10001 (Классификация компьютеров общего назначения по областям применения)

1.2. Классификация компьютеров по областям применения

1.2.1. Персональные компьютеры и рабочие станции

Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьюте-ров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимос­ти, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на ко­нечного пользователя. Это прежде всего " "дружественные пользовательские интер­фейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.

Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современ­ных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Пер­воначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансирован­ные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистра­лями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разно­образными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности сис­тем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".

Тем не менее быстрый рост производительности ПК на базе новейших микропроцес­соров Intel в сочетании с резким снижением цен на эти изделия и развитием техноло­гии локальных шин (VESA и PCI), позволяющей устранить многие "узкие места" в архитектуре ПК, делают современные персональные компьютеры весьма привлека­тельной альтернативой рабочим станциям. В свою очередь производители рабочих станций создали изделия так называемого "начального уровня", которые по стоимо­стным характеристикам близки к высокопроизводительным ПК, но все еще сохра­няют лидерство по производительности и возможностям наращивания. Насколько успешно удаться ПК на базе процессоров 486 и Pentium бороться против рабочих станций UNIX, покажет будущее, но уже в настоящее время появилось понятие "персональной рабочей станции", которое объединяет оба направления.

Современный рынок "персональных рабочих станций" не просто определить. По су­ти он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров и мейнфреймов, которые поддерживали работу настольных тер­миналов с ограниченным интеллектом. В прошлом персональные компьютеры не были достаточно мощными и не располагали достаточными функциональными воз­можностями, чтобы служить адекватной заменой подключенных к главной машине терминалов. С другой стороны, рабочие станции на платформе UNIX были очень сильны в научном, техническом и инженерном секторах и были почти также неудоб­ны, как и ПК для того чтобы выполнять серьезные офисные приложения. С тех пор ситуация изменилась коренным образом. Персональные компьютеры в настоящее

©Центр Информационных Технологий, 1995 7

время имеют достаточную производительность, а рабочие станции на базе UNIX имеют программное обеспечение, способное выполнять большинство функций, ко­торые стали ассоциироваться с понятием "персональной рабочей станции". Вероятно оба этих направления могут серьезно рассматриваться в качестве сетевого ресурса для систем масштаба предприятия. В результате этих изменений практически ушли со сцены старомодные миникомпьютеры с их патентованной архитектурой и исполь­зованием присоединяемых к главной машине терминалов. По мере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX) стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.

Среди других факторов, способствующих этому процессу, следует выделить:

• Применение ПК стало более разнообразным. Помимо обычных для этого класса систем текстовых процессоров, даже средний пользователь ПК может теперь ра­ботать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные табли­цы, базы данных и высококачественную графику.

• Адаптация графических пользовательских интерфейсов существенно увеличила требования пользователей ПК к соотношению производительность/стоимость. И хотя оболочка MS Windows может работать на моделях ПК 386SX с 2 Мбайтами оперативной памяти, реальные пользователи хотели бы использовать все преиму­щества подобных систем, включая возможность комбинирования и эффективного использования различных пакетов.

• Широкое распространение систем мультимедиа прямо зависит от возможности использования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адеквантными аудио- и графическими средствами, и объемами оперативной и внешней памяти.

• Слишком высокая стоимость мейнфреймов и даже систем среднего класса помогла сместить многие разработки в область распределенных систем и систем клиент-сервер, которые многим представляются вполне оправданной по экономическим соображениям альтернативой. Эти системы прямо базируются на высоконадеж­ных и мощных рабочих станциях и серверах.

В начале представлялось, что необходимость сосредоточения высокой мощности на каждом рабочем месте приведет к переходу многих потребителей ПК на UNIX-станции. Это определялось частично тем, что RISC-процессоры, использовавшиеся в рабочих станциях на базе UNIX, были намного более производительными по срав­нению с CISC-процессорами, применявшимися в ПК, а частично мощностью систе­мы UNIX по сравнению с MS-DOS и даже OS/2.

