Тема 2_2010 Общие принципы (987273), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Поэтому принято решение на дальнейшее развитие этого направления. Послеподписания соглашения с фирмой IBM в марте 1993 г. Россия получила право производить23 новейшие модели-аналоги ЭВМ IBM S/390 с производительностью от 1,5 до 167 млн.операций в секунду. По расходам на управление и эксплуатацию эти машины оказываютсяэффективнее других вычислительных средств.• Машины RS/6000 - очень мощные по производительности и предназначенные дляпостроения рабочих станций для работы с графикой, Unix-серверов, кластерных комплексов.Первоначально эти машины предполагалось применять для обеспечения научныхисследований.• Средние ЭВМ, предназначенные в первую очередь для работы в финансовыхструктурах (ЭВМ типа AS/400 (Advanced Portable Model 3) -“бизнес-компьютеры”, 64разрядные). В этих машинах особое внимание уделяется сохранению и безопасности данных,программной совместимости и т.д.
Они могут использоваться в качестве серверов влокальных сетях.• Компьютеры на платформе микросхем фирмы Intel. IBM-совместимые компьютерыэтого класса составляют примерно 50% рынка всей компьютерной техники. Более половиныих поступает в сферу малого бизнеса. Несмотря на столь внушительный объем выпускаперсональных компьютеров этой платформы, фирма IBM развивает собственнуюальтернативную платформу, получившую название Power PC. Это направление позволилозначительно улучшить структуру аппаратурных средств ПК, а значит, и эффективность ихприменения.Кроме перечисленных типов вычислительной техники, необходимо отметить классвычислительных систем, получивший название “суперЭВМ”.
С развитием науки и техникипостоянно выдвигаются новые крупномасштабные задачи, требующие выполнения большихобъемов вычислений. Особенно эффективно применение суперЭВМ при решении задачпроектирования, в которых натурные эксперименты оказываются дорогостоящими,недоступными или практически неосуществимыми. В этом случае ЭВМ позволяет методамичисленного моделирования получить результаты вычислительных экспериментов,обеспечивая приемлемое время и точность решения, т.е. решающим условиемнеобходимости разработки и применения подобных ЭВМ является экономическийпоказатель “производительность/стоимость”. Например, при создании суперЭВМ GF-11(Gigaflop-11) с быстродействием 11 млрд.
операций в секунду предварительные расчеты,проведенные фирмой IBM, показали, что применение этой системы позволит решить целыйкомплекс новых задач. Одной из таких задач было уточнение массы протона на основеквантовой хромодинамики - доминирующей теории, пытающейся описать первичнуюструктуру материи. При использовании новой ЭВМ должна была быть выполнена эта работаза 1,5 - 4 месяца с точностью 10%. Решение же этой задачи на существующейвычислительной технике требовало около 15 лет. Еще одним примером крупномасштабныхзадач следует считать задачу разработки новых схем СБИС для следующих поколений ЭВМ.СуперЭВМ позволяют по сравнению с другими типами машин точнее, быстрее икачественнее решать подобные задачи, обеспечивая необходимый приоритет в разработкахперспективной вычислительной техники. Дальнейшее развитие суперЭВМ связывается сиспользованием направления массового параллелизма, при котором одновременно могутработать сотни и даже тысячи процессоров.
Образцы таких машин уже выпускаютсянесколькими фирмами:• nCube (гиперкубическиеЭВМ),• Connection Machine,• Mass Par,• NCR/Teradata,• KSR,• IBM RS/6000,• MPP и др.Необходимо отметить и еще один класс наиболее массовых средств ЭВТ - встраиваемыемикропроцессоры. Успехи микроэлектроники позволяют создавать миниатюрныевычислительные устройства, вплоть до однокристальных ЭВМ. Эти устройства,универсальные по характеру применения, могут встраиваться в отдельные машины, объекты,системы. Они находят все большее применение в бытовой технике (телефонах, телевизорах,электронных часах, микроволновых печах и т.д.), в городском хозяйстве (энерго-, тепло- ,водоснабжении, регулировке движения транспорта и т.д.), на производстве (робототехнике,управлении технологическими процессами). Постепенно они входят в нашу жизнь, всебольше изменяя среду обитания человека.Таким образом, можно предложить следующую классификацию средств вычислительнойтехники, в основу которой положено их разделение по быстродействию.• СуперЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживаниякрупнейших информационных банков данных.• Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и региональныхвычислительных центров.• Средние ЭВМ широкого назначения для управления сложными технологическимипроизводственными процессами.
