Министерство сельского хозяйства



страница4/10
Дата09.08.2019
Размер2.88 Mb.
#127141
ТипЛекция
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Суперкомпьютеры

Эти компьютеры обладают самым высоким быстродействием и огромными вычислительными мощностями. Суперкомпьютеры создаются для решения предельно сложных вычислительных задач (составления прогнозов, моделирования сложных явлений, обработки сверхбольших объемов информации). Выпускают такие компьютеры штучно с использованием новейших достижений в различных областях науки и техники.

Суперкомпьютеры необходимы для работы с программами, требующими производительности как минимум в сотни миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Используются для сложных расчетов в аэродинамике, метеорологии, дорогостоящих космических, научных и военных исследованиях, для медицинской диагностики.

Принцип работы суперкомпьютера заключается в том, что он способен выполнять несколько операций параллельно. Большинство суперкомпьютеров создаются по кластерной технологии, подразумевающей объединение большого числа вычислительных модулей в единую систему и использование объединенной вычислительной мощности. Кластерные суперкомпьютеры легко масштабируются и позволяют создавать дублирующие вычислительные линии, что обеспечивает надежность системы в тех случаях, когда сбои недопустимы.

Для построения кластеров используют модули, состоящие из блейд-серверов (см. раздел «Серверы»).

Во многих суперкомпьютерах в кластерные системы включают графические процессоры (GPU), которые используются для вычислений. Технология CUDA, идея которой появилась в 2003 году, позволяет программистам создавать программы, выполнимые на графических процессорах. Графический ускоритель с поддержкой CUDA становится мощной программируемой открытой архитектурой, приближаясь к сегодняшним центральным процессорам. В настоящее время один графический процессор способен заменить целый вычислительный кластер на центральных процессорах.

Производительность компьютеров измеряют в терафлопсах. Терафлопс (терафлоп, Teraflops) – это значение, дающее оценку производительности компьютера, показатель вычислительной мощи компьютера в расчетах с плавающей запятой за секунду. Один терафлопс равен одному триллиону операций за одну секунду. Тысяча терафлопсов составляют один петафлопс. При измерении производительности суперкомпьютеров часто используется два варианта: пиковая производительность — теоретический предел производительности (выражаемый через операции с плавающий точкой) для данных процессоров и максимальная производительность, которую данный компьютер достигает при решении практических задач.



  1. Суперкомпьютер Roadrunner (второе место в Тор500). Состоит из двухсот семидесяти восьми шкафов (каждый размером с холодильник), «напичканных» 6562 двуядерными чипами AMD Opteron, 12240 процессорами IBM PowerXCell 8i и модулями памяти с общей емкостью 98 терабайт. Для объединения всех компонентов в единую систему было использовано около десяти тысяч соединений Infiniband и Gigabit Ethernet, что потребовало более 88 километров кабелей. Вся аппаратура занимает площадь 483 квадратных метров и весит почти 227 тонн.

Дважды в год, начиная с 1993-го, обновляется рейтинг пятисот самых мощных компьютерных систем (Тор500), составляемый на основе результатов тестового пакета LINPACK Benchmark. По данным рейтинга за июнь 2010 года самым мощным суперкомпьютером является Cray XT (Jaguar). Его производительность составляет 1,76 петафлопс. Jaguar был построен компанией Cray на базе преимущественно шестиядерных процессоров Opteron 2,6 ГГц каждый, и насчитывает 224162 ядер. На второй позиции оказался новичок — китайский суперкомпьютер Nebulae, выполненный на базе процессоров Intel Xeon X5650 и карт nVidia Tesla C2050. Производительность Nebulae составляет 1,27 петафлопса, а теоретическое пиковое быстродействие — 2,98 петафлопса.

Четыре суперкомпьютера из первой пятерки Тор500 размещены в лабораториях министерства энергетики США. США лидирует и по концентрации вычислительной мощности. 257 из представленных в Тор500 суперкомпьютеров находятся в США, на втором месте Великобритания – 53, далее идут Германия – 46, Франция – 34, Япония – 22, Китай – 12.

В рейтинг вошли одиннадцать российских суперкомпьютеров, самый производительный из которых - система "Ломоносов", построенная компанией "Т-Платформа" для МГУ. Он располагается на тринадцатом месте в общем списке (350 терафлопсов). В самом конце, на 472 месте - суперкомпьютер, располагающийся в Курчатовском институте (25 терафлопсов).



  1. Суперкомпьютер "СКИФ-К-1000.1", установленный в ГрГУ им. Я.Купалы в 2009 году

В рамках союзной программы "СКИФ-ГРИД" специалистами из Беларуси и России создан суперкомпьютер "СКИФ". По данным на июнь 2010 года, "СКИФ" занимает 121-ю позицию в рейтинге 500 лучших суперкомпьютеров мира. Суперкомпьютерные конфигурации «СКИФ» являются ключевым элементом при выполнении целого ряда заданий программ Союзного государства: «СКИФ», «Космос - СГ», «Триада» и «СКИФ-ГРИД». В рамках программы «СКИФ» создана также развитая информационная телекоммуникационная инфраструктура, предоставляющая потенциальным потребителям доступ к суперкомпьютерным ресурсам, обеспечена возможность связи белорусско-российских участников программы «СКИФ» через научную сеть GEANT.

Большинство суперкомпьютеров занимают целые помещения. Однако ученым из Бельгии удалость собрать систему с мощностью 12 терафлопс в обычном компьютерном корпусе. Исследователи установили в систему FASTRA II сразу шесть двухпроцессорных видеокарт. Стоимость системы FASTRA II составляет €6000. Суперкомпьютер может использоваться в медицинских целях для создания объемной картины участков тела или всего человека при сканировании.



Мейнфреймы

Мейнфреймы (мэйнфреймы, Mainframe), как и суперкомпьютеры, относятся к классу больших компьютеров. Они обладают высоким быстродействием и мощными вычислительными ресурсами, значительным объёмом оперативной и внешней памяти. Мейнфреймы могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей.

Термин мейнфрейм происходит от двух английских слов. Main – основной или главный. Frame – рамка, скелет, т.е. основа чего-либо. Изначально под данным термином понимали стойку, где находиться процессор. Первые поколения компьютеров, занимавшие целые залы, состояли из огромных стоек, каждая из которых реализовывала определенный компонент компьютера. Процессор занимал целую стойку, которую и называли основной, или мейнфрейм.

Как и суперкомпьютеры, мейнфреймы проектируются с избыточными техническими характеристиками, что делает их очень надежными. Как правило, они поддерживают горячую замену отдельных блоков компьютера без перезагрузки (и даже без переустановки).

Внешне мейнфрейм представляет собой один корпус - системный блок размером со шкаф, к которому могут подключаться терминалы (терминал состоит из монитора и клавиатуры).

Мейнфреймы предназначены для выполнения сложных и интенсивных вычислительных работ. Они используются в тех случаях, где нужна гарантированная бесперебойная работоспособность. Используются мейнфреймы для хранения и обработки больших баз данных, а также в качестве крупных web-узлов с большим количеством одновременных обращений.

Историю мейнфреймов принято отсчитывать с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы System/360 корпорация IBM. В начале 1990-х начался кризис рынка мейнфреймов, пик которого пришелся на 1993 год. Причиной кризиса стало бурное развитие персональных компьютеров и серверов. В то же время из-за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы всё меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств. Однако с 1994 года вновь начался рост продаж мейнфреймов. Дело в том, что, как показала практика, централизованная обработка на основе мейнфреймов решает многие задачи построения информационных систем масштаба предприятия проще и дешевле, чем распределённая. Сейчас около 70 % всех важных бизнес-данных обрабатываются на мейнфреймах. Набирающая популярность технология облаков также привела к росту спроса на мейнфреймы.



