Большие эвм это кратко

Обновлено: 02.07.2024

Классификация компьютеров по размерам – это разделение их на группы, согласно габаритам и потенциальным возможностям.

Классификация компьютеров по их размерам

По геометрическим параметрам, а также по вычислительным возможностям ЭВМ делятся на:

Сверхбольшие компьютеры (супер ЭВМ).
Большие компьютеры.
Малые компьютеры.
Сверхмалые компьютеры (микро ЭВМ).

Изначально конструкторы разработали большие ЭВМ, в основе которых сначала были электронные лампы, потом транзисторы и наконец интегральные микросхемы различной степени интеграции.

Самая первая ЭВМ ЭНИАК появилась в 1946 году и весила примерно пятьдесят тонн. Она обладала небольшим быстродействием и имела оперативную память размером всего на двадцать чисел. Занимаемая ей площадь составляла примерно сто квадратных метров. Производительности больших электронных вычислительных машин, как выяснилось, не хватало для решения некоторых задач, таких как составление прогноза метеорологической обстановки, управление сложнейшими комплексами обороны страны, построение моделей экосистем и так далее. Это послужило поводом для проектирования и изготовления сверхбольших ЭВМ, мощнейших вычислительных систем, которые быстро развиваются до настоящего времени.

В семидесятых годах прошлого века появились малые ЭВМ. Их возникновение было связано с существенным развитием электроники и её элементной базы, а также с тем фактом, что возможности больших ЭВМ для решения некоторых задач были просто избыточны.

Малые ЭВМ применяются наиболее часто, чтобы управлять технологическими процессами. У них существенно меньше размеры и цена, чем у больших ЭВМ.

Затем совершенствование элементной базы и новые схемотехнические решения позволили создать супер мини-ЭВМ, которые по своим размерам и цене относились к категории малых ЭВМ, но по вычислительным мощностям могли соперничать с большими ЭВМ. В 1969 году был изобретён микропроцессор, который стал основой следующего класса, микро-ЭВМ. Именно микропроцессор стал главной отличительной особенностью микро-ЭВМ. Сегодня микропроцессоры применяются во всех категориях электронных вычислительных машин.

Готовые работы на аналогичную тему

Классификация микро-ЭВМ

Микро электронные вычислительные машины можно разделить на следующие группы:

Микро-ЭВМ для большого числа пользователей (многопользовательские). Это машины, которые имеют несколько видеотерминалов и могут работать в режиме разделения времени, что даёт возможность использовать их одновременно нескольким людям.
Персональные компьютеры — это микро-ЭВМ, предназначенные для одного пользователя, которые общедоступны и универсальны в использовании.
Рабочие станции — это микро-ЭВМ повышенной мощности для одного пользователя, которые специализируются на работах определённого вида (графика, инженерия, издательство и так далее).
Серверы — это производительные микро-ЭВМ для многих пользователей, которые работают в вычислительных сетях и обслуживают запросы от любой машины сети.

Следует заметить, что данная классификация достаточно условна, так как мощный современный персональный компьютер, который имеет набор программ, ориентированных на нужную проблему, и необходимое аппаратное обеспечение, возможно использовать и как полновесную рабочую станцию, и как многопользовательскую микро-ЭВМ, и как отличный сервер, сравнимый по возможностям с малой ЭВМ.

Большие электронные вычислительные машины сегодня

В зарубежной терминологии большие электронные вычислительные машины называются мэйнфреймом (Mainframe). К этой категории могут быть отнесены компьютеры, обладающие следующими возможностями:

Производительность более десяти MIPS (число определённых инструкций, выполняемых процессором за одну секунду).
Объём основной памяти от 64 до 10000 Мбайт.
Объём внешней памяти более 50 Гбайт.
Возможность многопользовательского режима функционирования (параллельно могут работать от 16 до 1000 человек).

