Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (2002) (1186248), страница 12
Текст из файла (страница 12)
2.9). МИКРОЭВМ Универсальные Специализированные Одно- пользовательские (персональные) Однопользовательские (рабочие станции) Много- пользовательские (серверы) Много- пользовательские Сетевые компьютеры Рис. 2.9. Классификация микроЭВМ Многопользовательские микрокомпьютеры — это мощные микрокомпьютеры, обору- дованные несколькими видеотерминачами и работающие в режиме разделения вре- мени, что позволяе г эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
начиная от Ъ'АХ-11 до Ъ'АХ-3600; мощные модели мини-компьютеров класса 8000 ( кгАХ вЂ” 8250, 8820); супермини-компьютеры класса 9000 (Ъ'АХ-9410, 9430) и т. д. Модели кгАХ обладают широким диапазоном характеристик: (э количество процессоров от 1 до 32; (э производительность от 10 до 1000 М1Р5; (э емкость основной памяти — от 512 Мбайт до 2 Гбайт; (з емкость писковой памяти — от 50 до 500 Гбайт; С( число каналов ввода-вывода до 64. Мини-компьютер ЧАХ полностью перекрывают весь диапазон характеристик этого класса компьютеров и в подклассе супермини-компщотеры стирают грань с мэйнфреймами Среди прочихевини-компьютеров следует отмеппгя сз олнопроцессорные: 1ВМ 4381, НР 9000; (з многопроцессорные; )кгап8 Ъ'Я 7320, АТЛЕТ ЗВ 4000; о супермипи-компьютеры НЯ 4000, по характеристикам не уступающие мэйнфреймам.
Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов 53 Персональные компъютеры — однопользовательские микрокомпьютеры, удовлетворяющие требованиям общедоступности и уггиверсальностгг применения. Рабочие станции (ч'огй згабоп) представляют собой однопользовательские микрокомпьютеры, часто специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и т. д.). Серверы (зегуег) — многопользовательские мощные микрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех рабочих станций сети.
Сетевые компьютеры (ггеггуог!г согпрнгег) — упрощенные микрокомпьютеры, обеспечивающие работу в сети и доступ к сетевым ресурсам, часто специализированные на выполнении определенного вида работ (защита сети от несанкционированного доступа, организация просмотра сетевых ресурсов, электронной почты и т, д.). Персональные компьютеры Персональные компьютеры (ПК) относятся к классу микрокомпьютеров, но ввиду их массовой распространенности заслуживагот особого внимания. ПК для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должна обладать такими качествами, как: сг малая стоимость ПК, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя; сг автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружагощей среды; сг гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптируемость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту; гд дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки; гз высокая надежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).
Среди современных ПК в первую очередь следует отметить компьютеры американской фирмы 1ВМ (1пгегпабопа1 Вцейпеаз Маей!пе Согрогаг!огг): 1ВМ РС ХТ (Регзопа! Сопцшгег еХгепг)ес! ТесЪпо!о8у); ьг 1ВМ РС АТ (Реггюпа1 Сотрцгег Аг)уапсег) ТесЪпо!ойу) на микропроцессорах (МП) 80286 (16-разрядные); сг 1ВМ РБу2 8030 — Р8гг2 8080 (Р8 Реггюпа! 8узСет, все кроме Р8,'2 8080 — 16-разрядные, РЯгг2 8080 — 32-разрядная); а 1ВМ РС на МП 80386 и 80486 (32-разрядные); Сг 1ВМ РС на МП Репгшгп — Репгшт 4 (64-разрядные).
Широко известны персональные компьютеры, выпускаемые американскими фирмами: Арр!е (МасгпгозЪ), СотраЧ Сотрцгег, Негч!ег Рас!гагг), Еге11, РЕС (Пгйгга! Ег!шрпгепс Согрогаг!огг), а также фирмами Великобритании; Бресггнт, Атьчгаг1; Франции: Мгсга1; Италии: 01!ггеггу; Японии: Тозй|Ъа, Рапазопъс и Раггпег. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются ггерсональные коильюгверы фирмы!ВМ, первые модели которых появились в 1981 году, и их аналоги 54 Глава 2.
архитектура информационно-вычислительных систем Таблица 2.3. Основные усредненные характеристики современных ПК 1ВМ РС Параметр Тип микропроцессора 80486 ОХ Реп11огп Репншп Реп1шгп 1! Репногп и1 Рептюгп 4 Се1егоп Тактовак -" 58 100 частота, МГц 75-200 330-800 220-500 500-900 1000-2000 Разрядность, 32 бит 64 64 64 64 64 8, 16, 32 32, 64, 128 32, 64, 128 64, 128, 256 128, 256, 512 Объем ОЗУ, Мбайт 4,8, 16 256, 512 128 — 256, 512, ! уровень, 1024 512,1024 256 Объем кзш-памяти, Кбайт 256, 512,1024 512,1024, 2048 0,8-2,0 1,0-6.4 4,3-20,0 6,4-20,0 10,0-30,0 20,0-50,0 Емкость НМД, Гбайт Отечественная промышленность (страны СНГ) выпускала АРР1е-совместимые (диалоговые вычислительные комплексы ДВК-1 — ДВК-4 на основе «Электроники МС-1201», «Электроника 85», «Электроника 32» и т.
