Суперкомпьютеры

 группа №511,Болгова Анастасия Вадимовна

 

Содержание

Введение..............................................................................................................3

Глава 1 Классифкация компьютеров  по областям применения.....................4

1. Персональные компьтеры и рабочие станции.................................4
2. X-терминалы......................................................................................8
3. Серверы..................................................................................................11
4. Мейнфреймы.....................................................................................15

Глава 2 Суперкомпьютеры...................................................................................18

2.1 Суперкомпьютер: понятие  и необходимости использования.....................18

2.2 Современные суперкомпьютеры...................................................................21

Заключение.....................................................................................................24

Список литературы........................................................................................25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

_Н

а сегодняшний день информационные технологии и электронно-вычислительная техника играют очень большую роль в нашей жизни.

Но потребности общества растут практически с каждым днем, и, соответственно, уровень производительности компьютеров возрастает также быстро. За какие-то 50 лет производительность компьютеров возросла в несколько раз, да и это еще мягко сказано.

Какие-то 35 лет назад пределом технического совершенства был простейший калькулятор, и переход компании с арифмометра на «электронно-вычислительную технику» очень поднимал престиж организации. И никому и в голову не могло придти, что произойдет через пару десятилетий. Что через пару десятков лет компьютер, хотя и очень простой, будет стоять не только в каждой уважающей себя фирме, компании, офисе, предприятии, но и во многих квартирах. Что его можно будет использовать не только для решения сложнейших задач, но и для обучения, общения и развлечений.

И тем более никто и  не мог подумать о развитии электронно-вычислительной техники до того уровня, на котором она находится сегодня.

В ноябре 2008 года в Президиуме РАН состоялось открытие межведомственного  суперкомпьютерного центра. В процессе становления суперкомпьютерные  центры в Дубне, Черноголовке, Институте  прикладной математики им. М.В. Келдыша  и т.п.

Целью написание данной работы является изучение классификации компьютеров по областям применения и суперкомпьютеров.

Для написания работы использовалась научно-популярная литература, в том  числе интернет-ресурсы.

 

Глава 1 Классифкация компьютеров по областям применения

1. Персональные компьтеры и рабочие станции

Персональные  компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего «дружественные пользовательские интерфейсы», а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.¹

Миникомпьютеры стали  прародителями и другого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разно­образными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности систем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда «узких мест»².

Тем не менее быстрый рост производительности ПК на базе новейших микропроцессоров Intel в сочетании  с резким снижением цен на эти  изделия и развитием технологии локальных шин (VESA и PCI), позволяющей  устранить многие «узкие места» в архитектуре ПК, делают современные персональные компьютеры весьма привлекательной альтернативой рабочим станциям. В свою очередь производители рабочих станций создали изделия так называемого «начального уровня»», которые по стоимостным характеристикам близки к высокопроизводительным ПК, но все еще сохраняют лидерство по производительности и возможностям наращивания. Насколько успешно удаться ПК на базе процессоров 486 и Pentium бороться против рабочих станций UNIX, покажет будущее, но уже в настоящее время появилось понятие «персональной рабочей станции», которое объединяет оба направления³.

^{Современный рынок  «персональных рабочих станций» не просто определить. По сути он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров и мейнфреймов, которые поддерживали работу настольных терминалов с ограниченным интеллектом. В прошлом персональные компьютеры не были достаточно мощными и не располагали достаточными функциональными возможностями, чтобы служить адекватной заменой подключенных к главной машине терминалов. С другой стороны, рабочие станции на платформе UNIX были очень сильны в научном, техническом и инженерном секторах и были почти также неудобны, как и ПК для того чтобы выполнять серьезные офисные приложения. С тех пор ситуация изменилась коренным образом. Персональные компьютеры в настоящее время имеют достаточную производительность, а рабочие станции на базе UNIX имеют программное обеспечение, способное выполнять большинство функций, которые стали ассоциироваться с понятием «персональной рабочей станции». Вероятно оба этих направления могут серьезно рассматриваться в качестве сетевого ресурса для систем масштаба предприятия. В результате этих изменений практически ушли со сцены старомодные миникомпьютеры с их патентованной архитектурой и использованием присоединяемых к главной машине терминалов. По мере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX) стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.}

Среди других факторов, способствующих этому процессу, следует выделить⁴:

• применение ПК стало более разнообразным. Помимо обычных для этого класса систем текстовых процессоров, даже средний пользователь ПК может теперь работать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные таблицы, базы данных и высококачественную графику;
• адаптация графических пользовательских интерфейсов существенно увеличила требования пользователей ПК к соотношению производительность/стоимость. И хотя оболочка MS Windows может работать на моделях ПК 386SX с 2 Мбайтами оперативной памяти, реальные пользователи хотели бы использовать все преимущества подобных систем, включая возможность комбинирования и эффективного использования различных пакетов;
• широкое распространение систем мультимедиа прямо зависит от возможности использования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адеквантными аудио- и графическими средствами, и объемами оперативной и внешней памяти;
• слишком высокая стоимость мейнфреймов и даже систем среднего класса помогла сместить многие разработки в область распределенных систем и систем клиент-сервер, которые многим представляются вполне оправданной по экономическим соображениям альтернативой. Эти системы прямо базируются на высоконадежных и мощных рабочих станциях и серверах.