Главными областями широкого использования мэйнфреймов являются научные и технические задачи, функционирование в вычислительных комплексах, где применяется пакетная обработка информации, обработка больших по размерам баз информационных данных, организация управления вычислительными сетями и их обеспечением. Применение мэйнфреймов как мощных серверов вычислительных сетей является по мнению большинства специалистов наиболее перспективным. Основателем сегодняшних больших ЭВМ стала компания IBM.

Малые электронные вычислительные машины

Мини-ЭВМ — это достаточно надёжные, доступные по цене и удобные в использовании компьютеры, которые обладают меньшими по сравнению с мэйнфреймами функциональными возможностями. Их основные характеристики следующие:

Производительность до ста MIPS.
Объём основной памяти от 4 до 512 Мбайт.
Объём дисковой памяти от 2 до 100 Гбайт.
Количество обслуживаемых пользователей от 16 до 512.

Все модификации мини-ЭВМ выполняются на базе микропроцессорных комплектов микросхем, имеющих от 16 до 64 разрядные микропроцессоры. Их главные качества –это большой диапазон по возможной производительности в данных условиях использования, аппаратурное выполнение многих функций системы по вводу и выводу данных, удобная форма выполнения микропроцессорных и многомашинных систем, обслуживание прерываний с высокой скоростью, наличие возможности обрабатывать данные разных форматов. К преимуществам мини-ЭВМ относятся:

Специфическая архитектура со значительной степенью модульного построения.
Отличное соотношение цены и производительности.
Высокая вычислительная точность.

Основное направление применения мини-ЭВМ –это построение на их базе управляющих вычислительных систем. Обычная для таких систем ситуация, это к обширному набору периферийного оборудования прибавляются устройства межпроцессорной коммуникации, что даёт возможность построения систем с гибкой структурой.

Мейнфре́йм (также мэйнфрейм, от англ. mainframe ) — большой универсальный высокопроизводительный отказоустойчивый сервер со значительными ресурсами ввода-вывода, большим объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для использования в критически важных системах (англ. mission-critical ) с интенсивной пакетной и оперативной транзакционной обработкой.

Основной разработчик мейнфреймов — корпорация IBM, самые известные мейнфреймы были ею выпущены в рамках продуктовых линеек System/360, 370, 390, zSeries. В разное время мейнфреймы производили Hitachi, Bull, Unisys, DEC, Honeywell, Burroughs, Siemens, Amdahl, Fujitsu, в странах СЭВ выпускались мейнфреймы ЕС ЭВМ.

Содержание

История

Мейнфреймы IBM используются в более чем 25 тысячах организаций по всему миру (без учёта клонов), в России их, по разным оценкам, от 1500 до 7000 (с учётом клонов). Около 70 % всех важных бизнес-данных обрабатываются на мейнфреймах [1] .

Важной причиной резкого уменьшения интереса к мейнфреймам в 1980-х годах было бурное развитие PC и Unix-ориентированных машин, в которых, благодаря применению новых технологий создания микросхем, удалось значительно уменьшить энергопотребление, а их размеры достигли размеров настольных станций. В то же время для установки мейнфреймов требовались огромные площади, а использование устаревших полупроводниковых технологий в мейнфреймах того времени влекло за собой необходимость жидкостного (например, водяного) охлаждения. Так что, несмотря на их вычислительную мощь, из-за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы всё меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств.

Ещё один аргумент против мейнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно — совместимость с другими платформами.

Отнесясь к критике конструктивно, руководство компании IBM, основного производителя аппаратного и программного обеспечения мейнфреймов, выработало кардинально новую стратегию в отношении этой платформы с целью резко повысить производительность, снизить стоимость владения, а также добиться высокой надёжности и доступности систем. Достижению этих планов способствовали важные перемены в технологической сфере: на смену биполярной технологии изготовления процессоров для мейнфреймов пришла технология КМОП. Переход на новую элементную базу позволил значительно снизить уровень энергопотребления мейнфреймов и упростить требования к системе электропитания и охлаждения (жидкостное охлаждение было заменено воздушным). Мейнфреймы на базе КМОП-микросхем быстро прибавляли в производительности и уменьшались в габаритах. Поворотным же событием стал переход на 64-разрядную архитектуру z/Architecture. Современные мейнфреймы перестали быть закрытой платформой: они способны поддерживать на одной машине сотни серверов с различными операционными системами.