  1. Рис Мейнфрейм IBM zEnterprise 196

Серверы

Серверы (serve - обслуживать, управлять) - это компьютеры, которые служат центральными узлами в компьютерных сетях (как в глобальной сети, так и в корпоративных сетях предприятий). На серверах хранится информация, которой могут пользоваться все компьютеры, подключенные к сети. От сервера зависит работоспособность всей сети и сохранность баз данных и другой информации, поэтому серверы имеют несколько резервных дублирующих систем хранения данных, электропитания, возможность замены неисправных блоков без прерывания работы. Серверы могут содержать от нескольких процессоров до нескольких десятков процессоров.



В зависимости от выполняемых задач можно выделить следующие группы серверов:

  • Файловый сервер. В его задачи входит хранение файлов и обеспечение доступа к ним клиентских компьютеров.

  • Игровые серверы. Разработчики компьютерных игр открывают специальные серверы, на которых пользователи могут играть друг с другом.

  • Серверы электронной почты. Электронное письмо нельзя послать непосредственно получателю – сначала оно попадает на сервер, на котором зарегистрирована учетная запись отправителя. Тот, в свою очередь, отправляет «посылку» серверу получателя, с которого последний и забирает сообщение.

  • Веб-серверы. Эти серверы хранят веб-документы. Сайты с высокой посещаемостью или расширенной функциональностью размещаются сразу на нескольких серверах.

  • Серверы данных хранят разного рода материалы, необходимые для функционирования серверов другого назначения.

  • Прокси-серверы выступают в качестве посредников при передаче данных по сети – с компьютера на компьютер. Они используются либо для организации разделяемого доступа в Интернет, либо для сокрытия IP-адреса ПК от компьютера-«собеседника».

По количеству обслуживаемых клиентов:

  • Начального уровня (сервер рабочей группы, отдела, небольших корпоративных сетей)

  • Общего назначения (для средних организаций и предприятий)

По типу корпуса:

  • Башенный (tower). Внешне выглядит как обычный системный блок персонального компьютера или несколько крупнее.

  • Стоечный (rack mount). Плоские компактные корпуса для размещения в стойках. Как правило, стойки размещаются в отдельной комнате, так как серверы шумят во время работы и выделяют много тепла, что требует применять специальные системы охлаждения. Это удобнее при

  • Блейд-серверы (блэйд-сервер, от англ. Blade – ножевой контакт, лезвие, пластина) – это одноплатная компьютерная система, включающая процессор и память. Лезвия вставляются в специальное шасси с объединительной панелью, обеспечивающей им подключение к сети и подачу электропитания. Такое шасси с лезвиями называют еще корзиной, стойкой или блейд-модулем. Блейд–модули могут быть легко объединены в высокопроизводительный и отказоустойчивый кластер

  • Модульный корпус. Это корпус, укомплектованный несколькими серверами.



  1. Типы корпусов (слева направо): башенный, стоечный, блейд-сервер, модульный.

Высота стоечных и блейд-серверов измеряется в монтажных единицах. Один U (unit), или монтажная единица, равен 1,75 дюйма. Серверы бывают высотой 0.5U, 1U, 2U и т.д.

Персональные компьютеры

Персональные компьютеры (ПК) - это компьютеры, которые могут использоваться одним человеком автономно, независимо от других компьютеров.

Персональные компьютеры делятся на виды:


  • настольные компьютеры (в том числе рабочие станции, неттопы);

  • портативные компьютеры (ноутбуки, планшеты);

  • электронные книги;

  • карманные персональные компьютеры, смартфоны и коммуникаторы;

  • игровые приставки.

Настольный компьютер (Desktop)

Настольный компьютер – наиболее распространенный вид персональных компьютеров. Это и офисные, и обучающие, и персональные компьютеры начального уровня.

Корпус настольного компьютера может быть выполнен в следующих вариантах:


  • Desktop – плоские корпуса (горизонтальное расположение), их обычно располагают на столе и используют в качестве подставки для монитора

  • Tower – корпуса, вытянутые в виде башен (вертикальное расположение), обычно располагаются на полу. Корпуса различаются по размерам, указанные приставки Super, Big, Midi, Micro, Tiny, Flex, Mini, Slim обозначают размеры корпусов.

