Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности работы. К специализированным компьютерам можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
По рааиврцм и вычислительной мощности компьютеры можно разделить (рис. 4А): 0 на сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ); 0 большие; Э малые; 0 сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ). Рис. 4.4. Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности Функциональные возможности компьютеров обусловлены такими важнейшими технико-эксплуатационными характеристиками: О быстродействие (измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени); 0 разрядность и формы представления чисел, которыми оперирует компьютер; 0 номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств; 0 номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации; 1з типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой (тип внутримашинного интерфейса); 0 способность компьютера одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять параллельно несколько программ (многозадачность); 0 типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине; 0 наличие и функциональные возможности программного обеспечения; 1з способность выполнять программы, написанные для других типов компьютеров (программная совместимость с другими типами компьютеров); Ы система и структура машинных команд; д возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети; 0 эксплуатационная надежность компьютера; 0 коэффициент полезного использования компьютера во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Некоторые сравнительные параметры названных классов современных компьютеров показаны в табл. 4.1. Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции. 68 Глава 4. Основные классы современных ЗВМ Таблица 4.1. Сравнительные параметры классов современных компьютеров ПРИМЕЧАНИЕ М1РБ — миллион операций в секунду над числами с фиксированной запятой.
Первая большая ЭВМ ЕХ1АС (Е1есггошс Хцшепса1 1пгеягагог апс1 Сошрпгег) была создана в 1946 году. Эта машина весила более 30 т, имела быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел, занимала огромный зал площадью около 150 м'. Производительность больших компьютеров оказалась недостаточной для ряда задач (прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, биологических исследований, моделирования экологических систем и др.).
Зто явилось предпосылкой для разработки и создания суперкомпьютеров, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время. Появление в 70-х годах малых компьютеров обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой — избыточностью ресурсов больших ЗВМ для ряда приложений. Малые компьютеры используются чаще всего для управления технологическими процессами.
Они более компактны и существенно дешевле больших компьютеров. Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению суперминикомпьютера — вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых компьютеров, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ. Изобретение в 1969 году микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х годах еще одного класса компьютеров — микрокомпьютеров. Именно наличие МП послужило первоначально определяющим признаком микрокомпьютеров.
Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах компьютеров. Рассмотрим кратко современное состояние некоторых классов компьютеров. ба Большие компьютеры Большие компьютеры Большие компьютеры за рубежом часто называют мэйнфреймами (шаш1гаше); к ним относят, как правило, компьютеры, имеющие: 12 производительность не менее 100 М1Р8; О основную память емкостью от 512 до 10 000 Мбайт; 13 внешнюю память не менее 100 Гбайт; (3 многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей). Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — 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 — часто отмечается специалистами как наиболее актуальное. ПРИМЕЧАНИЕ Мэйнфреймы часто именуются большими серверами (серверами-мэйнфреймами). В принципе, это допустимо, но иногда вносит путаницу в терминологию. Дело в том, что серверы — это многопользовательские компьютеры, используемые в вычислительных сетях. Серверы обычно относят к микрокомпьютерам, но по своим характеристикам мощные серверы можно отнести и к малым компьютерам, н даже к мэйнфреймам, а суперсерверы приближаются к суперкомпьютерам.
Сервер — это классификационная группа компьютеров, выделяемая по сфере применения компьютеров, а микрокомпьютеры, малые компьютеры, мэйнфреймы, суперкомпьютеры — это классификационные группы компьютеров, выделяемые по размерам н функциональным воэможностям. Родоначальником современных больших компьютеров, по стандартам которых в последние несколько десятилетий развивались машины этого класса в большинстве стран мира, являются машины фирмы 1ВМ. Модели 1ВМ 360 и 1ВМ 370 с их архитектурой и программным обеспечением взяты за основу и при создании отечественной системы больших машин ЕС ЭВМ.