Согласно одному из прогнозов Gartner, к 1993 году ожидалось отключение последнего мейнфрейма [2] , однако, по состоянию на 2013 год, не только многие мейнфреймы ещё не выведены из продуктивной эксплуатации, но и активно выпускаются новые, и продажи новых машин спорадически растут [3] .

Особенности и характеристики современных мейнфреймов

Среднее время наработки на отказ. Время наработки на отказ современных мейнфреймов оценивается в 12-15 лет. Надёжность мейнфреймов — это результат их почти 60-летнего совершенствования. Группа разработки операционной системы VM/ESA затратила 20 лет на удаление ошибок, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.
Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счёт использования следующих принципов:
- Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров.
Положение на рынке

На данный момент мейнфреймы IBM занимают доминирующее положение на мировом рынке [4] . Также на рынке со своей продукцией присутствуют фирмы Hitachi, Fujitsu и Amdahl.

Мейнфреймы и суперкомпьютеры

Суперкомпьютеры — это машины, находящиеся на пике доступных сегодня вычислительных мощностей, особенно в области операций с числами. Суперкомпьютеры используются для научных и инженерных задач (высокопроизводительные вычисления, например, в области метеорологии или моделирования ядерных процессов), где ограничительными факторами являются мощность процессора и объём оперативной памяти, тогда как мейнфреймы применяются для целочисленных операций, требовательных к скорости обмена данными, к надёжности и к способности одновременной обработки транзакций (ERP, системы онлайн-бронирования, автоматизированные банковские системы). Производительность мейнфреймов, как правило, вычисляется в миллионах операций в секунду (MIPS), а суперкомпьютеров — в операциях с плавающей запятой (точкой) в секунду (FLOPS).

В контексте общей вычислительной мощности мейнфреймы, как правило, проигрывают суперкомпьютерам.

Из вышеизложенного видно, что компьютер является достаточно сложным комплексом технических средств, предназначен- 11 ых для решения широкого круга задач, связанных с автоматической обработкой информации, решением вычислительных и информационных задач.

Широкая область применения породила многообразие классификационных градаций компьютеров.

По принципу действия все вычислительные машины могут быть разделены на три категории:

• цифровые — вычислительные машины дискретного действия, работающие с информацией, представленной в цифровой (дискретной) форме;

• аналоговые— вычислительные машины непрерывного действия, работающие с информацией, представленной в аналоговой форме (в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины);

• гибридные — вычислительные машины смешанного действия, позволяющие обрабатывать информацию, представленную как в цифровой, так и в аналоговой форме.

Классификация в зависимости от назначения позволяет выделить:

• универсальные электронно-вычислительные машины — предназначены для выполнения экономических, инженерных, информационных и других задач, связанных со сложными алгоритмами и большими объемами данных. Они характеризуются большой емкостью оперативной памяти, высокой производительностью, обширным спектром выполняемых задач (арифметических, логических, специальных) и разнообразием форм обрабатываемых данных;

• проблемно-ориентированные ЭВМ— обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами и служат для решения задач, связанных с управлением технологическими процессами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, выполнения расчетов с относительно несложным алгоритмом;

• специализированные ЭВМ — служат для решения строго определенных групп задач. Высокая производительность и надежность работы обеспечивается наличием возможности специализировать их структуру.

Классификация по размерам и функциональным возможностям учитывает важнейшие технико-эксплуатационные характеристики компьютера, такие, как: быстродействие; разрядность и формы представления чисел; номенклатура, емкость и быстродействие запоминающих устройств; типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов; возможность работы в многопользовательском и мультипрограммном режиме; наличие и функциональные возможности программного обеспечения; программная совместимость с другими типами ЭВМ; система и структура машинных команд; возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети; эксплуатационная надежность и др.

