Класифікація обчислювальних систем

Персональні комп'ютери і робочі станції.Персональні комп'ютери (ПК) з'явилися в результаті еволюції міні-комп'ютерів при переході елементної бази машин з малою і середньою мірою інтеграції на великі та надвеликі інтегральні схеми. ПК, завдяки своїй низькій вартості, дуже швидко завоювали хороші позиції на комп'ютерному ринку і створили передумови для розробки нових програмних засобів, орієнтованих на кінцевого користувача. Це передусім - "дружні інтерфейси" користувача, а також проблемно-орієнтовані середовища і інструментальні засоби для автоматизації розробки прикладних програм.

Міні-комп'ютери стали пращурами і іншого напряму розвитку сучасних систем - 32-розрядних машин. Створення RISC-процесорів і мікросхем пам'яті ємністю більше за 1 Мбіт привело до остаточного оформлення настільних систем високої продуктивності, які сьогодні відомі як робочі станції. Первинна орієнтація робочих станцій на професійних користувачів (на відміну від ПК, які на початку орієнтувалися на самого широкого споживача-непрофесіонала) привела до того, що робочі станції - це добре збалансовані системи, в яких висока швидкодія поєднується з великим об'ємом оперативної і зовнішньої пам'яті, високопродуктивними внутрішніми магістралями, високоякісною і швидкодіючою графічною підсистемою та різноманітними пристроями вводу/виводу. Ця властивість вигідно відрізняє робочі станції середнього та високого класу від ПК і сьогодні. Навіть найбільш могутні IBM PC сумісні ПК не в змозі задовольнити зростаючі потреби систем обробки із-за наявності в їх архітектурі ряду "вузьких місць".

Сучасний ринок "персональних робочих станцій" не просто визначити. По суті він являє собою сукупність архітектурних платформ персональних комп'ютерів і робочих станцій, які з'явилися в даний час, оскільки постачальники комп'ютерного устаткування приділяють все більшу увагу ринку продуктів для комерції і бізнесу. Цей ринок традиційно вважався вотчиною міні-комп'ютерів і мейнфреймів, які підтримували роботу настільних терміналів з обмеженим інтелектом. У минулому персональні комп'ютери не були досить могутніми і не мали в своєму розпорядженні достатні функціональні можливості, щоб служити адекватною заміною підключених до головної машини терміналів. З іншого боку, робочі станції на платформі UNIX були дуже сильні в науковому, технічному і інженерному секторах та були майже також незручні, як і ПК для того, щоб виконувати серйозні офісні додатки. Відтоді ситуація змінилася корінним чином. Персональні комп'ютери в даний час мають достатню продуктивність, а робочі станції на базі UNIX мають програмне забезпечення, здатне виконувати більшість функцій, які стали асоціюватися з поняттям "персональної робочої станції". Ймовірно обидва ці напрямки можуть серйозно розглядатися як мережевий ресурс для систем масштабу підприємства. У результаті цих змін практично пішли зі сцени старомодні міні-комп'ютери з їх патентованою архітектурою і використанням терміналів, що приєднуються до головної машини. По мірі продовження процесу розукрупнення (downsizing) і збільшення продуктивності платформи Intel найбільш могутні ПК (але все ж частіше відкриті системи на базі UNIX) стали використовуватися як сервери, поступово замінюючи міні-комп'ютери.

X-термінали.X-термінали являють собою комбінацію бездискових робочих станцій і стандартних ASCII-терміналів. Бездискові робочі станції часто застосовувалися як дорогі дисплеї і в цьому випадку не повністю використали локальну обчислювальну потужність. Одночасно багато які користувачі ASCII-терміналів хотіли поліпшити їх характеристики, щоб отримати можливість роботи в багатовіконній системі і графічні можливості. Зовсім недавно, як тільки стали доступними дуже могутні графічні робочі станції, з'явилася тенденція застосування "підлеглих" X-терміналів, які використовують робочу станцію як локальний сервер.

На комп'ютерному ринку X-термінали займають проміжне положення між персональними комп'ютерами і робочими станціями. Постачальники X-терміналів заявляють, що їх вироби більш ефективні у вартісному відношенні, чим робочі станції високого цінового класу, і пропонують збільшений рівень продуктивності в порівнянні з персональними комп'ютерами. Швидке зниження цін, що прогнозується іноді в секторі X-терміналів, в даний час йде очевидно завдяки конкуренції, що загострилася в цьому секторі ринку. Багато компаній розпочали активно конкурувати за розподіл ринку, а швидкий ріст об'ємного постачання створив передумови для створення такого ринку. У даний час вже досягнута ціна в $1000 для Х-терміналів початкового рівня, що робить цю технологію доступною для користувача бази.

Як правило, вартість X-терміналів складає біля половини вартості порівнянної по конфігурації бездискової машини і приблизно чверть вартості повністю оснащеної робочої станції.

X-термінали відрізняються від ПК і робочих станцій не тільки тим, що не виконує функції звичайної локальної обробки. Робота X-терміналів залежить від головної (хост) системи, до якої вони підключені за допомогою мережі. Для того, щоб X-термінал міг працювати, користувачі повинні інсталювати програмне забезпечення багатовіконного сервера X11 на головному процесорі, що виконує прикладну задачу (найбільш відома версія X11 Release 5). Х-термінали відрізняються також від стандартних алфавітно-цифрових ASCII і традиційних графічних дисплейних терміналів тим, що вони можуть бути підключені до будь-якої головної системи, яка підтримує стандарт X-Windows. Більше за те, локальна обчислювальна потужність X-термінала звичайно використовується для обробки відображення, а не обробки додатків (званих клієнтами), які виконуються виключно на головному комп'ютері (сервері). Виведення такого видаленого додатку просто відображається на екрані X-термінала.

