Основные классы вычислительных машин

 

 

В современной индустрии информатики происходит очень частая смена техпроцессов изготовления ЭВМ, увеличение их производительности и сокращение размеров, подобно бурному потоку воды, несущемуся в горах и сметающему любые предложенные классификации. Попытаться все же стоит, но мы используем для этого максимально обобщенные классификационные признаки.

Таблица 1.3. Классификация вычислительных машин

Название

Описание

По принципу действия (форме представления информации)

Аналоговые

В аналоговых ВМ (АВМ) обрабатывается информация представленная в непрерывной (аналоговой) форме. Информация поступает в виде значений некоторой физической величины, чаще всего электрического тока или напряжения. Имеют высокую производительность, но крайне низкую точность, относительная погрешность может доходить до 5%. Применяются редко, как правило, в проектных и научно-исследовательских институтах, эффективно решают некоторые математические задачи, в том числе дифференциальные уравнения

Цифровые

В цифровых ВМ (ЦВМ) обрабатывается информация представленная в дискретной (цифровой) форме. Информация кодируется последовательностью нулей и единиц, т.е. используется двоичный код. Такие машины имеют высокую точность производимых вычислений, являются универсальными1.

Гибридные

Гибридные ВМ (ГВМ) работают как с аналоговой, так и с цифровой информацией. Сочетают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Используются для управления быстротекущими технологическими процессами (ТП)

По назначению

Универсальные

Само название говорит о том, что эти ЭВМ могут использоваться для решения самого широкого круга прикладных задач на производстве, в экономике, при проектировании и т.д. Используются в вычислительных центрах для обработки значительных объемов информации (в том числе символьной), имеют высокую производительность и большой объем памяти, мощное ПО

Проблемно-ориентированные

Узкая ориентация на одно направление этих ЭВМ предполагает более скромные вычислительные возможности, урезанное ПО, работу с малыми объемами информации с использованием несложных алгоритмов. Примером таких ЭВМ служат промышленные компьютеры, имеющие специальное конструктивное исполнение, к ним предъявляются повышенные требования по надежности

Специализированные

Применяются для выполнения строго ограниченного набора функций, за счет этого достигается низкая стоимость и высокая надежность, т.к. появляется возможность существенно снизить сложность их производства и используемого ПО. Примером таких ЭВМ служат программируемые микроконтроллеры, устройства сопряжения и согласования

По поколениям

1-е поколение

50-е годы XX века. ЭВМ строились на электронных вакуумных лампах, имели огромные габаритные размеры, чудовищное энергопотребление и очень низкую надежность, позволить приобрести себе такую ЭВМ могла только крупная корпорация. Примером зарубежной машины, построенной в 1946г. является американская ENIAC2, а отечественной – МЭСМ в 1951г.

2-е поколение

60-е годы XX века. ЭВМ строились на полупроводниковых транзисторах. В качестве носителей информации применялись магнитные ленты, появились первые языки программирования высокого уровня, мониторные системы. Примером отечественной ЭВМ является БЭСМ-6

3-е поколение

60-70-е годы XX века. ЭВМ строились на полупроводниковых интегральных схемах, когда на одном кристалле размещаются миллионы транзисторов и диодов. В это время был изобретен первый микропроцессор. Первыми компьютерами 3-го поколения стали шесть ЭВМ IMB 360

4-е поколение

70-е годы XX века– настоящее время. ЭВМ строятся на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Отличительной особенностью являются параллельные вычисления, когда используется несколько процессоров совместно или несколько ядер внутри одно процессора. Создаются системы управления знаниями

5-е поколение

Интенсивные разработки по созданию ЭВМ 5-го поколения уже активно ведутся, все работы в этом направлении направлены на «интеллектуализацию» ЭВМ. Создаются био, квантовые и оптические компьютеры

По размерам и вычислительной мощности

СуперЭВМ

Применяются для решения крупномасштабных задач, таких как моделирование погоды, создание новых типов вооружений, проведение имитационного моделирования, когда дорогостоящий натурный эксперимент заменяется расчетами аналитических моделей на ЭВМ. Известен японский суперкомпьютер Nec Earth Simulator (35.9 TFLOP), занимающий одно из лидирующих мест в TOP 500

Большие ЭВМ

Используются в крупных организациях в качестве основы построения крупных вычислительных центров (научные организации, министерства и пр.). Примером может служить 8-ми процессорный кластер IBM RS/6000

Малые ЭВМ

Используются в качестве серверов для управления распределенными вычислениями в различных организациях, например, банках, страховых компаниях. Примером является IBM AS/400

МикроЭВМ

К ним относятся персональные, многопользовательские компьютеры (оборудованные несколькими терминалами для организации работы нескольких пользователей), рабочие станции (профессиональные компьютеры), а также мобильные компьютеры. При работе в вычислительных сетях выделяют также серверы, предназначенные для управления различными сетевыми ресурсами, например, существуют серверы приложений, файл-серверы, серверы электронной почты, web-серверы и т.д.

ПРИМЕЧАНИЕ

В 1971г. был изобретен первый микропроцессор, им стал созданный под руководством инженера фирмы Intel Теда Хоффа (Edward Hoff) 4-разрядный микропроцессор Intel 4004.

1 Далее говоря об ЭВМ, мы будем подразумевать цифровую ЭВМ

2 Electronic Numerical Integrator and Computer

 


Лекция добавлена 27.02.2013 в 23:56:11