и.) и 1ВМРС-совместимые (ЕС1840 — ЕС1842, ЕС1845, ЕС1849, ЕС1861, «Искра 1030», «Истра 4816», «Нейрон И9.66» и т, д.) компьютеры. Персональные компьютеры можно классифицировать по ряду признаков. Рис. 2.10. Классификация ПК по конструктивным особенностям других фирм; существенно им уступают по популярности ПК фирмы Арр1е (Мас1п- говл) и их аналоги, занимающие по распространенности 2-е место. В настоящее время мировой парк компьютеров составляет более четверти миллиона штук, из них около 90% — зто персональные компьютеры (компьютеров типа 1ВМ РС более 80 % всех 11К).
Самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являют- ся 1ВМ РС с микропроцессорами Рептшш П, П1, 4. Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов 55 По поколениям персональные компьютеры делятся на следующие; а 1-го поколения — используют 8-битные микропроцессоры; и 2-го поколения — используют 16-битные микропроцессоры; д 3-го поколения — используют 32-битные микропроцессоры; сз 4-го поколения — используют 64-битные микропроцессоры. Классификация ПК по консгпруктивнын особенностям показана на рис.
2.10. ПРИМЕЧАНИЕ Подробно персональные компьютеры рассмотрены в главе 2. Многомашинные и многопроцессорные ВС Вычислительные системы могут строиться на базе нескольких компьютеров или на базе нескольких процессоров. В первом случая ВС будет многомашинной, во втором — многопроцессорной. Многомашинная ВС содержит некоторое число компьютеров, информационно взаимодействующих между собой. Машины могут находиться рядом друг с другом, а могут быть удалены другот друга на некоторое, иногда значительное расстояние (вычислительные сети).
В многомашинных ВС каждый компьютер работает под управлением своей операционной системы (ОС). А поскольку обмен информацией между машинами выполняется под управлением ОС, взаимодействующих друг с другом, динамические характеристики процедур обмена несколько ухудшаются (требуется время на согласование работы самих ОС). Информационное взаимодействие компьютеров в многомашинной ВС может быть организовано на уровне: сз процессоров; гз оперативной памяти; И каналов связи.
При непосредственном взаимодействии процессоров друг с другом информационная связь реализуется через регистры процессорной памяти и требует наличия в ОС весьма сложных специальных программ. Взаимодействие на уровне оперативной памяти (ОП) сводится к программной реализации общего полл оперативной памяти, что несколько проще, но также требует суше- ственной модификации ОС. Под общим полем имеется в виду равнодоступность модулей памяти: все модули памяти доступны всем процессорам и каналам связи. На уровне каналов связи взаимодействие организуется наиболее просто и может быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами, обеспечивающими доступ от каналов связи одной машины к внешним устройствам ,других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устройствам ввода-вывода) Все вышесказанное иллюстрируется схемой взаимодействия компьютеров в двух- машинной ВС, представленной на рис.
2.11. 56 Глава 2. Архитектура информационно-вычислительных систем Рнс. 2.11. Схема взаимодействия компьютеров в ВС Ввиду сложности организации информационного взаимодействия на 1-м и 2-м уровнях в большинстве многомашинных ВС используется 3-й уровень, хотя и динамические характеристики (в первую очередь быстродействие), и показатели надежности таких систем существенно ниже. В многопроцессорной ВС имеется несколько процессоров, информационно взаимодействующих между собой либо на уровне регистров процессорной памяти, либо на уровне ОП. Этот тип взаимодействия используется в большинстве случаев, ибо организуется значительно проще и сводится к созданию общего поля оперативной памяти для всех процессоров.
Общий доступ к внешней памяти и устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы ОП. Важным является и то, что многопроцессорная вычислительная система работает под управлением единой ОС, общей для всех процессоров. Это существенно улучшает динамические характеристики ВС, но требует наличия специальной, весьма сложной ОС. Схема взаимодействия процессоров в ВС показана на схеме рис. 2.12.
Быстродействие и надежность многопроцессорных ВС по сравнению с многомашинными, взаимодействующими на 3-м уровне, существенно повышаются, во-первых, ввиду более быстрого обмена информацией между процессорами, более быстрого реагирования на ситуации, возникающие в системе; во-вторых, ввиду большей степени резервирования устройств системы (система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств). Типичным примером массовых многомашинных ВС люгут служить компьютерные сети, примером многопроцессорных ВС вЂ” суперкомпьютеры. Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов 57 Рис.
2.12. Схема взаимодействия процессоров в ВС Суперкомпьютеры и особенности их архитектуры К суперкомпьютерам относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов — десятки миллиардов операций в секунду, Типовая модель суперкомпьютера 2001 года: ьг высокопараллельная многопроцессорная вычислительная система с быстродей- ствием порядка 100 000 МР!ор5; гз емкость; оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1 — 10 Тбайт (1 Тбайт = - 1000 Гбайт); й разрядность 64-128 бит.
В декабре 1996 года фирма 1пге! объявила о создании суперкоыитвютера 5апг!!а, впервые в мире преодолевшего терафлопный барьер быстродействия, За 1 час 40 минут компьютер выполнил 6,4 квадриллиона вы шслений с плавающей запятой. Конфигурация, достигшая производительности 1060 МР оРБ по тесту МР 1йпрас!т, представляла собой 57 шкафов, содержащих более 7000 процессоров Реп- 1!цт Рго с тактовой частотой 200 МГц и оперативную память 454 Гбайт. Окончательный вариант суперкомпьютера имеет производительность 1,4 ТЕ!.оР5. Он состоит из 86 шкафов обгцей площадью 160 кв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