Мінімальний об'єм необхідної для роботи пам'яті X-термінала складає 1 Мбайт, але частіше за 2 Мбайта. У залежності від функціональних можливостей виробу оперативна пам'ять може розширятися до 32 Мбайт і більше.

Оснащений стандартною системою X-Windows, X-термінал може відображати на одному і тому ж екрані безліч додатків одночасно. Кожний додаток може виконуватися в своєму вікні і користувач може змінювати розміри вікон, їх розташування і маніпулювати ними в будь-якому місці екрана.

Сервери.Прикладні багатокористувачеві комерційні і бізнес-системи, що включають системи управління базами даних та обробки трансакцій, великі видавничі системи, мережеві додатки і системи обслуговування комунікацій, розробку програмного забезпечення і обробку зображень все більш настирливо вимагають переходу до моделі обчислень "клієнт-сервер" і розподіленій обробці. У розподіленій моделі "клієнт-сервер" частину роботи виконує сервер, а частину - комп'ютер користувача (в загальному випадку клієнтська і призначена для користувача, частини можуть працювати і на одному комп'ютері). Існує декілька типів серверів, орієнтованих на різні застосування: файл-сервер, сервер бази даних, принт-сервер, обчислювальний сервер, сервер додатків. Таким чином, тип сервера визначається виглядом ресурсу, яким він володіє (файлова система, база даних, принтери, процесори або прикладні пакети програм).

З іншого боку існує класифікація серверів, що визначається масштабом мережі, в якій вони використовуються: сервер робочої групи, сервер відділу або сервер масштабу підприємства (корпоративний сервер). Ця класифікація вельми умовна. Наприклад, розмір групи може мінятися в діапазоні від декількох чоловік до декількох сотень чоловік, а сервер відділу обслуговувати від 20 до 150 користувачів. Очевидно в залежності від числа користувачів і характеру задач вимоги, що вирішуються ними до складу обладнання і програмного забезпечення сервера, до його надійності і продуктивності сильно варіюються.

Файлові сервери невеликих робочих груп (не більше за 20-30 чоловік) простіше усього реалізовуються на платформі персональних комп'ютерів і програмному забезпеченні Novell NetWare. Файл-сервер, в даному випадку, виконує роль центрального сховища даних. Сервери прикладних систем і високопродуктивні машини для середовища "клієнт-сервер" значно відрізняються вимогами до апаратних і програмних засобів.

Мейнфрейми.Мейнфрейм - це синонім поняття "велика універсальна ЕОМ". Мейнфрейми і до сьогоднішнього дня залишаються найбільш могутніми (не вважаючи суперкомп'ютерів) обчислювальними системами загального призначення, що забезпечують безперервний цілодобовий режим експлуатації. Вони можуть включати один або декілька процесорів, кожний з яких, в свою чергу, може оснащуватися векторними співпроцесорами (прискорювачами операцій з суперкомп’ютерною продуктивністю). У нашій свідомості мейнфрейми все ще асоціюються з великими по габаритах машинами, що вимагають спеціально обладнаних приміщень з системами водяного охолоджування і кондиціонування. Однак це не зовсім так. Прогрес в області елементо-конструкторської бази дозволив істотно скоротити габарити основних пристроїв. Поряд з надпотужними мейнфреймами, що вимагають організації двохконтурної водяної системи охолоджування, є менш могутні моделі, для охолоджування яких досить примусової повітряної вентиляції, і моделі, побудовані за блоково-модульним принципом, які не вимагають спеціальних приміщень і кондиціонерів.

Основними постачальниками мейнфреймів є відомі комп'ютерні компанії IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf і деякі інші, але ведуча роль належить безумовно компанії IBM. Саме архітектура системи IBM/360, випущеної в 1964 році, і її подальші покоління стали зразком для наслідування. У нашій країні протягом багатьох років випускалися машини ряду ЄС ЕОМ, що були вітчизняним аналогом цієї системи.

У архітектурному плані мейнфрейми являють собою багатопроцесорні системи, що містять один або декілька центральних і периферійних процесорів із загальною пам'яттю, пов'язаних між собою високошвидкісними магістралями передачі даних. При цьому основне обчислювальне навантаження лягає на центральні процесори, а периферійні процесори (в термінології IBM - селекторні, блок-мультиплексні, мультиплексні канали і процесори телеобробки) забезпечують роботу з широкою номенклатурою периферійних пристроїв.

Спочатку мейнфрейми орієнтувалися на централізовану модель обчислень, працювали під управлінням патентованих операційних систем і мали обмежені можливості для об'єднання в єдину систему обладнання різних фірм-постачальників. Однак, підвищений інтерес споживачів до відкритих систем, побудованих на базі міжнародних стандартів і які дозволяють досить ефективно використати всі переваги такого підходу, примусив постачальників мейнфреймів істотно розширити можливості своїх операційних систем в напрямі сумісності. У даний час вони демонструють свою "відвертість", забезпечуючи відповідність зі специфікаціями POSIX 1003.3, можливість використання протоколів міжсполучень OSI і TCP/IP або надаючи можливість роботи на своїх комп'ютерах під управлінням операційної системи UNIX власної розробки.