вес самых малогабаритных переносных и карманных микроЭВМ составляет всего 200—300 г.

Для решения сложных задач: прогнозирование метеообстановки, управления оборонными комплексами, моделирования ядерных испытаний и др. - были разработаны наиболее сложные и мощные машины - суперЭВМ.

Создать высокопроизводительную суперЭВМ на одном микропроцессоре не удается из-за ограничения скорости распространения электромагнитных волн (ограничение тактовой частоты процессора) и температурного барьера.

Поэтому суперЭВМ проектируют в виде многопроцессорных вычислительных систем; (МПВС). При этом одновременно (параллельно) работает несколько тысяч (даже сотен тысяч) процессоров, увеличивая тем самым суммарную производительность системы. Заметам, что уже ведется разработка суперЭВМ, которая будет содержать миллион процессоров. Зримо представить грандиозность подобного сооружения можно, прочитав книгу Брауна «Цифровая крепость». МПВС имеют несколько разновидностей:

1. векторные МПВС, в которых все процессоры Р одновременно выполняют одну команду 1 над различными данными П – однократный поток команд с многократным потоком данных - SIMD (Single instruction Stream/J Multiple Data Stream);

2. конвейерные МПВС, в которых процессоры одновременно выполняют разные операции I над последовательным потоком обрабатываемых данных D; по принятой классификации такие МПВС относятся к системам c многократным потоком команд и однократным потоком данных - MISE (Multiple Instruction Stream / Single Data Stream);

3. матричные МПВС, в которых процессоры Р одновременно выполняют разные операции I над несколькими потоками обрабатываемых данных; D - многократный поток команд с многократным потоком данных - MIMD (Multiple Instruction Stream / Multiple Data Stream).

Вероятно, здесь же уместно упомянуть традиционные для многих пользователей ПЭВМ однопроцессорные SISD ЭВМ, которые по числу обрабатываемых потоков команд и данных являются простейшими.

Аббревиатура SISD (Single Instruction Stream / Single Data Stream) означает одиночный поток команд и одиночный поток данных. К этому классу относятся машины фон-неймановского типа. В таких машинах есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно друг за другом и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком данных,

Универсальные ЭВМ предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются наиболее сложными и дорогими машинами. Для проблемно-ориентированных ЭВМ характерно ограничение машинных ресурсов применительно к определенному классу задач. Такие ЭВМ используются в автоматизированных системах управление технологическими процессами (АСУТП), автоматизированных системах учёных исследований (АСНИ), системах автоматизированного проектирования (САПР), в автоматизированных рабочих местах (АРМ). Специализированные ЭВМ служат для решения узкого класса задач (или даже одной задачи), требующих многократного повторения рутинных операций (например, продажа билетов на транспорте, управление коммутацией па автоматической телефонной станции, статистическая обработка информации в измерительном приборе).

В цифровых вычислительных машинах (ЦВМ) информация циркулирует в виде двоичных сигналов (кодов), с помощью которых представляются буквы, числа, знаки препинания, математические символы, управляющие сигналы, графические изображения, звуковые картины и т, д. Все данные и команды в конечном счете заменяются сигналами двух уровней - высокого и низкого, которые принято называть единицами и нулями.

В аналоговых вычислительных машинах (АВМ) электрические; сигналы имеют непрерывный характер. О результатах вычислений судят величине электрических напряжений на выходе операционных, усилителей, которые составляют основу АВМ.

Гибридные вычислительные машины (ГВМ) - это комбинированные машины, которые работают с информацией, представленной и цифровой, и в аналоговой формах.

Сервер (Server) - компьютер, предоставляющий услуги другом компьютеру - клиенту (рабочей станции). С помощью сервера другие компьютеры получают доступ к базам данных, находящимся на сервере, принтерам и факсам, подключенным к серверу. Среди компьютеров различай почтовые серверы, серверы печати, файл-серверы, серверы доменных и т. п.

Почтовые серверы служат для организации электронной почты. Именно на жестких дисках таких серверов создаются почтовые ящики, куда приходят сообщения для пользователей.

К серверам печати подключены принтеры, и они предоставляют услуги для других компьютеров, пользователи которых распечатывают свои документы с помощью серверов печати.

Файл-серверы являются хранилищами информации (файлов). По запросу клиентов они пересылают необходимые файлы, которые хранятся жестком диске. Существуют серверы приложений, которые, по запросу клиентов выполняют некоторую программу, а клиенту отсылают только результаты. Серверы доменных имен расположены в Internet. Они принимают пользователя доменное имя (например, www.sport.ru) и преобразуют цифровой IP-адрес. Маршрутизаторы используют IP-адрес для определен пути, по которому будет передано сообщение.

В заключение еще раз отметим, что рассмотренные классификацию известной мере условны, так как границы между группами ЭВМ размыты и очень подвижны во времени.