  • Совмещенный с монитором или клавиатурой.





  1. Настольные компьютеры

Неттоп (Nettop)

Неттоп — небольшой экономичный недорогой персональный компьютер, предназначенный для работы с Интернет-приложениями. Неттопы работают очень тихо, поэтому при большой нагрузке они не греются и не создают дополнительного шума. Неттопы потребляют меньше электроэнергии, занимают мало места, поэтому их можно установить на любом столе или даже прикрепить к монитору. Кроме того, большинство неттопов оснащены жёсткими дисками внушительным объёмов, а нередко – и DVD-рекордерами.





  1. Неттопы.

Рабочие станции.

Рабочая станция – это настольный компьютер высокой производительности, в котором высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода-вывода. Платформы рабочих станций предоставляют большую гибкость в модернизации. Большее количество разъемов на материнской плате дает возможность установки профильных плат расширения. Большее количество слотов памяти и возможность установки второго процессора в двухпроцессорных системах увеличивает диапазон выбора производительности.

Рабочие станции решают широкий спектр задач:


  • Инженерно-технические задачи – 3D-проектирование и конструирование, расчетные работы.

  • Профессиональная работа с трехмерной графикой – визуализация, 3D-моделирование, мультипликация, спецэффекты.

  • Цифровая обработка фото и видео материала - верстка, монтаж, дизайн.

  • Работа с большими объемами данных – статистика, аналитика, прогнозирование.

По специализации выделяют графические, специализированные и универсальные рабочие станции.



  1. Корпуса универсальных рабочих станций.

Портативные компьютеры

Ноутбук (Notebook)

Ноутбук (иногда его называют лэптоп, от англ. laptop, что можно дословно перевести как "наколенный") - это вид портативного компьютера, Ноутбуки выполняют все функции настольных ПК. Конструктивно они оформлены в виде футляра массой примерно 3-4 кг. Работает ноутбук от батареи или от сети. Без электроэнергии он будет работать, пока не разрядится батарея, что для современных ноутбуков может составлять до 12 часов работы. Как правило, ноутбук дороже персонального компьютера при одинаковой мощности, объёму памяти и функциональности.





  1. Ноутбук.

Виды ноутбуков по диагонали дисплея:

  • Менее 7 дюймов устройства находятся в категории «наладонных ПК»

  • 7 — 12,1 дюйма — нетбуки.

  • 11 — 13,3 дюйма — субноутбуки

  • 14 — 16 дюймов — основная масса ноутбуков

  • 17 дюймов и более (Desktop Replacement) — заменители настольного ПК.

По назначению и техническим характеристикам выделяют следующие виды ноутбуков: бюджетные, средний класс, бизнес-ноутбуки, мультимедийные, игровые, мобильные рабочие станции, имиджевые, ноутбуки с сенсорным дисплеем, защищённые ноутбуки.





  1. Ноутбук с сенсорным дисплеем.

Нетбук. Это более удобный для переноски вид компьютеров, чем ноутбук, потому что он меньше и легче: весит около килограмма. В нетбуке отсутствует дисковод. Нетбук стоит дешевле, чем ноутбук, однако он менее мощный. Предназначены нетбуки в основном для работы с офисными приложениями и в Интернете. Основные недостатки – маленькая и неудобная клавиатура, а на маленьком дисплее трудно прочитать письмо или рассмотреть мелкие детали веб-страницы.



  1. Нетбук.

Планшетный компьютер (Tablet)

Планшетный компьютер оборудован чувствительным сенсорным экраном, что позволяет работать с ним без привычных мыши и клавиатуры, с помощью специальной палочки (стилуса) или просто пальцами.