Производители рабочих станций быстро отреагировали на потребность в низкосто­имостных моделях для рынка коммерческих приложений. Потребность в высокой мощности на рабочем столе, объединенная с желанием поставщиков UNIX-систем продавать как можно больше своих изделий, привела такие компании как Sun Micro­systems и Hewlett Packard на рынок рабочих станций для коммерческих приложений. И хотя значительная часть систем этих фирм все еще ориентирована на технические приложения, наблюдается беспрецедентный рост продаж продукции этих компаний для работы с коммерческими приложениями, требующими все большей и большей мощности для реализации сложных, сетевых прикладных систем, включая системы мультимедиа.

Это привело к временному отступлению производителей ПК на базе микропроцессо­ров Intel. Острая конкуренция со стороны производителей UNIX-систем и потребно­сти в повышении производительности огромной уже инсталлированной базы ПК, заставили компанию Intel форсировать разработку высокопроизводительных про­цессоров семейства 486 и Pentium. Процессоры 486 и Pentium, при разработке кото-

©Центр Информационных Технологий, 1995 8

рого были использованы многие подходы, применявшиеся ранее только в RISC-процессорах, а также использование других технологических усовершенствований, таких как архитектура локальной шины, позволили снабдить ПК достаточной мощ­ностью, чтобы составить конкуренцию рабочим станциям во многих направлениях рынка коммерческих приложений. Правда для многих других приложений, в частно­сти, в области сложного графического моделирования, ПК все еще сильно отстают.

1.2.2. X-терминалы

X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-терминалов хо­тели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в много­оконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали дос­тупными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция приме­нения "подчиненных" Х-терминалов, которые используют рабочую станцию в каче­стве локального сервера.

На компьютерном рынке Х-терминалы занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями. Поставщики Х-терминалов заявляют, что их изделия более эффективны в стоимостном выражении, чем рабочие станции высокого ценового класса, и предлагают увеличенный уровень производи­тельности по сравнению с персональными компьютерами. Быстрое снижение цен, прогнозируемое иногда в секторе Х-терминалов, в настоящее время идет очевидно благодаря обострившейся конкуренции в этом секторе рынка. Многие компании на­чали активно конкурировать за распределение рынка, а быстрый рост объемных по­ставок создал предпосылки для создания такого рынка. В настоящее время уже дос­тигнута цена в $1000 для Х-терминалов начального уровня, что делает эту техноло­гию доступной для широкой пользовательской базы.

Как правило, стоимость Х-терминалов составляет около половины стоимости срав­нимой по конфигурации бездисковой машины и примерно четверть стоимости пол­ностью оснащенной рабочей станции.

Что такое X-терминал? Типовой X-терминал включает следующие элементы:

• Экран высокого разрешения - обычно размером от 14 до21 дюйма по диаго­нали;

• Микропроцессор на базе Motorola 68xxx или RISC-процессор типа Intel i960, MIPS R3000 или AMD29000;

• Отдельный графический сопроцессор в дополнение к основному процессо­ру, поддерживающий двухпроцессорную архитектуру, которая обеспечивает более быстрое рисование на экране и прокручивание экрана;

• Базовые системные программы, на которых работает система X-Windows и выполняются сетевые протоколы;

• Программное обеспечение сервера XII;

• Переменный объем локальной памяти (от 2 до 8 Мбайт) для дисплея, сете­вого интерфейса, поддерживающего TCP/IP и другие сетевые протоколы.

• Порты для подключения клавиатуры и мыши.

Х-терминалы отличаются от ПК и рабочих станций не только тем, что не выполняет функции обычной локальной обработки. Работа Х-терминалов зависит от главной (хост) системы, к которой они подключены посредством сети. Для того, чтобы X-

©Центр Информационных Технологий, 1995 9

терминал мог работать, пользователи должны инсталлировать программное обеспе­чение многооконного сервера XII на главном процессоре, выполняющим приклад­ную задачу (наиболее известная версия XII Release 5). X-терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной сис­теме, которая поддерживает стандарт X-Windows. Более того, локальная вычисли­тельная мощь Х-терминала обычно используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере (сервере). Вывод такого удаленного приложения просто ото­бражается на экране Х-терминала.