В начале представлялось, что  необходимость сосредоточения высокой  мощности на каждом рабочем месте  приведет к переходу многих потребителей ПК на UNIX-станции. Это определялось частично тем, что RISC-процессоры, использовавшиеся в рабочих станциях на базе UNIX, были намного более производительными по сравнению с CISC-процессорами, применявшимися в ПК, а частично мощностью системы UNIX по сравнению с MS-DOS и даже OS/2.

Производители рабочих станций  быстро отреагировали на потребность  в низкосто­имостных моделях  для рынка коммерческих приложений. Потребность в высокой мощности на рабочем столе, объединенная с  желанием поставщиков UNIX-систем продавать  как можно больше своих изделий, привела такие компании как Sun Micro­systems и Hewlett Packard на рынок рабочих станций  для коммерческих приложений. И хотя значительная часть систем этих фирм все еще ориентирована на технические  приложения, наблюдается беспрецедентный  рост продаж продукции этих компаний для работы с коммерческими приложениями, требующими все большей и большей  мощности для реализации сложных, сетевых  прикладных систем, включая системы  мультимедиа.

Это привело к временному отступлению производителей ПК на базе микропроцессоров Intel. Острая конкуренция со стороны производителей UNIX-систем и потребности в повышении производительности огромной уже инсталлированной базы ПК, заставили компанию Intel форсировать разработку высокопроизводительных процессоров семейства 486 и Pentium. Процессоры 486 и Pentium, при разработке которого были использованы многие подходы, применявшиеся ранее только в RISC-процессорах, а также использование других технологических усовершенствований, таких как архитектура локальной шины, позволили снабдить ПК достаточной мощностью, чтобы составить конкуренцию рабочим станциям во многих направлениях рынка коммерческих приложений. Правда для многих других приложений, в частности, в области сложного графического моделирования, ПК все еще сильно отстают.

2. X-терминалы

X-терминалы представляют  собой комбинацию бездисковых  рабочих станций и стандартных  ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие  станции часто применялись в  качестве дорогих дисплеев и  в этом случае не полностью  использовали локальную вычислительную  мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-терминалов хотели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в многооконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали доступными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция применения «подчиненных» Х-терминалов, которые используют рабочую станцию в качестве локального сервера⁵.

На компьютерном рынке  Х-терминалы занимают промежуточное  положение между персональными  компьютерами и рабочими станциями. Поставщики Х-терминалов заявляют, что  их изделия более эффективны в  стоимостном выражении, чем рабочие  станции высокого ценового класса, и предлагают увеличенный уровень производительности по сравнению с персональными компьютерами. Быстрое снижение цен, прогнозируемое иногда в секторе Х-терминалов, в настоящее время идет очевидно благодаря обострившейся конкуренции в этом секторе рынка. Многие компании начали активно конкурировать за распределение рынка, а быстрый рост объемных поставок создал предпосылки для создания такого рынка. В настоящее время уже достигнута цена в $1000 для Х-терминалов начального уровня, что делает эту технологию доступной для широкой пользовательской базы.

Как правило, стоимость Х-терминалов составляет около половины стоимости  сравнимой по конфигурации бездисковой  машины и примерно четверть стоимости  полностью оснащенной рабочей станции.

Что такое X-терминал? Типовой X-терминал включает следующие элементы⁶:

- экран высокого разрешения - обычно размером от 14 до21 дюйма по диагонали;

- микропроцессор на базе Motorola 68xxx или RISC-процессор типа Intel i960, MIPS R3000 или AMD29000;

- отдельный графический сопроцессор в дополнение к основному процессору, поддерживающий двухпроцессорную архитектуру, которая обеспечивает более быстрое рисование на экране и прокручивание экрана;

- базовые системные программы, на которых работает система X-Windows и выполняются сетевые протоколы;

- программное обеспечение сервера XII;

- переменный объем локальной памяти (от 2 до 8 Мбайт) для дисплея, сетевого интерфейса, поддерживающего TCP/IP и другие сетевые протоколы;

- порты для подключения клавиатуры и мыши.

Х-терминалы отличаются от ПК и рабочих станций не только тем, что не выполняет функции  обычной локальной обработки. Работа Х-терминалов зависит от главной (хост) системы, к которой они подключены посредством сети. Для того, чтобы X-терминал мог работать, пользователи должны инсталлировать программное обеспечение многооконного сервера XII на главном процессоре, выполняющим прикладную задачу (наиболее известная версия XII Release 5). X-терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной системе, которая поддерживает стандарт X-Windows. Более того, локальная вычислительная мощь Х-терминала обычно используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере (сервере). Вывод такого удаленного приложения просто отображается на экране Х-терминала.