Сферы применения и методы использования

Суперкомпьютер (supercomputer)— предназначен для высокоско­ростного выполнения прикладных процессов. В 1976 г. корпорация Cray Research изготовила первый сверхбыстродействующий компь­ютер, образовав новый класс компьютеров. Первоначально Cray Research предполагала, что потребность в таких компьютерах будет небольшой, однако она увеличивается, и особенно в последние годы. Кроме этого, производители суперкомпьютеров постоянно улучшали показатель стоимость/производительность. Появился и получил большую популярность новый класс — супермини-компь­ютеры. Это уменьшенные по габаритам и более экономичные вари­анты суперкомпьютеров, нередко настольного исполнения.

Суперкомпьютер может иметь один процессор, и тогда в нем одна последовательность команд работает с одним потоком данных. Вместе с этим большие скорости обработки данных можно получить лишь в многопроцессорных системах. Поэтому во всех последую­щих архитектурах степень параллельной обработки возрастает. Рас­тет соответственно и число входящих в суперкомпьютер процессо­ров. В дополнение к обычным (скалярным) подключаются вектор­ные процессоры. В первом случае обрабатываются скалярные величины, а во втором — векторные.

Внедрение суперкомпьютеров долго сдерживалось отсутствием развитого программного обеспечения. В настоящее время ситуация изменяется, появились языки, предназначенные для параллельной обработки, все больше предлагается эффективных операционных систем. Суперкомпьютеры выпускаются значительным числом фирм. Корпорация IBM создала суперкомпьютер в одном кристалле интегральной схемы (ИС).

Базовый (большой) компьютер — mainframe— основной тип ком­пьютера, используемый в больших информационных сетях, работает с большой скоростью и по производительности уступает суперком­пьютеру, но охватывает более широкий круг решаемых задач. С дру­гой стороны, он превосходит мини-компьютер по скорости работы и сложности выполняемых прикладных процессов. Мэйнфрейм об­ладает относительно большой оперативной памятью и предоставля­ет свои ресурсы через коммуникационную сеть большому числу пользователей. Вследствие сказанного, базовые компьютеры прини­мают на себя основные потоки обработки данных. Нередко под ба­зовым компьютером понимают лишь центральную часть крупного компьютера, включающую процессоры и оперативное запоминающее устройство.

В связи с развитием архитектуры клиент-сервер базовые компьютеры стали нередко использоваться в качестве серверов. Интеграция средств распределенной обработки данных с большими базовыми компьютерами обеспечивает эффективную обработку данных в корпоративных сетях. Базовые компьютеры не только функциони­руют как крупные серверы, но обеспечивают автоматизацию про­цессов, протекающих в сети.

Мини-компьютер — minicomputer— компьютер с ограниченными возможностями обработки данных. По сравнению с базовым компь­ютером мини-компьютер работает со словами меньшей длины, име­ет ограниченную оперативную память и относительно небольшое быстродействие. Поэтому мини-компьютер используется для реше­ния более простых задач, чем базовый. Но по сравнению с последним мини-компьютер имеет небольшую стоимость, размеры и про­ще в эксплуатации. Термин «мини-компьютер» появился тогда, ко­гда не было персональных компьютеров. Теперь же существуют такие персональные компьютеры, которые превосходят даже базо­вые компьютеры восьмидесятых годов. Поэтому рассматриваемый термин применяется все реже, уступая понятиям рабочая станция и персональный компьютер.

Рабочая станция — workstation— абонентская система, специа­лизированная на выполнение определенных задач пользователя.

Первая рабочая станция, названная Сетевым изделием Стан-фордского университета (SUN), была создана корпорацией SUN Microsystems, под девизом «сеть есть компьютер». Это связано с тем, что рабочая станция в своей основе предназначена для работы в информационной сети. Рабочая станция, нередко именуемая ра­бочим местом, создается на базе малого, но достаточно мощного настольного либо напольного компьютера. Для этого разрабатыва­ется архитектура рабочей станции, подбираются необходимые уст­ройства (процессоры, запоминающие устройства, графопостроите­ли, принтеры и т. д.). Создается нужное программное обеспечение, станция включается в сеть. Она предназначается для любого спе­циалиста (программиста, системотехника, менеджера, исследователя и др.). Рабочая станция занимает среднее место среди компьютеров и характеризуется многозадачностью — режимом, при котором поль­зователь может запускать несколько задач. Это позволяет выполнять группу прикладных процессов.