Минимальный объем требуемой для работы памяти Х-терминала составляет 1 Мбайт, но чаще 2 Мбайта. В зависимости от функциональных возможностей изделия оперативная память может расширяться до 32 Мбайт и более.

Оснащенный стандартной системой X-Windows, X-терминал может отображать на одном и том же экране множество приложений одновременно. Каждое приложение может выполняться в своем окне и пользователь может изменять размеры окон, их месторасположение и манипулировать ими в любом месте экрана.

X-Windows - результат совместной работы Массачусетского технологического ин­ститута (MIT) и корпорации DEC. Система X-Windows (известная также под именем X) в настоящее время является открытым де-факто стандартом для доступа к множе­ству одновременно выполняющихся приложений с возможностями многооконного режима и графикой высокого разрешения на интеллектуальных терминалах, персо­нальных компьютерах, рабочих станциях и Х-терминалах. Она стала стандартом для обеспечения интероперабельности (переносимости) продуктов многих поставщиков и для организации доступа к множеству приложений. В настоящее время X-Windows является стандартом для разработки пользовательского интерфейса. Более 90% по­ставщиков UNIX-рабочих станций и многие поставщики персональных компьюте­ров адаптировали систему X-Windows и применяют в качестве стандарта.

1.2.3. Серверы

Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес-системы, включающие системы управления базами данных и обработки транзакций, крупные издательские системы, сетевые приложения и системы обслуживания коммуникаций, разработку программного обеспечения и обработку изображений все более настойчиво требуют перехода к модели вычислений "клиент-сервер" и распределенной обработке. В рас­пределенной модели "клиент-сервер" часть работы выполняет сервер, а часть пользо­вательский компьютер (в общем случае клиентская и пользовательская части могут работать и на одном компьютере). Существует несколько типов серверов, ориенти­рованных на разные применения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Таким образом, тип сервера определя­ется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).

С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер). Эта классификация весьма условна. Например, размер группы может меняться в диапазоне от нескольких человек до не­скольких сотен человек, а сервер отдела обслуживать от 20 до 150 пользователей. Очевидно в зависимости от числа пользователей и характера решаемых ими задач требования к составу оборудования и программного обеспечения сервера, к его на­дежности и производительности сильно варьируются.

©Центр Информационных Технологий, 1995 10

Файловые серверы небольших рабочих групп (не более 20-30 человек) проще всего реализуются на платформе персональных компьютеров и программном обеспечении Novell NetWare. Файл-сервер, в данном случае, выполняет роль центрального храни­лища данных. Серверы прикладных систем и высокопроизводительные машины для среды "клиент-сервер" значительно отличаются требованиями к аппаратным и про­граммным средствам.

Типичными для небольших файл-серверов являются: процессор 486DX2/66 или более быстродействующий, 32-Мбайт ОЗУ, 2 Гбайт дискового пространства и один адап­тер Ethernet lOBaseT, имеющий быстродействие 10 Мбит/с. В состав таких серверов часто включаются флоппи-дисковод и дисковод компакт-дисков. Графика для боль­шинства серверов несущественна, поэтому достаточно иметь обычный монохромный монитор с разрешением VGA.

Скорость процессора для серверов с интенсивным вводом/выводом некритична. Они должны быть оснащены достаточно мощными блоками питания для возможности установки дополнительных плат расширения и дисковых накопителей. Желательно применение устройства бесперебойного питания. Оперативная память обычно имеет объем не менее 32 Мбайт, что позволит операционной системе (например, NetWare) использовать большие дисковые кэши и увеличить производительность сервера. Как правило, для работы с многозадачными операционными системами такие серверы оснащаются интерфейсом SCSI (или Fast SCSI). Распределение данных по несколь­ким жестким дискам может значительно повысить производительность.

При наличии одного сегмента сети и 10-20 рабочих станций пиковая пропускная спо­собность сервера ограничивается максимальной пропускной способностью сети. В этом случае замена процессоров или дисковых подсистем более мощными не увели­чивают производительность, так как узким местом является сама сеть. Поэтому важ­но использовать хорошую плату сетевого интерфейса.