Среди лучших разработок мэйнфреймов за рубежом следует в первую очередь отметить американские: 13 1ВМ 3090, 1ВМ 4300 (4331, 4341, 4361, 4381), пришедшие на смену 1ВМ 380 в 1979 году (2-е поколение мэйнфреймов); 13 1ВМ ЕБ/9000, созданные в 1990 году (3-е поколение); 13 8/390 и АЯ/400 (4-е поколение). Семейство мэйнфреймов 1ВМ Е8/9000 (Е8 — Ептегрг!зе Бузгеш) открывает семейство больших компьютеров, включающее 18 моделей компьютеров, реализованных на основе архитектуры 1ВМ 390: д младшая модель Е8/9221 пис1е1 120 имеет основную память емкостью 256 Мбайт, производительность десятки М1РЯ и 12 каналов ввода-вывода; то Глава 4. Основные классы современных ЭВМ (3 старшая модель Е5/9021 шойе! 900 имеет 6 векторных процессоров, основную память емкостью 9 Гбайт, производительность тысячи М1Р5 и 256 каналов ввода-вывода, использующих волоконно-оптические кабели. В 1997 году 1ВМ завершила программу трансформации своих больших компьютеров на биполярных микросхемах в малогабаритные мэйнфреймы 3/390, использующие КМОП-микросхемы.
Семейство 5/390 будет включать 14 моделей машин. Характеристики новых моделей по сравнению с характеристиками 3-го поколения мэйнфреймов улучшены примерно в 1,3 раза (объем оперативной памяти почти удваивается — до 16 Гбайт). В семейство 5/390 входят мэйнфреймы от однопроцессорной модели с быстродействием 50 М1Р5 до 10-процессорной модели с ожидаемым быстродействием 500 М1Р3.
В настоящее время уже выпускаются модели 5/390 на процессорах 04 и 05, 5/390 Мц!йрг!се 2000. Для повышения производительности и других характеристик систем можно объединять до 32 машин 5/390 в кластеры по технологии 5/390 Рага!1е! 5узр!ех (создавая, по существу, суперкомпьютер). Семейство 5/390 широко используется во всех странах мира, в том числе и в Российской Федерации (большую партию машин закупило, например, МПС РФ). ПРИМЕЧАНИЕ Учитывая высокую квалификацию наших специалистов, фирма !ВМ доверила выполнять сборку моделей семейства Б/390 на предприятиях РФ.
В 1999 году была анонсирована линейка мэйнфреймов средней производительности А5/400, включающая в свой состав 12 моделей. Максимальная емкость оперативной памяти нового семейства составляет 16 Гбайт, а дисковой памяти— 2,1 Тбайт. В уже выпускаемых моделях А5/400 серий 720, 730 и 740 используется до 12 процессоров РошегРС и Репсшш П. В настоящее время «бизнес- компьютеры» АБ/400 — самые популярные в мире. Интенсивно закупаются они и в России — банками, государственными структурами и прочими предприятиями. Популярность системы обусловлена хорошим соотношением производительность/ цена, очень высокой надежностью (вероятность безотказной работы составляет 0,9994), хорошим программным обеспечением.
Распространенными в мире являются и японские компьютеры М 1800 фирмы Рщ!тзц и М!11епп!цш фирмы АщбаЫ (теперь дочернего предприятия корпорации Рщ!тзц), а также мэйнфреймы 8/', 9/', М2000 и С2000 немецкой фирмы Сощрагех 1п(огшас!оп 5узсешз. Семейство мэйнфреймов М 1800 фирмы Рщ!сзц пришло в 1990 году на смену моделям т' 780 и включает в себя 5 новых моделей: Моде!-20, -30, -45, -65, -85; старшие модели Моде!-45, -65, -85 — многопроцессорные компьютеры с 4, 6 и 8 процессорами, соответственно; последняя старшая модель имеет основную память емкостью 2 Гбайт и 256 каналов ввода-вывода. Новое 4-е поколение мэйнфреймов (преемник машин 3-го поколения М!!!епшшп 400 и 500) фирма Ашг!аЫ стала производить в 1999 году.
Пока выпускаются модели М!1!еппшщ 700 и 800; первые имеют производительность 685 М1Р5, а вторые — 1000 М1РБ и содержат по 12 процессоров. Немецкая фирма Сощрагех выпускала мэйнфреймы 3-го поколения (сейчас поставляются зесопд Ьапс(-системы): модели 8/8х, 8/9х, 9/8хх, 9/9хх, 99/ххх, содержа- Большие компьютеры щие до 8 процессоров, оперативную память до 8 Гбайт и имеющие производительность от 20 до 385 М1РЯ. В настоящее время выпускаются мэйнфреймы 4-го поколения: М2000 и С2000, имеющие производительность, соответственно, до 990 и 870 М1Р5, объем оперативной памяти до 8000 и 16 000 Мбайт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