Важное значение в архитектуре рабочей станции имеет визуали­зация информации. Она заключается в создании условий для формирования и обработки изображений. Это позволяет пользователям не только удобно отображать на экране физические объекты, но также строить модели, манипулировать ими и наблюдать ход экспе­риментов в реальном масштабе времени.

Все большее распространение получают рабочие станции с ком­бинированным сервисом. Они имеют широкий набор устройств связи с внешней средой:

· измерительные приборы;

· устройства видеоввода и микрофоны;

· оптические диски;

· клавиатуры и сенсорные устройства.

В рабочих станциях часто используются графические акселера­торы (платы, содержащие процессоры, специализирующиеся по об­работке изображений). Акселераторы выполняют геометрические преобразования двухмерных изображений в трехмерные изображе­ния, учитывая ряд сложных требований, таких, например, как дви­жущиеся источники света на экранах, отображение особенностей структуры поверхностей объектов. Акселераторы повышают стои­мость станций, но резко увеличивают скорость выполнения ими сложных прикладных процессов. Широкую известность получили рабочие станции корпораций SUN Microsystems и Silicon Graphics.

Микрокомпьютер (microcomputer)— устройство, созданное на основе одного либо нескольких микропроцессоров. Существует два подхода к определению микрокомпьютера. Первый из них заключа­ется в том, что под микрокомпьютером понимается одна либо не­сколько сверхбольших интегральных схем. Для этого схемы должны содержать все логические элементы, необходимые для получения полноценного компьютера небольшой производительности. Во вто­ром подходе микрокомпьютером называется любой компьютер, в котором основными компонентами являются микропроцессоры. В дальнейшем эти ЭВМ стали именовать персональными компью­терами (ПК). В этой связи под микрокомпьютером чаще всего по­нимают устройство, созданное на одной либо группе интегральных схем. Для этой цели нередко бескорпусные интегральные схемы группируются в одном корпусе. Что же касается высокопроизводи­тельного персонального компьютера, то в нем может использовать­ся группа микрокомпьютеров. Микрокомпьютеры также широко используются в технологии производства и в разнообразной аппара­туре автоматического управления.

Персональный компьютер (ПК) — personal computer (PC) —недо­рогой компьютер, созданный на базе микропроцессора. ПК или персональные электронные вычислительные машины (ПЭВМ) в ряду компьютеров характеризуются небольшими размерами и мас­совым производством. Это позволяет делать их широкодоступным товаром, обеспечивающим обработку различной информации. ПК предназначены для обработки текстов, звука и изображений.

Персональный компьютер для удовлетворения требований об­щедоступности и универсальности применения должен обладать та­кими качествами, как:

· малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

· гибкость архитектуры, обеспечивающая адаптируемость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту;

· дружественность операционной системы и прочего программ­ного обеспечения, обусловливающая возможность работы пользователя без специальной профессиональной подготовки;

· высокая надежность работы (более 5000 ч на отказ).

ПК делятся на несколько классов. Если за признак классифика­ции взять «тип решаемых на ПК задач», то IBM-совместимые ПК могут быть разделены на:

· серверы;

· графические станции;

· портатив­ные;

· ПК для корпоративных пользователей;

· ПК для дома и малого офиса (SOHO — Small Office, Home Office).

По определенным ха­рактеристикам самих ПК, например, IBM-совместимые компьюте­ры можно поделить на классы:

· PC XT — extended Technology (8-разрядный ПК, у которого предусмотрен жесткий диск, шина ESA и т. д.);

· AT — Advanced Technology (16-, 32-, 64-разрядные ПК с шинами ISA (16), EISA (16/32), MCA (16/32), PCMCIA, VL-bus (16/32/64), PCI (32/64)).

Настольные персональные компьютеры являются стационарны­ми и предоставляют наибольшие возможности их пользователям. Портативные персональные компьютеры имеют небольшие разме­ры. Особенно важно, что они транспортабельны, и с таким компью­тером можно работать, находясь в самолете, поезде либо автомоби­ле. Управление ПК осуществляется с помощью клавиатуры, мыши или светового пера. Информация вводится с клавиатуры, сканера, микрофона или камеры. Вывод информации осуществляется на эк­ран, динамик или принтер.