Архитектура ЭВМ. Вычислительные системы, сети, телекоммуникации (стр. 6 )

При широком применении ПЭВМ в различных сферах деятельности человека выдвигаются требования к их надлежащему программному обеспечению. В настоящее время число профессиональных программистов в индустриально развитых странах составляет не более 0,5% населения. Фирмы - разработчики программного обеспечения не могут обеспечить каждого пользователя ПЭВМ требуемым набором программ. Их усилия сосредоточены на производстве пакетов прикладных программ и систем программирования, рассчитанных на массового пользователя. Именно поэтому такой взрывной характер имеют спрос, производство и распространение подобных пакетов. Они составляют фундамент для последующей разработки собственных программ пользователя, учитывающих всю специфику требуемых вычислений, т. е., как и во всех науках, специализация является надстройкой унификации. Это позволяет пользователям - специалистам с невысокой математической, вычислительной и программистской подготовкой необязательно самыми эффективными средствами и способами ставить и решать задачи специальной обработки данных.

“МикроЭВМ, ориентированная на разработку и использование прикладных программ “непрограммирующим профессионалом”, получила название персонального компьютера, а соответствующий режим использования вычислительной техники - режим персональных вычислений”[7].

Основная цель использования ПЭВМ - формализация профессиональных знаний. Здесь, в первую очередь, автоматизируется рутинная часть работ специалистов, которая занимает более 75% их рабочего времени. Применение ПЭВМ позволяет сделать труд специалистов более творческим, интересным, эффективным. Персональные ЭВМ используются повсеместно, во всех сферах деятельности людей. Новые сферы применения изменили и характер вычислительных работ. Так, инженерно-технические расчеты составляют не более 9%, автоматизация управления сбытом, закупками, управление запасом - 16%, финансово-экономические расчеты -15%, делопроизводство - более 10%, игровые задачи - 8% и т. д.

Причинами стремительного роста индустрии персональных ЭВМ следует считать [41].

• высокую эффективность применения по сравнению с другими классами ЭВМ при малой стоимости (от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов в зависимости от типа и комплектации);

● возможность индивидуального взаимодействия с ПК без каких-либо посредников и ограничений;

● большие возможности по обработке информации (быстродействие - сотни миллионов операций в секунду, емкость памяти: оперативной - единицы и десятки Мбайтов, внешней - сотни Кбайтов, единицы Гбайтов);

● высокую надежность и простоту в эксплуатации;

● возможность расширения и адаптации к особенностям применения;

● наличие программного обеспечения, охватывающего практически все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения;

● простоту использования, основанную на “дружественном” взаимодействии с ПК, с помощью пакетов прикладных программ.

Эффективная работа на ПЭВМ предполагает своевременное обеспечение ее необходимой входной информацией и распространение полученных результатов обработки. Поэтому все ПЭВМ имеют возможность сопряжения через сетевые адаптеры и модемы с каналами связи. Подключение ПЭВМ к вычислительным сетям в еще большей степени повышает эффективность их применения.

ПЭВМ, как и другие типы машин, выпускаются целыми семействами, что позволяет перекрыть достаточно широкий диапазон производительности, обеспечить преемственность в разработках и возможность совершенствования систем обработки данных, построенных на их основе. Современные ПЭВМ строятся на сверхбольших интегральных схемах. Машины типа IBM PC, составляющие почти 80% парка ПЭВМ, комплектуются микропроцессорами Pentium различных модификаций.

Различают младшие, средние и старшие модели ПК. В основу такого деления положены особенности комплектации компьютера и обеспечиваемые этим его возможности.

К младшим моделям относят ПК с ограниченной конфигурацией, умеренной стоимостью, но с широкими возможностями расширения. Средние модели предназначаются для решения более широкого круга задач, а старшие - для обеспечения профессионально-ориентированных и интегрированных автоматизированных рабочих мест.

Одной из основных характеристик ПК является тип используемого в нем микропроцессора. Рынок микропроцессоров очень динамичен. Каждые год-два происходит обновление их основных типов. Так, фирма Intel полностью перешла на выпуск процессоров Pentium MMX, имеющих расширенный состав команд для обработки графической, аудио-, видео - и мультимедийной информации. Микропроцессором начального уровня теперь является Pentium 166 MMX, намечается переход на частоты 233 МГц и выше. Конкурирующие фирмы AMD, Cyrix, Motorola, Hewlett Packard и др. также совершенствуют свои изделия.

Компьютеры оснащаются оперативной памятью 16-32 Мбайта с возможностью расширения до 128 (160) Мбайт, кэш-памятью второго уровня емкостью 256-512 Кбайт, жесткими дисками - до 2 Гбайт и более.

Компьютеры могут иметь высокоскоростные диски CD ROM, сетевые адаптеры, графические адаптеры и другие устройства.

Рассматривая класс ПЭВМ, нельзя не упомянуть о самой простейшей его разновидности - сетевом компьютере (СК), также относящегося к настольным вычислителям. Вполне возможно, что он-в ближайшее время станет еще одним стандартом, объединяющим целый класс компьютеров, который получит массовое производство и распространение.

