Классификация ЭВМ.
В настоящее время в мире произведены, работают и продолжают выпускаться миллионы вычислительных машин, относящиеся к различным поколениям, типам, классам; отличающиеся своими областями применения, техническими характеристиками и вычислительными возможностями. Традиционно электронную вычислительную технику разделяют на аналоговую и цифровую, что напрямую связано с двумя формами представления информации.
В настоящее время под словом ЭВМ, или компьютер, обычно понимают цифровые вычислительные машины, в которых вся информация кодируется двоичными кодами чисел. Именно эти машины благодаря универсальным возможностям и являются самой массовой вычислительной техникой. В отличие от аналоговых цифровые машины обеспечивают получение более высокой точности вычислений, но любая программная обработка является источником задержки результатов, временных ошибок. Чем сложнее программы обработки, тем больше погрешности.
По назначению и возможностям компьютеры подразделяют на следующие группы:
- СуперЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупнейших информационных банков данныхОсобенно эффективно применение суперЭВМ при решении задач проектирования, в которых натурные эксперименты оказываются дорогостоящими, недоступными или практически неосуществимыми. СуперЭВМ позволяют по сравнению с другими типами машин точнее, быстрее и качественнее решать крупные задачи, обеспечивая необходимый приоритет в разработках перспективной вычислительной техники. Дальнейшее развитие суперЭВМ связывается с использованием направления массового параллелизма, при котором одновременно могут работать сотни и даже тысячи процессоров. Использование подобных систем предполагается для исследования генов, для моделирования погоды, разработки новых видов вооружения и других крупномасштабных вычислений
- Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров (министерства, государственные ведомства и службы, крупные банки и т.д.). Примером подобных машин, а точнее, систем, служат системы, имеющие производительность на один-два порядка ниже, чем у суперЭВМ. Это очень мощные по производительности компьютеры, предназначенные для обеспечения научных исследований, построения рабочих станций для работы с графикой, Unix-серверов, кластерных комплексов и т.п.
- Средние ЭВМ широкого назначения для управления сложными технологическими производственными процессами (банки, страховые компании, торговые дома, издательства). ЭВМ этого типа могут использоваться и для управления распределенной обработкой информации в качестве сетевых серверов. Такие машины являются основой построения вычислительных центров отдельных производств, научных лабораторий и т.п.
- Персональные и профессиональные компьютеры, позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей. На базе этого класса компьютеров строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня.
- Ноутбуки. Совершенствование микропроцессоров привело к созданию мощных, дружественных и малогабаритных компьютеров, вполне способных обеспечить создание мобильного офиса различного класса с ориентацией на электронную почту, передачу факсов, доступ в Интернет. Интересно, что кризис 1Т-рынка 2000—2002 гг. почти не затронул сектор ноутбуков. Их производство набирает силу, вытесняя обычные ПК. Миниатюрные ноутбуки позволяют решать практически все задачи, присущие настольным ПК, они обладают теперь достаточной мощностью, расширяемостью и гибкостью. Но пока они еще достаточно дороги, и время их автономной работы ограничено несколькими часами.
- Встраиваемые микропроцессоры осуществляют автоматизацию управления отдельными устройствами и механизмами. Успехи микроэлектроники позволяют создавать миниатюрные вычислительные устройства, вплоть до однокристальных ЭВМ. Эти устройства, универсальные по характеру применения, могут встраиваться в отдельные машины, объекты, системы. Они находят все большее применение в бытовой технике (телефонах, телевизорах, электронных часах, микроволновых печах и т.д.), в городском хозяйстве (энерго-, тепло-, водоснабжении, регулировке движения транспорта и т.д.), на производстве (робототехнике, управлении технологическими процессами).
- большие (мощные) машины, включаемые в состав сетевых вычислительных центров и систем управления гигантскими сетевыми хранилищами информации;
- кластерные структуры;
- серверы;
- рабочие станции;
- сетевые компьютеры.
- Большие машины и системы предназначаются для обслуживания крупных сетевых банков данных и банков знаний. По своим характеристикам их можно отнести к классу суперЭВМ, но в отличие от них они являются более специализированными и ориентированными на обслуживание мощных потоков и хранилищ информации.
- Кластерные структуры представляют собой многомашинные распределенные вычислительные системы, объединяющие под единым управлением несколько серверов. Это позволяет гибко управлять ресурсами сети, обеспечивая необходимую производительность, надежность, готовность и другие характеристики.
- Серверы — это вычислительные машины и системы, управляющие определенным видом ресурсов сети. Различают файл-серверы, серверы приложений, факс-серверы, почтовые, коммуникационные, Web-серверы и др. Термин рабочая станция отражает факт наличия в сетях абонентских пунктов, ориентированных на работу профессиональных пользователей с сетевыми ресурсами. Этот термин как бы отделяет их от ПК, обеспечивающих работу основной массы непрофессиональных пользователей, работающих обычно в авто-номном режиме. В качестве рабочей станции может работать как простейший клиентский компьютер, так и достаточно мощный АРМ, например, используемый в системе автоматизации проектирования.
- Сетевые компьютеры, , созданные на базе существующих стандартных микропроцессоров, представляют собой новый класс устройств. Само это название говорит о том, что они пред-назначаются для использования в компьютерных сетях. Они заслуживают более подробного освещения. В зависимости от выполняемых функций и от контекста под этим термином понимают совершенно различные устройства. Если эти устройства используются для подключения к сети с целью получения из нее информации, то под сетевым компьютером обычно понимают комбинированное устройство типа КПК, дополненное функциями подключения к сети Интернет, например, «наладонный компьютер» совместно с сотовым телефоном. В другом контексте под сетевым компьютером (процессором) понимают специализированные сетевые устройства, предназначенные для выполнения определенных сетевых функций: классификации сообщений, защиты передаваемых данных, управления по используемым протоколам и переадресации. Обычно эти устройства размещаются на «границах» сетей и дополняют функции маршрутизаторов, коммутаторов, шлюзов, мостов (п. 10.3). До последнего времени эти специфические функции выполнялись посредством быстрых специализированных микросхем (ASIC, Application-Specific Intergraded Circuits — интегрированная схема, специализированная по применению), включаемых в состав сетевых адаптеров. Наиболее сложные функции обработки передавались в программы центральных процессоров серверов или рабочих станций. Но такое решение, конечно, не обеспечивает необходимой гибкости и адаптации к изменяющимся условиям эксплуатации. Оно входит в противоречие с постоянно совершенствуемыми сетевыми технологиями, использованием новых протоколов, постоя нно растущими скоростями передачи данных.
- Поэтому в сетях все больше начинают применяться сетевые процессоры (NPU — network processing unit). (NPU — network processing unit). Построение сетевых устройств на основе микропроцессоров позволяет решить проблему одновременного увеличения скорости и гибкости. Заметим, что скорости сетевых интерфейсов в последние годы растут гораздо быстрее, чем скорости традиционных процессоров. Возможность быстрой смены программ в специализированных сетевых устройствах обработки делает их идеальным решением. Они избавляют администраторов сетей от дорогостоящих модернизаций оборудования, разгружают процессоры серверов и рабочих станций от выполнения ими несвойственных им связных функций, обеспечивают необходимую гибкость, адаптацию к изменению обстановки и т.д.