Спектр компьютеров

Развивать компьютерные технологии исходя из закона Мура можно двумя путями: создавать компьютеры все большей и большей мощности при постоян­ной цене или выпускать одну и ту же модель с каждым годом за меньшие деньги. Компьютерная промышленность идет по обоим этим путям, создавая широкий спектр разнообразных компьютеров. Очень примерная классификация совре­менных компьютеров представлена в таблице.

Таблица – Типы современных компьютеров. Указанные цены приблизительны

Одноразовые компьютеры.В самой верхней строчке таблицы находятся микросхемы, которые приклеи­ваются на внутреннюю сторону поздравительных открыток для проигрывания мелодий типа «С Днем Рождения!», или чего-нибудь подобного.

Микроконтроллеры.Вторая категория в таблице отведена под компьютеры, которыми оснащаются разного рода бытовые устройства. Такого рода встроенные компьютеры, назы­ваемые также микроконтроллерами,выполняют функцию управления устройст­вами и организации их пользовательских интерфейсов. Диапазон устройств, работающих с помощью микрокомпьютеров, крайне широк (примеры даются в скобках):

· бытовые приборы (будильники, стиральные машины, сушильные аппара­ты, микроволновые печи, охранные сигнализации);

· коммуникаторы (беспроводные и сотовые телефоны, факсимильные аппа­раты, пейджеры);

· периферийные устройства (принтеры, сканеры, модемы, приводы CD-ROM);

· развлекательные устройства (видеомагнитофоны, музы­кальные центры, МРЗ-плееры, телеприставки);

· формирователи изображений (телевизоры, цифровые фотокамеры, видео­камеры, объективы, фотокопировальные устройства);

· медицинское оборудование (рентгеноскопические аппараты, томографы, кардиомониторы, цифровые термометры);

· военные комплексы вооружений (крылатые ракеты, межконтинентальные баллистические ракеты, торпеды);

· торговое оборудование (торговые автоматы, кассовые аппараты);

· игрушки (говорящие куклы, приставки для видеоигр, радиоуправляемые машинки и лодки).

Игровые компьютеры (приставки).Следующая категория – игровые компьютеры. Это, по-существу, обычные ком­пьютеры, в которых расширенные возможности графических и звуковых кон­троллеров сочетаются с ограничениями по объему программного обеспечения и пониженной расширяе­мостью. Первоначально в эту категорию входили компьютеры с процессорами низших моделей для простых игр типа пинг-понга, которые предусматривали вывод изображения на экран телевизора. С годами игровые компьютеры превра­тились в достаточно мощные системы, которые по некоторым параметрам произ­водительности ничем не хуже, а иногда даже лучше персональных компьютеров.

Компании-производители стандартных игровых компью­теров имеют обыкновение расширять ассортимент своей продукции за счет пор­тативных (переносных) игровых систем, питающихся от аккумуляторов. Эти системы по своим характеристикам ближе к встроенным системам, нежели к персональным компьютерам.

Персональные компьютеры.В следующую категорию входят персональные компьютеры. Именно они ассо­циируются у большинства людей со словом «компьютер». Персональные компь­ютеры бывают двух видов: настольные и портативные (ноутбуки). Как правило, те и другие комплектуются модулями памяти общей емкостью в сотни мегабай­тов, жестким диском с данными на несколько десятков гигабайтов, приводом DVD, модемом, звуковой картой, сетевым интерфейсом, монитором с высоким разрешением и рядом других периферийных устройств. На них уста­навливаются сложные операционные системы, они расширяемы, при работе с ними используется широкий спектр программного обеспечения.

Центральным компонентом любого персонального компьютера является пе­чатная плата, на которой устанавливаются модули процессора, памяти и уст­ройств ввода-вывода (звуковая плата, модем и т.д.), интерфейсы клавиатуры, мыши, дискового привода, сетевой платы и прочих периферийных устройств, а также расширительные гнезда.

Ноутбуки, кроме своей компактности, ничем не отличаются от настоль­ных ПК. В них устанавливаются аналогичные, хотя и меньшие по размеру, аппа­ратные компоненты. По возможностям выполнения и набору программ настоль­ные и портативные компьютеры не различаются.

К персональным очень близки карманные компьютеры (PDA). Они еще меньше, чем ноутбуки, однако процессор, память, клавиатура, дисплей и боль­шинство других стандартных компонентов персонального компьютера в них присутствуют.

Серверы.Мощные персональные компьютеры и рабочие станции часто используются в качестве сетевых серверов – как в локальных сетях (обычно в пределах одной организации), так и в Интернете. Серверы, как правило, поставляются в одно­процессорной и мультипроцессорной конфигурациях. В системах из этой кате­гории обычно устанавливаются модули памяти общим объемом в несколько ги­габайтов, жесткие диски емкостью в сотни гигабайтов и высокоскоростные сетевые интерфейсы. Некоторые серверы способны обрабатывать тысячи тран­закций в секунду.

С точки зрения архитектуры однопроцессорный сервер не слишком отли­чается от персонального компьютера. Он просто работает быстрее, занимает больше места, содержит больше дискового пространства и устанавливает более скоростные сетевые соединения.

Комплексы рабочих станций.В связи с тем, что по соотношению «цена/производительность» позиции рабо­чих станций иперсональных компьютеров постоянно улучшаются, в последние годы появилась практика их объединения в рамках кластеров рабочих станций(Clusters Of Workstations, COW),которые иногда называют просто «кластерами». Они состоят из нескольких персональных компьютеров или рабочих станций, подключенных друг к другу по высокоскоростной сети и снабженных специаль­ным программным обеспечением, которое позволяет направлять их ресурсы на решение единых задач (как правило, научных и инженерных). В большинстве случаев компоненты кластера – это совершенно обычные коммерческие машины, которые можно приобрести по отдельности в любом компьютерном магазине. Вы­сокоскоростные сетевые соединения, как правило, тоже можно организовать при помощи стандартных сетевых плат. Кластеры отличаются удобством масштаби­рования – любой кластер можно расширить с десятка до нескольких тысяч ма­шин. Количество компонентов кластера обычно ограничивается лишь толщиной кошелька покупателя. Поскольку компоненты кластеров достаточно дешевы, их приобретение могут себе позволить не только организации, но и их отделы.

Нередко в виде кластеров организуются веб-серверы. Если частота обраще­ний к страницам веб-сайта исчисляется тысячами в секунду, дешевле организо­вать кластер из нескольких сотен (или даже тысяч) серверов и распределить ме­жду ними нагрузку по обработке запросов. Кластеры, реализующие такую схему, часто называют серверными фермами(server farms).

Мэйнфреймы.Наконец мы дошли до больших компьютеров размером с комнату, напоминаю­щих компьютеры 60-х годов и традиционно называемых мэйнфреймами.

Обычно они работают не намного быстрее, чем мощные серверы, но у них выше скорость процессов ввода-вывода и обладают они довольно большим простран­ством на диске – 1 Тбайт и более (1 терабайт = 10¹² байт). Такие системы стоят очень дорого и требуют крупных вложений в программное обеспечение, данные и персонал, обслуживающий эти компьютеры. Многие компании считают, что дешевле заплатить несколько миллионов долларов один раз за такую систему, чем даже думать о необходимости заново программировать все прикладные про­граммы для маленьких компьютеров.

В последние годы под влиянием Интернета наблюдается возрождение мэйн­фреймов как полноценной категории компьютеров. Они заняли нишу мощных серверов Интернета, способных обрабатывать огромное количество транзакций в секунду, что крайне актуально для электронной коммерции в целом и компа­ний, вынужденных обслуживать громадные базы данных, в частности.

До последнего времени существовала еще одна крупная категория вычисли­тельных машин – суперкомпьютеры.Их процессоры работали с очень высокой скоростью, в них устанавливались модули памяти общей емкостью в несколько десятков гигабайтов, высокоскоростные диски и сетевые интерфейсы. Супер­компьютеры используются для решения различных научных и технических за­дач, которые требуют сложных вычислений, например таких, как моделирование сталкивающихся галактик, синтез новых лекарственных препаратов, моделиро­вание потока воздуха вокруг крыла аэроплана. Сейчас, когда вычислительные возможности, аналогичные тем, что предлагают суперкомпьютеры, реализуются в виде кластеров, эта категория компьютеров постепенно отмирает.