Классификация компьютеров и их систем

      Мини-компьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные  в одной стойке, т. е. занимающие объем  порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.

      Мэйнфреймы  предназначены для решения широкого класса научно-технических задач  и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в  больших системах при наличии  не менее 200 - 300 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5 – 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе. Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.

      Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объём оперативного хранения достигает 342 Терабайт. Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объём оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в диапазоне от 20 до 200000 с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителей.

      Суперкомпьютеры - это очень мощные компьютеры с  производительностью свыше 100 мегафлоп (1 мегафлоп - миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле   внешних устройств. Различают суперкомпьютеры   среднего   класса,   класса  выше   среднего   и   переднего   края(High end).

      Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой  для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами  — векторами и матрицами. В  них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки.

      Наиболее  распространенные суперкомпьютеры - массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованную систему памяти.

      Суперкомпьютеры используются для решения сложных  и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т. д. Элементная база — микросхемы сверхвысокой степени интеграции.

      1.5 Классификация компьютерных систем

      В настоящее время накоплен большой  практический опыт в разработке и  использовании компьютерных (вычислительных) систем самого разнообразного применения. Эти системы очень сильно отличаются друг от друга своими возможностями и характеристиками. Существует большое количество признаков, по которым классифицируют компьютерные системы: по целевому назначению и выполняемым функциям, по типам и числу ЭВМ или процессоров, по архитектуре системы, режимам работы, методам управления элементами системы, степени разобщенности элементов компьютерных систем и др. Однако основными из них являются признаки структурной и функциональной организации компьютерных систем.

      По  назначению ВС делят на универсальные, проблемно-ориентированные и специализированные. Универсальные - предназначаются для решения широкого класса задач. Проблемно-ориентированные используются для решения определенного круга задач в сравнительно узкой сфере. Специализированные - ориентированы на решение узкого класса задач. Специализация ВС может устанавливаться различными средствами. Во-первых, сама структура системы (количество параллельно работающих элементов, связи между ними и т.д.) может быть ориентирована на определенные виды обработки информации: матричные вычисления, решение алгебраических, дифференциальных и интегральных уравнений и т.п. Во-вторых, специализация ВС может закладываться включением в их состав специального оборудования и специальных пакетов обслуживания техники.

      По  типу ВС различаются на многомашинные  и многопроцессорные. Многомашинные  (ММС) появились исторически первыми. Уже при использовании ЭВМ  первых поколений возникали задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений. Многопроцессорные (МПС) строятся при комплексировании нескольких процессоров . В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память (ООП). Параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единой общей операционной системы.

      По  типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения ВС, различают однородные и неоднородные системы. Однородные предполагают комплексирование однотипных ЭВМ (процессоров), неоднородные – разнотипных. В однородных системах значительно упрощаются разработка и обслуживание технических и программных средств. В них обеспечивается возможность стандартизации и унификации соединений и процедур взаимодействия элементов системы. Упрощается обслуживание систем, облегчаются модернизация и их развитие. Вместе с тем существуют и неоднородные ВС, в которых комплексируемые элементы очень сильно отличаются по своим техническим и функциональным характеристикам. Обычно это связано с необходимостью параллельного выполнения многофункциональной обработки. Так, при построении ММС, обслуживающих каналы связи, целесообразно объединять в комплекс связанные, коммуникационные машины и машины обработки данных. В таких системах коммуникационные ЭВМ выполняют функции связи, контроля получаемой и передаваемой информации, формирования пакетов задач и т.д. ЭВМ обработки данных не занимаются не свойственными им работами по обеспечению взаимодействия в сети, а все их ресурсы переключаются на обработку данных. Неоднородные системы находят применение и в МПС. Многие ЭВМ, в том числе и ПЭВМ, могут использовать сопроцессоры: десятичной арифметики, матричные и т.п.

      По  методам управления элементами ВС различают  централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. Помимо параллельных вычислений, производимых элементами системы, необходимо выделять ресурсы на обеспечение управления этими вычислениями. В централизованных  за это отвечает главная, или диспетчерская, ЭВМ (процессор). Ее задачей являются распределение нагрузки между элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация взаимодействия. Централизованный орган управления в системе может быть жестко фиксирован или эти функции могут передаваться другой ЭВМ (процессору), что способствует повышению надежности системы. Централизованные системы имеют более простые ОС. В децентрализованных  функции управления распределены между ее элементами. Каждая ЭВМ (процессор) системы сохраняет известную автономию, а необходимое взаимодействие между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. С развитием ВС и, в частности, сетей ЭВМ интерес к децентрализованным системам постоянно растет. В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления. Перераспределение функций осуществляется в ходе вычислительного процесса исходя из сложившейся ситуации.

             По принципу закрепления вычислительных  функций за отдельными ЭВМ  (процессорами) различают системы  с жестким и плавающим закреплением  функций. В зависимости от типа  ВС следует решать задачи статического или динамического размещения программных модулей и массивов данных, обеспечивая необходимую гибкость системы и надежность ее функционирования.

              По режиму работы ВС различают  системы, работающие в оперативном  и неоперативном временных режимах. Первые, как правило, используют режим реального масштаба времени. Этот режим характеризуется жесткими ограничениями на время решения задач в системе и предполагает высокую степень автоматизации процедур ввода-вывода и обработки данных. Наибольший интерес у исследователей всех рангов (проектировщиков, аналитиков и пользователей) вызывают структурные признаки ВС. От того, насколько структура ВС соответствует структуре решаемых на этой системе задач, зависит эффективность применения ЭВМ в целом. Структурные признаки, в свою очередь, отличаются многообразием: топология управляющих и информационных связей между элементами системы, способность системы к перестройке и перераспределению функций, иерархия уровней взаимодействия элементов. В наибольшей степени структурные характеристики определяются архитектурой системы. 
 
 
 
 
 

      Заключение

      Роль  информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано  начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Это революция затрагивает и  коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни общества.

      Прогрессивное увеличение возможности компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах жизни общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.

      Именно  поэтому современный специалист должен владеть теоретическими знаниями в области информатики и практическими  навыками использования вычислительной техники, систем связи и передачи информации, знать основы новых информационных технологий, уметь оценивать точность и полноту информации, влияющей на принятие управленческих решений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. Практическая часть  (Вариант 8)

      2.1 Общая характеристика задачи

      Предприятие ООО «Красный Октябрь» осуществляет деятельность, связанную с выпуском различных видов деталей для  промышленного оборудования. Для  повышения эффективности функционирования предприятия ежемесячного производится анализ плановых и фактических показателей выпуска продукции. Данные фактических и плановых показателей выпуска продукции приведены на рис. 1 и 2.

      1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.

      2. Выполнить расчет отклонения фактических показателей от плановых в абсолютной и относительной форме, подвести итоги за месяц.

      3. Результаты вычислений представить в виде консолидированной таблицы, содержащей сводные данные о выпущенной продукции.

      4. Сформировать и заполнить форму сводной ведомости по учету выпущенной продукции за квартал (рис. 3).

      5. Результаты плановых и фактических показателей выпуска продукции за квартал по каждой бригаде представить в графическом виде. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Ведомость учета выпущенной продукции за январь 2006 г.

Ведомость учета выпущенной продукции за февраль 2006 г. 

Ведомость учета выпущенной продукции за март 2006 г. 

      Рис.1 Фактические данные выпуска продукции  по месяцам.