Прообразом СК можно считать простейшие “немые” терминалы, подключаемые к ЭВМ 2-го и 3-го поколений. Они имели достаточно простую конструкцию (дисплей, клавиатуру, небольшую буферную память и встроенный блок управления). Целью их создания и применения было обеспечение коллективного и удаленного доступа пользователей к вычислительным ресурсам достаточно мощной ЭВМ. Управление ими осуществляла ОС ЭВМ.

В настоящее время в связи с развитием сетей ЭВМ (локальных и глобальных) создание подобных “сетевых приставок” на качественно новой основе становится вновь актуальным. Широкое развитие сетевых технологий позволяет аккумулировать вычислительные мощности и все виды вычислительных услуг. В связи с этим отпадает необходимость каждому пользователю иметь собственные автономные средства обработки. Очень многие из них могут обращаться к вычислительным ресурсам сетей с помощью простейших средств доступа - сетевых компьютеров. Требуемая информация и нужные виды ее обработки будут выполнены серверами - управляющими ЭВМ сети, а пользователи будут получать уже готовые требуемые им результаты обработки. Таким образом, для подобного вида услуг образуется своеобразная ниша, которую должен заполнить сетевой компьютер.

Собственные средства обработки в СК представлены достаточно слабо или вообще отсутствуют. Основу СК составляет весьма скромный по своим возможностям встроенный микропроцессор или блок управления. Очень многие фирмы (Oracle, Sun, Philips, даже IBМ и др.) проявляют интерес к этому новому классу компьютеров и связывают с ним большие надежды. Уже появились первые разработки подобных устройств, но пока еще не выявлены единые принципы их структурного и функционального построения.

В литературе отсутствует и единое их наименование: “тощие” ПК, Inemet - приборы, броузеры. WebPC, Java-терминал, NetComputerи др.

Видимо, понятие “сетевой компьютер” в будущем будет отождествляться с целым спектром моделей, различающихся своими функциональными возможностями. Чаще всего под СК понимают достаточно дешевый компьютер с малой оперативной памятью, с отсутствием жесткого и гибкого дисков и со слабым программным обеспечением. Стоимость СК может быть значительно ниже стоимости ПК стандартной конфигурации.

Предполагается, что данный класс компьютеров найдет широкое распространение среди следующих категорий пользователей: различные фирмы (особенно крупные), учебные заведения и частные потребители.

фирмы, имеющие собственные локальные вычислительные сети, заинтересованы в построении терминалов на СК. Все обычные офисные ПК, рабочие места секретарей, менеджеров, бухгалтеров, журналистов можно перевести на СК. Это примерно на порядок сократит расходы по их техническому и программному оснащению и обслуживанию.

Низкая стоимость СК и удобствоих применения позволяют по-новому решать вопросы компьютеризации образования. С развитием индустрии СК появляется возможность доступа к вычислительным ресурсам всех категорий обучаемых во всех регионах страны.

СК должны найти широкое распространение и у частных пользователей, многие из которых просто незнакомы с вычислительной техникой. Объединение СК с телефонами и телевизорами позволит иначе решать многие информационные задачи: самообучение, электронная почта, доступ к общественно значимым базам данных, презентации, организация культурного обмена и др.

Для формирования и развития индустрии СК необходимо решить следующие проблемы:

● создать языки программирования, не зависимые от особенностей построения СК;

● разработать дешевые и быстродействующие микропроцессоры, составляющие основу СК;

● обеспечить быстрый и легкий вход в глобальные и корпоративные сети;

● создать компактное программное обеспечение для использования СК и приложений для серверов, обслуживающих сети СК.

Самым распространенным языком программирования, обеспечивающим доступ к ресурсам сетей, является язык Java - интерпретационный язык высокого уровня. Его отличительными особенностями являются простота, независимость от аппаратуры и отсутствие связей со сложными операционными системами. Это делает совместимыми СК различных производителей, позволяет управлять ими с общих позиций. Поэтому многие фирмы приобрели лицензии на Java и обеспечивают его поддержку в своих разработках.

Сетевые компьютеры, являясь продолжением аппаратуры сети, не требуют оснащения дорогими и сложными микропроцессорами. Для обеспечения их функций можно использовать более простые схемы, типа “Internet on a сhiр” (“Интернет на чипе”). Подобная продукция может быть представлена десятками фирм.

Для подключения СК в сеть нужны каналы связи. Принципиально возможно использование любых каналов. Наиболее дешевыми, но малоскоростными являются телефонные линии связи. Их пропускная способность составляет до 30 Кбайт/с через аналоговые модемы и в несколько раз больше при переходе к цифровым методам связи. Каждый СК при работе с сетью Должен пользоваться сетевыми ресурсами, а это может вызывать перегруженность линий, обслуживающих большое число СК. Поэтому требуется повышать скорости передачи данных в сетях и качество используемых каналов. Для новых аппаратурных средств сети необходимы компактные управляющие программы и приложения для серверов. Индустрия соответствующего программного обеспечения только начинает свое развитие.