Согласно перечисленным выше критериям ЭВМ делятся на следующие группы:

МикроЭВМ— класс ЭВМ, действие которых основано на микропроцессорах. Внутри своего класса микроЭВМ делятся на универсальные и специализированные (рис. 1.2.2).

Рис. 1.2.2. Классификация микроЭВМ

Многопользовательские — мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать сразу нескольким пользователям.

Персональные — микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения, ориентированные на работу в однопользовательском режиме. Как уже говорилось, современные персональные компьютеры имеют два вида исполнения: настольный (стационарный) и портативный (переносной).

Портативные компьютеры представляют собой быстроразви- вающийся подкласс, который, по некоторым оценкам, в ближайшее время будет занимать превалирующие позиции среди микро-

ЭВМ. Главной отличительной чертой портативных компьютеров является наличие блока автономного питания и ZCD-монитора. Среди существующих в настоящее время портативных компьютеров различают:

• компьютеры типа Lap Тор;

• компьютеры-блокноты типа Note hook;

• карманные компьютеры типа Palm Тор;

• электронные секретари типа PDA (Personal Digital Assistant);

• электронные записные книжки (органайзеры — organizer).

Серверы (server) — особо интенсивно развивающаяся группа микроЭВМ, применяемая в вычислительных сетях. Сервер представляет собой компьютер, выделенный для обработки запросов со всех станций сети, а также предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам. Кроме того, на сервер возлагаются функции распределителя ресурсов.

Для решения конкретных задач, связанных с устранением узких мест в работе сети, серверы часто подразделяются на следующие виды:

• сервер приложений — универсальный сервер, занимающийся обработкой запросов с рабочих станций сети, распределением и обеспечением доступа к общим ресурсам сети;

• файл-сервер — используется для работы с файлами данных, характеризуется большими объемами дисковых запоминающих устройств;

• архивационный сервер — служит для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях. Как правило, на такого рода серверах применяются стримеры со сменными картриджами. Сжатие и архивирование информации производится чаще всего один раз в день в автоматическом режиме по сценарию, заданному администратором;

• почтовый сервер — выделенная рабочая станция, предназначенная для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками и специализированной системой защиты от несанкционированного доступа;

• факс-сервер — выделенная рабочая станция для организации высокоэффективной многоадресной факсимильной связи. Такие компьютеры, как правило, оснащаются несколькими факс- модемными платами и специализированной системой защиты от несанкционированного доступа в процессе передачи;

• сервер печати — предназначен для организации эффективного использования системных принтеров;

• сервер телеконференций — сервер, снабженный системой автоматической обработки видеоизображений.

Рабочие станции (work station) — однопользовательские микро- ЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ.

Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) — класс ЭВМ, разрабатывающихся на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем 16, 32, 64-разрядных микропроцессоров. Компьютеры этого класса характеризуются широким диапазоном производительности в конкретных условиях применения, аппаратной реализацией большинства функций ввода-вывода информации, достаточно простой реализацией микропроцессорных и многомашинных систем, возможностью работы с форматами данных различной длины. Мини- ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Кроме того, они могут быть использованы для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, системах автоматизированного проектирования и моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

К основным характеристикам машин этого класса относятся:

• количество процессоров (от 1 до 16);

• производительность (от 1 до 600 MIPS);

• емкость основной памяти (от 4 Мбайт до 2 Гбайт);

• емкость дисковой памяти (2-300 Гбайт);

• количество каналов ввода-вывода (до 32).