ЭВМ этого типа могут использоваться и дляуправления распределенной обработкой информации в качестве сетевых серверов.• Персональные и профессиональные ЭВМ, позволяющие удовлетворятьиндивидуальные потребности пользователей. На базе этого класса ЭВМ строятсяавтоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня.• Встраиваемые микропроцессоры, осуществляющие автоматизацию управленияотдельными устройствами и механизмами.В настоящее время начинают широко использовать классификацию ЭВМ по ихиспользованию в сетях.Класс ЭВМ, используемый в сетях, можно разделить на группы: вычислительные системы (ВС); кластерные структуры (КС); серверы; сетевые компьютеры (СК).ЭВМ каждой из этих групп используются для:ВС – обслуживание крупных сетевых банков данных.КС – обслуживание многомашинных распределенных вычислительных систем.Серверы – управления тем или иным ресурсом сети (файлы, базы данных, приложения ит.д.)СК – организация пользовательского интерфейсаВысокие скорости вычислений, обеспечиваемые ЭВМ различных классов, позволяютперерабатывать и выдавать все большее количество информации, что, в свою очередь,порождает потребности в создании связей между отдельно используемыми ЭВМ.
Поэтомувсе современные ЭВМ в настоящее время имеют средства подключения к сетям связи икомплексирования в системы.Перечисленные типы ЭВМ, которые должны использоваться в индустриально развитыхстранах, образуют некое подобие пирамиды с определенным соотношением численностиЭВМ каждого слоя и набором их технических характеристик.
Распределениевычислительных возможностей по слоям должно быть сбалансировано. Например, системаобработки данных, которая использовалась на Олимпийских играх в Атланте, содержала 4больших ЭВМ S/390, 16 систем RS/6000, более 80 систем AS/400, более 7000 IBM PC, более1000 лазерных принтеров, более 250 локальных сетей Token Ring и др.
Многие ПЭВМ имелисопряжение с датчиками скорости, времени и т.д.Требуемое количество для отдельной развитой страны, такой, как Россия, должносоставлять:суперЭВМ -100-200 шт. (102),больших ЭВМ – тысячи (103),средних - десятки и сотни тысяч (104-5),ПЭВМ – миллионы (106),встраиваемых микроЭВМ – миллиарды (109).Все используемые ЭВМ различных классов образуют машинный парк страны,жизнедеятельность которого и его информационное насыщение определяют успехиинформатизации общества и научно-технического прогресса страны.
Формированиесбалансированного машинного парка является сложной политической, экономической исоциальной проблемой, решение которой требует много миллиардных инвестиций. Для этогодолжна быть разработана соответствующая структура: создание специальных производств(элементной базы ЭВМ, программного обеспечения и технических связей), смена поколениймашин и технологий, изменение форм экономического и административного управления,создание новых рабочих мест и т.д.3. Структурная организация ЭВМ различных поколенийОсновным принципом построения всех современных ЭВМ является программноеуправление. В основе его лежит представление алгоритма решения любой задачи в видепрограммы вычислений.“Алгоритм - конечный набор предписаний, определяющий решение задачи посредствомконечного количества операций”.“Программа ( для ЭВМ) - упорядоченная последовательность команд, подлежащаяобработке” (стандарт ISO 2382/1-84).Следует заметить, что строгого, однозначного определения алгоритма, равно как иоднозначных методов его преобразования в программу вычислений, не существует.Принцип программного управления может быть осуществлен различными способами.Стандартом для построения практически всех ЭВМ стал способ, описанный Дж.
фонНейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов ЭВМ.Суть его заключается в следующем.Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны бытьпредставлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих словкоманд. Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, местонахождения (адреса) операндов и ряд служебных признаков. Операнды - переменные,значения которых участвуют в операциях преобразования данных. Список (массив) всехпеременных (входных данных, промежуточных значений и результатов вычислений)является еще одним неотъемлемым элементом любой программы.Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
