Классификация современных ЭВМ

Классификация современных  ЭВМ

Компьютеры  могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: по принципу действия, назначению, способам организации  вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному выполнению программ и др.

По  размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).

Сравнительные параметры классов современных ЭВМ

Параметр	СуперЭВМ	Большие ЭВМ	Малые ЭВМ	Микро ЭВМ
Производительность, MIPS	1000 – 100000	10 – 1000	1 – 100	1 – 100
Емкость ОП, Мбайт	2000 – 10000	64 – 10000	512 - 8000	256 - 1000
Емкость ВЗУ, Гбайт	500 – 5000	50 – 1000	2 – 100	0,5 – 10
Разрядность, бит	64 – 128	32 – 64	16 – 64	16 – 64

 

Большие ЭВМ

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции. Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

• производительность не менее 10 MIPS;
• основную память емкостью от 64 до 10000 Мбайт;
• внешнюю память не менее 50 Гбайт;
• многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Основные  направления эффективного применения мэйнфреймов — это решение  научно-технических задач, работа в  вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление — использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей.

Родоначальником современных больших ЭВМ, по стандартам которой в последние несколько десятилетий развивались ЭВМ этого класса в большинстве стран мира, является фирма IBM.

«Слухи  о смерти  мэйнфреймов сильно преувеличены»: по данным экспертов, на мэйнфреймах  сейчас находится около 70% «компьютерной» информации; только в США в 1995 году было установлено 40 тыс. мэйнфреймов. В России в настоящее время используется около 5 тыс. ЕС ЭВМ и примерно столько же фирменных мэйнфреймов: IBM (ES(Enterprise System)/9000 установлены в нескольких банках, на автозаводах, металлургических комбинатах), Hitachi Data System, Fujitsu и др.

Малые ЭВМ

Малые ЭВМ (мини ЭВМ) — надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями. Мини ЭВМ (и наиболее мощные из них супер-миниЭВМ) обладают следующими характеристиками:

• производительность — до 100 MIPS;
• емкость основной памяти — 4 – 512 Мбайт;
• емкость дисковой памяти — 2 – 100 Гбайт;
• число поддерживаемых пользователей — 16 – 512.

К достоинствам мини ЭВМ можно отнести: специфичную архитектуру с большой модульностью, лучшее, чем у мэйнфреймов, соотношение производительность/цена, повышенная точность вычислений.

Мини  ЭВМ ориентированы на использование  в качестве управляющих вычислительных комплексов, успешно применяются  для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

Родоначальником современных мини ЭВМ можно считать  компьютеры PDP-11 (Program Driven Processor — программно-управляемый процессор) фирмы DEC (Digital Equipment Corporation — Корпорация дискретного оборудования, США), они явились прообразом и наших отечественных мини ЭВМ — Системы Малых ЭВМ (СМ ЭВМ). В настоящее время семейство мини ЭВМ PDP-11 включает большое число моделей VAX.

СуперЭВМ

К суперЭВМ относятся мощные много процессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду.

Типовая модель суперЭВМ 2000 г., по прогнозу, будет  иметь следующие характеристики:

• высокопараллельная многопроцессорная вычислительная система с быстродействием примерно 100000 MFLOPS;
• емкость оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1 – 10 Тбайт;
• разрядность 64, 128 бит.

Фирма Cray Research намерена к 2000 г. создать суперЭВМ производительностью 1TFLOPS = 1000000 MFLOPS.

Создать такую высокопроизводительную ЭВМ  по современной технологии на одном  микропроцессоре не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленного конечным значением скорости распространения  электромагнитных волн (300000 км/с), ибо  время распространения сигнала на расстояние нескольких миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100 млрд. оп/с становится соизмеримым с временем выполнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создаются в виде многопроцессорных вычислительных систем.

Первая суперЭВМ была задумана в 1960 г. и создана в 1972 г. (машина ILLIAC IV), а начиная с 1974 г. лидерство в разработке суперЭВМ захватила фирма Cray Research. В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ (в 1991 г. — 900 шт.): Cray (фирма Cray Research), Cyber (фирмы Control Data), SX (фирмы NEC) и др., среди лучших суперЭВМ можно отметить и отечественные суперкомпьютеры ЕС1191, Эльбрус.

Классификация микроЭВМ

Изобретение в 1969 году микропроцессора привело к появлению Микро ЭВМ. Именно наличие микропроцессора служит определяющим признаком Микро ЭВМ.

Многопользовательские микроЭВМ — это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующими в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

Персональные  компьютеры (ПК) — однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и т.д.).

Серверы (server) — многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.

Персональные  компьютеры

Персональной называется однопользовательская Микро ЭВМ. Характеристики ПЭВМ:

1. невысокая стоимость;
2. наличие периферийных устройств, необходимых для ввода-вывода и хранения информации;
3. наличие аппаратных ресурсов для решения реальных задач;
4. поддержка языков программирования высокого уровня;
5. наличие операционной системы, которая облегчает взаимодействие пользователя с ЭВМ;
6. «дружественность» по отношению к пользователю.

Годом рождения ПЭВМ считается 1976 — год создания ПЭВМ Apple, а началом массового выпуска — год создания фирмы Apple Computer Inc., специально организованной в США для производства ПЭВМ. Создатели этой фирмы Стив Джобс — специалист по электронным играм— и Стив Возняк — специалист по Микро ЭВМ. Первая ПЭВМ Apple была ориентирована в основном на игровое применение и имела цветной монитор и синтезатор звукового сопровождения.

В августе 1981 года мир облетело сообщение, последствие которого в то время едва ли кто-нибудь мог предвидеть и оценить по достоинству: «Нью-Йорк. 12 августа. Корпорация IBM (International Business Machine) сегодня объявила о выпуске своей самой компактной и недорогой компьютерной системы — IBM Personal Computer. Сконструированная специально для применения в бизнесе, школе и дома, эта простая в использовании система продается по цене всего лишь 1565 долларов...» Новизна этого сообщения состояла прежде всего в том, что тогда впервые было произнесено словосочетание «персональный компьютер», это была совершенно новая концепция ЭВМ. Менее чем за один год корпорации IBM удалось стремительно наладит производство и сбыт своих PC. Изготовители микрокомпьютеров очень скоро признали безусловным лидером именно компьютер корпорации IBM. ПЭВМ стала персональным инструментом делового человека.

Важным  фактором успеха IBM PC стала так называемая «открытая архитектура», позволяющая другим фирмам приложить свои творческие и предпринимательские способности в его пополнении все новыми и новыми возможностями и программами, и тем самым способствовать утверждению персонального компьютера в качестве мирового стандарта. Появились сотни фирм, выпускающих машины, полностью совместимые с IBM PC, или предлагающих для него дополнительные устройства.

Тенденции развития ЭВМ

Усилия специалистов по ВТ концентрируются на создании ЭВМ нового поколения — «интеллектуальных» машин пятого поколения, идея создания которых была выдвинута в 1979 году в Японии. Главная идея создания ЭВМ пятого поколения состоит в разработке сбалансированной по своей архитектуре системы компьютеров, обладающей огромным вычислительным потенциалом. Для рационального использования этого потенциала необходимы принципиально новые методы программирования и способы общения человека с ЭВМ:

• обеспечение ввода-вывода информации в форме речи, графических данных, изображений и других средств обычного общения между людьми;
• реализация возможности диалоговой обработки информации с использованием естественного языка;
• оснащение ЭВМ специализированными базами знаний для применения в практических целях;
• наделение ЭВМ способностью к обучению, к построению ассоциаций и получению выводов.