В настоящее время класс мини-ЭВМ представлен:

• модельным рядом VAX класса 8000 (VAX-8250, VAX-8820) и супермини-ЭВМ класса 9000 (VAX-9410, VAX-9430), который по своим характеристикам приблизился к классу больших ЭВМ;

• IBM-4381, НР-9000(однопроцессорные) и Wang VS-7320, ATSlT ЗВ 4000 (многопроцессорные);

• IIS-4000 — супермини-ЭВМ с характеристиками больших ЭВМ.

Большие ЭВМ (mainframe) — класс ЭВМ, предназначенных для решения научно-технических задач и задач, связанных с управлением вычислительными сетями и их ресурсами, работы в вычислительных системах с пакетной обработкой информации и большими базами данных. В последнее время наметилась тенденция использования этого класса ЭВМ в качестве больших серверов вычислительных сетей.

Основными характеристиками больших ЭВМ являются:

• производительность — не менее 10 MIPS;

• емкость основной памяти — до 10 Гбайт;

• внешняя память — не менее 50 Гбайт;

• многопроцессорность — от 4 до 8 векторных процессоров;

• многоканальность — до 256 каналов ввода-вывода;

• многопользовательский режим работы — обслуживание до 1000 пользователей одновременно.

К числу наиболее мощных современных разработок можно отнести: IBM ES/9000, IBM-390, IBM-4300 (США) и М-1800 (Fujitsu, Япония). Среди отечественных разработок можно выделить ЭВМ семейства ЕС: ЕС1087, ECl 130, ECl 170, которые, однако, значительно уступают своим зарубежным аналогам.

СуперЭВМ— класс мощных многопроцессорных вычислительных машин с быстродействием в десятки миллиардов операций в секунду. ЭВМ этого класса представляют собой многопроцессорные вычислительные системы и структурно делятся на следующие группы:

• магистральные (конвейерные), снабженные процессорами, одновременно выполняющими разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных. Такие системы называют системами с многократным потоком команд и однократным потоком данных (Multiple Instruction Single Data) ;

• векторные, работа которых характеризуется тем, что все их процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными, — однократный поток команд и многократный поток данных (Single Instruction Multiple Data);

• матричные, в которых процессорами одновременно выполняются действия над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных (Multiple Instruction Multiple Data).

Первая суперЭВМ — ILLIAC IV— была создана в 1972 г. Ее производительность составляла 20 млн операций над числами с плавающей точкой (MFLOPS). В настоящее время парк суперЭВМ составляет несколько тысяч экземпляров. Лидерство среди производителей этого класса компьютеров принадлежит фирме Cray Research (Cray 3, Cray 4, Cray Y-MP C90). Хорошо известны на этом рынке суперкомпьютеры SX-3, SX-X (производство фирмы NEC), VP 2000 (Fujitsu), VPP 500 (Siemens). Производительность современных суперЭВМ достигает десятков тысяч MFLOPS.

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Мы рассмотрим лишь некоторые из них, сосредоточившись на тех, о которых наиболее часто упоминают в доступной технической литературе и средствах массовой информации.

Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется.

Большие ЭВМ - это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами ( mainframe ). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет до многих десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры,включающие в себя несколько отделов или групп.

Мини-ЭВМ
От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.
Мини-ЭВМ часто применяют для управления производственными процессами. Например, в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочие места, управлять гибкими автоматизированными линиями и промышленными роботами, собирать информацию с инструментальных постов технического контроля и сигнализировать о необходимости замены изношенных инструментов

Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. В число сотрудников вычислительной лаборатории обязательно входят программисты, хотя напрямую разработкой программ они не занимаются. Необходимые системные программы обычно покупают вместе с микро-ЭВМ, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям.

Персональные компьютеры (ПК)

Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер ( Personal Computer , PC ) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

Существуют и другие виды классификации ЭВМ: по уровню специализации, по типоразмерам, по совместимости и по типу используемого процессора. Все эти методы классификации характеризуют электронно-вычислительные машины по таким признакам, как где они могут использоваться, кем, какого размера эта техника в соответствии со своим назначением и с каким аппаратным обеспечением она работает.

Читайте также: