3. Классификация эвм

Классификация ЭВМ

Чтобы судить о возможностях ЭВМ, их принято разделять на группы по опре­деленным признакам, то есть классифицировать. Сравнительно недавно класси­фицировать ЭВМ по различным признакам не составляло большого труда. Важно было только определить признак классификации, например: по назначению, по габаритам, по производительности, по стоимости, по элементной базе и т. д.

С развитием технологии производства ЭВМ классифицировать их стало все более затруднительно, ибо стирались грани между такими важными характери­стиками, как производительность, емкость внутренней и внешней памяти, габариты, вес, энергопотребление и др. Например, персональный компьютер, для разме­щения которого достаточно стола, имеет практически такие же возможности и технические характеристики, что и достаточно совершенная в недавнем прошлом ЭВМ Единой системы (ЕС), занимающая машинный зал в сотни квадратных мет­ров. Поэтому разделение ЭВМ по названным признакам нельзя воспринимать как классификацию по техническим параметрам. Это скорее, эвристический подход, где большой вес имеет предполагаемая сфера применения компьютеров.

С этой точки зрения классификацию вычислительных машин по таким пока­зателям, как габариты и производительность, можно представить следующим образом:

• сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-ЭВМ);

• большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения);

• средние ЭВМ;

• малые или мини-ЭВМ;

• микро-ЭВМ;

• персональные компьютеры;

• микропроцессоры.

Отметим, что понятия «большие», «средние» и «малые» для отечественных ЭВМ весьма условны и не соответствуют подобным категориям зарубежных ЭВМ.

Исторически первыми появились большие ЭВМ (универсальные ЭВМ обще­го назначения), элементная база которых прошла путь от электронных ламп до схем со сверхвысокой степенью интеграции. В процессе эволюционного развития больших ЭВМ можно выделить отдельные периоды, связываемые с несколькими поколениями ЭВМ.

Поколение ЭВМ определяется их элементной базой (лампы, полупроводники, микросхемы различной степени интеграции), архитектурой и вычислительными возможностями.

Основное назначение больших ЭВМ— выполнение работ, связанных с обра­боткой и хранением значительных объемов информации, проведением сложных расчетов и исследований в ходе решения вычислительных и информационно-ло­гических задач. Такими машинами, как правило, оснащаются вычислительные центры, используемые совместно несколькими организациями. Большие маши­ны составляли основу парка вычислительной техники до середины 70-х годов XX века и еще эксплуатируются поныне. К ним относятся большинство моделей фир­мы IBM (семейства 360,370,390) и их отечественные аналоги ЕС ЭВМ.

В настоящее время высказываются полярные мнения о перспективах развития больших машин. Согласно одному из них, возможности больших машин полно­стью перекрываются с одной стороны супер-ЭВМ, а с другой — мини-ЭВМ и, выработав свой ресурс, этот класс прекратит свое существование. Другая сторона убеждает в необходимости развития больших и супер-ЭВМ универсального на­значения, которые обладают способностью работать одновременно с большим количеством пользователей, создавать гигантские базы данных и обеспечивать эффективную вычислительную работу. К этому следует добавить, что большие ЭВМ обеспечивают устойчивость вычислительного процесса, безопасность ин­формации и низкую стоимость ее обработки. Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами (Mainframe).

Производительность больших ЭВМ порой оказывается недостаточной для ряда приложений, например, таких как прогнозирование метеообстановки, ядерная энер­гетика, оборона и т. д. Эти обстоятельства стимулировали создание сверхболь­ших или супер-ЭВМ. Такие машины обладают колоссальным быстродействием в млрд. оп/с, основанном на выполнении параллельных вычислений и использова­нии многоуровневой иерархической структуры ЗУ, требуют для своего размеще­ния специальных помещений и крайне сложны в эксплуатации. Стоимость отдель­ной ЭВМ такого класса достигает десятков миллионов долларов. Представители этого класса ЭВМ — компьютеры фирм Cray Research, Control Data Corporation (CDC), отечественные супер-ЭВМ семейства «Эльбрус» и др. Следует заметить, что если большинство классов ЭВМ в СССР, а позднее в России, как правило, на базе отечественной технологии копировали зарубежные разработки, то в сфере супер-ЭВМ наша страна имела собственные оригинальные проекты и образцы.

Средние ЭВМ представляют некоторый интерес в историческом плане. На опре­деленном этапе развития ЭВМ, когда их номенклатура и, соответственно, возможно­сти были ограниченными, появление средних машин было закономерным. Вычисли­тельные машины этого класса обладают несколько меньшими возможностями, чем большие ЭВМ, но зато им присуща более низкая стоимость оборудования и его эксп­луатации. Они предназначены для использования всюду, где приходится постоянно обрабатывать достаточно большие объемы информации с приемлемыми временны­ми затратами. В настоящее время трудно определить четкую грань между средними ЭВМ и большими с одной стороны, а также малыми — с другой. К средним могут быть отнесены некоторые модели ЕС ЭВМ, например, ЕС-1036, ЕС-1130, ЕС-1120. За рубежом средние ЭВМ выпускают фирмы IBM (International Business Machinary), DEC (Digital Equipment Corporation), Hewlett Packard, COMPAREX и др.

Малые ЭВМ составляют самый многочисленный и быстроразвивающийся класс ЭВМ. Их популярность объясняется малыми размерами, низкой стоимостью (по сравнению с большими и средними ЭВМ) и универсальными возможностями.

Класс мини-ЭВМ появился в 60-е годы прошлого столетия (12-разрядная ЭВМ PDP-5 фирмы DEC). Их появление было обусловлено развитием элементной базы и избыточностью ресурсов больших и средних ЭВМ для ряда приложений. Для мини-ЭВМ характерно представление данных с узким диапазоном значений (ма­шинное слово — 2 байта), использование принципа магистральности в архитекту­ре и более простое взаимодействие человека и ЭВМ. Такие машины широко при­меняются для управления сложными видами оборудования, создания систем автоматизированного проектирования и гибких производственных систем. К мини-ЭВМ относятся машины серии PDP (затем VAX) фирмы DEC и их отечественные аналоги — модели семейства малых ЭВМ (СМ ЭВМ).

При переходе от схем с малой и средней степенью интеграции к интегральным микросхемам с большой и сверхбольшой степенью интеграции оказалось возможным создание на одной БИС или СБИС функционально законченного устройства обработки информации, выполняющего функции процессора. Такое устройство принято называть микропроцессором. Изобретение микропроцессора привело к появлению еще одного класса ЭВМ — микро ЭВМ. Определяющим признаком микро-ЭВМ является наличие одного или нескольких микропроцессоров. Созда­ние микропроцессора не только изменило центральную часть ЭВМ, но и привело к необходимости разработки малогабаритных устройств ее периферийной части. Благодаря малым размерам, высокой производительности, повышенной надежно­сти и небольшой стоимости, микро-ЭВМ нашли широкое распространение во всех сферах народного хозяйства и оборонного комплекса. С появлением микропро­цессоров и микро-ЭВМ становится возможным создание так называемых интел­лектуальных терминалов, выполняющих сложные процедуры предварительной обработки информации.

Успехи в развитии микропроцессоров и микро-ЭВМ привели к появлению персональных ЭВМ (ПЭВМ), предназначенных для индивидуального обслужи­вания пользователя и ориентированных на решение различных задач неспециали­стами в области вычислительной техники. Все оборудование персональной ЭВМ размещается в пределах стола.

ПЭВМ, выпускаемые в сотнях тысяч и миллионах экземпляров, вносят корен­ные изменения в формы использования вычислительных средств, в значительной степени расширяют масштабы их применения. Они широко используются как для поддержки различных видов профессиональной деятельности (инженерной, ад­министративной, производственной, финансовой и др.), так и в быту, например, для обучения и досуга.

Персональный компьютер позволяет эффективно выполнять научно-техничес­кие и финансово-экономические расчеты, организовывать базы данных, подго­тавливать и редактировать документы и любые другие тексты, вести делопроиз­водство, обрабатывать графическую информацию и т. д. Выполнение многих из указанных функций поддерживается многочисленными эффективными функцио­нальными пакетами программ универсального назначения.

На основе ПЭВМ создаются автоматизированные рабочие места (АРМ) для представителей разных профессий (конструкторов, технологов, административ­ного аппарата и др.).

Рынок персональных и микро-ЭВМ непрерывно расширяется за счет поставок ведущих мировых фирм: IBM, DEC, Hewlett Packard, Apple (США), COMPAREX, Siemens (Германия), ICL (Англия) и др. Отечественная промышленность, к сожа­лению, здесь практически не представлена.