3.Классификация вычислительных систем.

Хотя современные персональные компьютеры (ПК) обладают впечатляющими возможностями, которые существенно расширились в связи с появлением 64-разрядных микропроцессоров, не следует полагать, что они справятся с любой задачей. Подтверждением этого является несколько уровней технических средств, традиционно развивающихся на протяжении многих лет (суперЭВМ, мейнфреймы) и появившихся сравнительно недавно (мини-ЭВМ, микроЭВМ, ПК, рабочие станции, серверы и суперсерверы).

Хотя сложившаяся классификация ЭВМ в последнее время подвергается значительным изменениям, тем не менее до последнего времени эксплуатируются все перечисленные выше типы ЭВМ.

Термин «суперЭВМ» был использован в начале 60-х годов, когда группа специалистов Иллинойского университета предложила идею реализации параллельной ЭВМ — проект SOLOMON.

В 80-е годы под суперЭВМ было принято считать вычислительные системы с производительностью не меньше 100 млн операций с плавающей точкой в секунду (мега-флоп/с), при работе с 64-разрядными словами в поле оперативной памяти не меньше одного мегабайта. В начале 90-х годов производительность машин этого класса достигает нескольких миллиардов операций в секунду, а позже уже десятков и сотен миллиардов. Суперкомпьютеры стали обязательным атрибутом парка вычислительной техники всех информационно-развитых стран. С их помощью решаются не только научно-технические, но и комплексные стратегические задачи.

Они предназначаются для выполнения наиболее сложных (требующих большой производительности) вычислений и обработки информации большого объема. Это многопроцессорные системы, включающие все виды параллельной и последовательной обработки информации и многоуровневую иерархическую структуру запоминающих устройств, имеющих электронную кэш-память большого объема.

Разработчики суперЭВМ являются пионерами развития архитектуры ЭВМ. ЭВМ следующих уровней по мере удешевления электронных компонентов с некоторой задержкой повторяют все новации в архитектуре, применяемые в суперЭВМ.

Мейнфреймы — это синоним понятия «большая универсальная ЭВМ». Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут содержать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). Прогресс в области элементно-конструкторской базы позволил существенно сократить габариты основных устройств. Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими организации двухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции. Эти модели построены по блочно-модульному принципу и не требуют специальных помещений и кондиционеров.

Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, SIEMENS NIXDORF и некоторые другие, но ведущая роль принадлежит, безусловно, компании IBM. Именно архитектура системы IBM/360, выпущенной в 1964 году, и ее последующие поколения стали образцом для подражания. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины серии ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы.

В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы с одним или несколькими центральными и периферийными процессорами с общей памятью, связанными между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка приходится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в терминологии IВМ — селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.

Первоначально мейнфреймы были ориентированы на централизованную модель вычислений, работали под управлением патентованных операционных систем и имели ограниченные возможности для объединения в единую систему оборудования различных фирм-поставщиков. Однако повышенный интерес потребителей к открытым системам, построенным на базе международных стандартов и позволяющим достаточно эффективно использовать все преимущества такого подхода, заставил поставщиков мейнфреймов существенно расширить возможности операционных систем в направлении совместимости. В настоящее время они демонстрируют свою «открытость», обеспечивая возможность использования протоколов межсоединений OSI и ТСР/IP или предоставляя возможность работы на компьютерах под управлением операционной системы UNIX собствен­ной разработки.

Стремительный рост производительности персональных компьютеров, рабочих станций и серверов создал тенденцию перехода с мейнфреймов на компьютеры менее дорогих классов — миникомпьютеры и многопроцессорные серверы. Эта тенденция получила название «разукрупнение» (downsizing). Однако этот процесс несколько замедлился. Основной причиной возвращения интереса к мейнфреймам эксперты считают сложность перехода к распределенной архитектуре клиент-сервер, оказавшейся выше, чем предполагалось. Кроме того, многие пользователи считают, что распределенная среда не обладает достаточной надежностью для наиболее ответственных приложений, которой обладают мейнфреймы.

Главным недостатком мейнфреймов в настоящее время остается относительно низкое соотношение производительность/стоимость. Однако фирмами-поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия по улучшению этого показателя.

Следует также помнить, что в мире существует огромная инсталлированная база мейнфреймов, на которой работают десятки тысяч прикладных программных систем. Отказаться от годами наработанного программного обеспечения просто неразумно. Вновь создаваемые системы, с одной стороны, позволят модернизировать существующие системы, обеспечив сокращение эксплуатационных расходов, с другой — создадут но­вую базу для наиболее ответственных приложений.

Мини-ЭВМ получили широкое распространение в 70-х — 80-х годах. Популярность этих машин объяснялась их малыми размерами, стоимостью (относительно больших ЭВМ) и универсальными возможностями. Производительность их была более низкая, чем у больших систем, а длина слова равнялась 16 разрядам, однако параметры этих ЭВМ вполне удовлетворяли большое количество пользователей. Наиболее популярные мини-ЭВМ выпускали две фирмы США: Hewlett Packard (HP) и Digital Equipment Corporation (DEC), последняя выпустила серию ЭВМ PDP II и VAX. Отечественные аналоги этих ЭВМ были разработаны в рамках системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ), CMI, 2 (HP), CM3, 4, 1420, 1300 и т.д., однако к настоящему времени персональные ЭВМ и рабочие станции по своим характеристикам превосходят большинство мини-ЭВМ.