  1. Планшетный компьютер Apple iPad

Карманный персональный компьютер (КПК)

Карманный персональный компьютер (КПК, Personal Digital Assistant, PDA — «личный цифровой секретарь») — портативное вычислительное устройство, обладающее широкими функциональными возможностями. КПК часто называют наладонником (handheld) из-за небольших размеров. Изначально КПК предназначались для использования в качестве электронных органайзеров. В настоящий момент КПК выполняют функции телефонов и навигаторов.

В английском языке словосочетание «карманный ПК» (Pocket PC) является торговой маркой фирмы Microsoft, то есть относится лишь к одной из разновидностей КПК, а не обозначает весь класс устройств. Словосочетание Palm PC («наладонный компьютер») также является конкретной торговой маркой. Для обозначения всего класса устройств в английском языке используется аббревиатура PDA.

В набор программ входит операционная система, текстовый и графический редакторы, система баз данных и электронные таблицы, программы для работы в Интернете. Эти компьютеры позволяют обрабатывать документы, вести базы данных, производить вычисления, распечатывать документы, записывать их на дискету, работать в Интернете, но установить новые программы нельзя. Вместо жестких дисков для хранения информации часто используется память типа флеш.





  1. Карманные персональные компьютеры

Смартфоны и коммуникаторы

Эти устройства совмещают в себе КПК и мобильный телефон. Смартфон и коммуникатор практически одно и то же, просто произошли эти два термина из разной среды. Коммуникатором принято называть КПК с модулем сотовой связи, а смартфоном – телефон с расширенной функциональностью до уровня КПК. Как правило, коммуникаторы обладают сенсорным экраном, могут вовсе не иметь цифровой клавиатуры или имеют сразу полную алфавитную клавиатуру. Смартфоны же, наоборот, чаще имеют классическую телефонную цифровую клавиатуру, но имеют несенсорный экран. Эти различия очень условны, но так сложилось, что смартфонами стали называть устройства под управлением операционной системы Symbian OS, а коммуникаторами — Windows Mobile.

Основной недостаток смартфонов и коммуникаторов – небольшое время автономной работы, однако, к началу 2008 года КПК были практически вытеснены смартфонами и коммуникаторами, объемы поставок КПК постоянно снижаются.



  1. Смартфоны.

Электронные книги (eBook reader)

Электронная книга (устройство для чтения электронных книг, ридер, eBook reader, eReader, ibook) — общее название группы узкоспециализированных компактных устройств, предназначенных для отображения текстовой информации, представленной в электронном виде. Основным отличием данной группы устройств от КПК, планшетных компьютеров или субноутбуков является ограниченная функциональность при существенно большем времени автономной работы.

У электронных книг есть встроенная флэш-память, часть которой отведена под хранение прошивки и прочие служебные надобности, а 62 мегабайта доступно пользователю. Прошивка включают в себя операционную систему, файловый менеджер, клиент электронной почты, приложения для просмотра фотографий и видеороликов, музыкальный проигрыватель, веб-браузер, виртуальную клавиатуру и другие утилиты.

Электронные книги могут обладать следующими возможностями:



  • использование сменных флеш-карт;

  • поиск по тексту, переходы по гиперссылкам, отображение временных выделений и примечаний;

  • динамическое изменение начертания и размера шрифта;

  • электронная книга позволяет отображать анимированные картинки, мультимедийные клипы или проигрывать аудиокниги;

  • встроенные программы-синтезаторы речи позволяют озвучивать тексты;

  • при покупке устройство комплектуется библиотекой классической литературы.

Типы дисплеев у электронных книг:

  • Жидкокристаллические;

  • На холестерических жидких кристаллах;

  • На электронной бумаге;

  • Сенсорные.

С 2007 года рынок электронных книг переживает подъем в связи с появлением экранов с технологией электронной бумаги (E-ink), за счет применения которой обеспечивается высокий уровень комфорта при чтении, и чтение становится практически безвредным. Основной недостаток электронной бумаги на сегодняшний день – черно-белое изображение.



  1. Устройства для чтения электронных книг.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница