Блогун система покупки продажи постовых и постов
понедельник, 11 мая 2009 г.
понедельник, 13 апреля 2009 г.
Архитектура чипсетов
В обычной мостовой архитектуре чипсет состоит из двух мостов - северного и южного. В северном реализован контроллер памяти, ускоренного графического порта AGP и шины PCI. В южном - АТА (IDE) контроллер для жестких дисков, порты ввода-вывода и некоторые другие контроллеры. Южный мост соединяется с северным с помощью шины PCI (пропускная способность 133 Мб/с), то есть он сам является PCI устройством. Такое решение позволяет, во-первых, ускорить обмен данными между устройствами и процессором, а во-вторых, освободить шину PCI от обслуживания южного моста (контроллер PCI переносится в южный мост). Скоростная шина строится по принципу трансляции ширины в частоту (как в памяти RDRAM), то есть имеет относительно малую ширину (обычно 8 бит) и очень высокую тактовую частоту. Для достижения самой высокой скорости обмена (для серверных чипсетов) шин может быть несколько.
Функции южного моста постоянно расширяются. Для современных южных мостов характерно наличие следующего набора контроллеров: контроллер АТА с поддержкой режима АТА100 со скоростью передачи 100 Мб/с; контроллеры USB (12 Мбит/с) на 4-6 портов (увеличение количества портов призвано скомпенсировать отсутствие устаревшей шины ISA); звуковой контроллер, в том числе с шестиканальным цифровым выходом SP/DIF. Часто добавляются сетевой Ethernet контроллер и контроллер домашних сетей Home PNA. В следующем поколении появится поддержка USB 2.0 со скоростью 480 Мбит/с и, возможно, IEEE 1394 (400 Мбит/с). Пока еще стандартные, но уже устаревшие порты - последовательный и параллельный - зачастую непосредственно в южный мост не включаются, а реализуются на отдельном чипе, присоединяемом к южному мосту по специальной шине LPC (Low Pin Count).
Все современные чипсеты построены по хабовой архитектуре (рис. 1.2).
Основой каждого чипсета являются два хаба - МСН (Memory Controller Hub) и ICH (I/O Controller Hub). Фактически это северный и южный мосты. Соединяются между собой они с помощью специальной 8-разрядной шины HI8 (Hub Interface) с пропускной способностью 266 Мб/с. Кроме них имеются еще Firmware Hub (для размещения BIOS), а также некоторые другие хабы, например Р64Н (64-bit PCI Controller Hub), предназначенный для организации 64-разрядной шины PCI в серверных вариантах чипсетов.
Северный мост МСН содержит контроллеры памяти и порта AGP, а иногда и встроенный графический контроллер (тогда это будет GMCH - Graphics Memory Controller Hub), и уникален для каждого типа чипсета. Южный мост ICH является универсальным и может использоваться совместно с каждым МСН или GMCH.
Связующая логика
Главным компонентом системной платы, полностью задающим фундамент (связку процессор-память) и в значительной степени практическую надстройку, является чипсет - набор контроллеров, через которые осуществляется связь процессора с другими устройствам. Основное требование к чипсету с точки зрения производительности - это обеспечение полного использования пропускной способности процессорной шины и других шин, по которым происходит передача информации, поэтому чипсет не должен являться узким местом системы. Основное требование к чипсету с точки зрения функциональности - это реализация максимального количества функций. То есть в чипсете должно реализовываться управление как можно большим количеством устройств, что способствует снижению стоимости и повышению надежности всей системы.
Чипсет общается с процессором через процессорную шину по соответствующему протоколу, так что для процессоров с разными протоколами системной шины требуются разные чипсеты. По этому признаку современные чипсеты делятся на 3 группы: с поддержкой протокола AGTL+ - для процессоров Pentium III и Celeron, с поддержкой протокола EV-6 - для процессоров Athlon и Duron и с поддержкой 400 МГц шины - для процессора Pentium 4. Все группы чипсетов развиваются практически параллельно и в целом обеспечивают для своих процессоров примерно равные возможности по функциональности. Достижимый же уровень производительности зависит, помимо прочего, от типа поддерживаемой памяти.
Подсистема памяти является наиболее критичной с точки зрения общей производительности. Поэтому желательно использовать память с максимальной пропускной способностью. Однако такое решение не всегда оправдано, так как разные типы памяти отличаются как по доступности, так и по цене. Использование медленной по отношению к процессорной шине памяти приводит к потерям производительности и оправдано только для систем начального уровня вследствие дешевизны. Использование быстрой по отношению к шине памяти не приводит к сколько-нибудь значительному росту производительности, так как начинает сказываться недостаток пропускной способности шины. Поэтому сбалансированное решение, когда пропускная способность памяти соответствует таковой для процессорной шины, является в большинстве случаев предпочтительным.
Однако сейчас практически все новые модели чипсетов рассчитаны уже на более производительную память DDR SDRAM. Для процессоров Athlon и Duron, имеющих быструю шину, это приводит к заметному росту производительности. Для процессоров Pentium III с относительно медленной шиной - к меньшему. Однако и для них это решение оправдано, так как по ценам память DDR SDRAM приближается к обычной SDRAM. Память RDRAM, которая по-прежнему остается весьма дорогой, поддерживает только фирма Intel, имея, по-видимому, целью добиться в конце концов ее широкого распространения и приемлемой цены. Надо отметить, что «многоканальность» и соответственно большую пропускную способность можно организовать и для обычной памяти за счет использования чередования банков памяти (interleaving). И такое решение широко применяется в серверных чипсетах.
Чипсет общается с процессором через процессорную шину по соответствующему протоколу, так что для процессоров с разными протоколами системной шины требуются разные чипсеты. По этому признаку современные чипсеты делятся на 3 группы: с поддержкой протокола AGTL+ - для процессоров Pentium III и Celeron, с поддержкой протокола EV-6 - для процессоров Athlon и Duron и с поддержкой 400 МГц шины - для процессора Pentium 4. Все группы чипсетов развиваются практически параллельно и в целом обеспечивают для своих процессоров примерно равные возможности по функциональности. Достижимый же уровень производительности зависит, помимо прочего, от типа поддерживаемой памяти.
Подсистема памяти является наиболее критичной с точки зрения общей производительности. Поэтому желательно использовать память с максимальной пропускной способностью. Однако такое решение не всегда оправдано, так как разные типы памяти отличаются как по доступности, так и по цене. Использование медленной по отношению к процессорной шине памяти приводит к потерям производительности и оправдано только для систем начального уровня вследствие дешевизны. Использование быстрой по отношению к шине памяти не приводит к сколько-нибудь значительному росту производительности, так как начинает сказываться недостаток пропускной способности шины. Поэтому сбалансированное решение, когда пропускная способность памяти соответствует таковой для процессорной шины, является в большинстве случаев предпочтительным.
Однако сейчас практически все новые модели чипсетов рассчитаны уже на более производительную память DDR SDRAM. Для процессоров Athlon и Duron, имеющих быструю шину, это приводит к заметному росту производительности. Для процессоров Pentium III с относительно медленной шиной - к меньшему. Однако и для них это решение оправдано, так как по ценам память DDR SDRAM приближается к обычной SDRAM. Память RDRAM, которая по-прежнему остается весьма дорогой, поддерживает только фирма Intel, имея, по-видимому, целью добиться в конце концов ее широкого распространения и приемлемой цены. Надо отметить, что «многоканальность» и соответственно большую пропускную способность можно организовать и для обычной памяти за счет использования чередования банков памяти (interleaving). И такое решение широко применяется в серверных чипсетах.
Назначение и структура материнской платы 2
В передней части материнской платы расположены разъемы для подключения кабелей дисководов гибких дисков и любых IDE (Integrated Drive Electronics - Интегрированная электроника дисководов) или EIDE (Enhanced IDE - Усовершенствованная IDE) периферийных устройств, которые вы могли бы поместить внутри системного блока. В правом нижнем углу материнской платы расположены системные часы "реального времени" с автономным питанием от батарей, следящие за датой и временем, когда ваш ПК выключен, и системные часы (таймер), которые определяют время выполнения каждого шага команды (или почти любого другого действия, которое происходит внутри включенного компьютера).
Рядом с процессором расположены разъемы со вставленными в них маленькими печатными платами. На каждой из этих плат смонтированы корпуса интегральных микросхем. Одна из этих плат содержит кэш-память второго уровня (L2), а две другие - подсистему основной оперативной памяти (RAM) данного ПК. Кэш-память размещена на отдельной плате - модуле COASt (Cache On A Stick - "Заначка на палочке"). Оперативная память на современных материнских платах формируется с использованием модулей памяти типа SIMM (Single Inline Memory Module - Модуль памяти "в одну линейку") или модулей памяти типа DIMM (Dual Inline Memory Module - Модуль памяти "в две линейки") или модулей обоих типов одновременно. Материнская плата на рис. 1.1. содержит разъемы для модулей памяти типа DIMM, что типично для самых современных ПК.
Несколько других интегральных микросхем среднего размера обеспечивают основную ROM ПК и служат для хранения базовой системы ввода-вывода (BIOS). Эти чипы ROM BIOS содержат программы начальной загрузки ПК, и к ним обращаются другие программы при использовании ими стандартных методов доступа к другим компонентам ПК.
В тыльной части материнской платы расположены несколько интегральных микросхем и разъемы, которые выходят на заднюю панель ПК. К этим разъемам подключаются/принтер, мышь и клавиатура. Интегральные схемы на материнской плате реализуют для данной машины протоколы обмена последовательного и параллельного портов ввода-вывода, а также интерфейс клавиатуры и специальный "интерфейс мыши", разработанный фирмой IBM для своих компьютеров класса PS/2. Не во все материнские платы ПК встраивается полный набор этих портов и разъемов, хотя разъем для подключения клавиатуры присутствует практически всегда.
Другие большие интегральные схемы на материнской плате содержат микропроцессорный набор, для которого иногда используется название чипсет (chipset), а иногда - связующая логика (glue logic). Эти интегральные схемы используются для передачи информации из одной части материнской платы в другую. Кроме того, они выполняют функцию определения адреса в ROM или в RAM. Затем они выполняют адресацию соответствующей микросхемы или модулей SIMM или DIMM для получения необходимой информации в нужном месте (или в случае RAM это может означать команду чипам или модулям SIMM или DIMM принять информацию для хранения).
И, наконец, по всей материнской плате и нескольким блокам перемычек разбросано множество маленьких соединителей (разъемов) Соединители, маленькие штырьки, с помощью таких же Маленьких разъемов соединяются проводами с индикаторами и переключателями на передней панели, с дисковыми устройствами, устройствами, установленными в соответствующих отсеках, и с блоком питания.
Назначение и структура материнской платы
Объединяющим звеном в компьютере, включающим процессор, память, всевозможные устройства расширения для всех этих компонентов является системная плата, на которой располагаются процессор и обслуживающие его контроллеры, память, слоты расширения системной шины, контроллеры внешних устройств. Системная плата задает, с одной стороны, фундаментальные параметры компьютера (тип процессора и памяти), определяющие возможный уровень производительности, а с другой - практические (форм-фактор, количество слотов расширения, наличие интегрированных устройств), определяющие потребительские свойства и возможную сферу применения.
Печатная плата, которая служит основой структуры ПК, называется материнской платой. (Если она не содержит разъемов для подключения других печатных плат, то с технической точки зрения она называется главной или системной платой. Этот термин может использоваться применительно к основной печатной плате любого ПК, но, поскольку почти все эти платы имеют разъемы для подключения других печатных плат, термин материнская плата получил большее распространение для обозначения этого элемента, даже в тех относительно редких случаях, когда плата является исключительно системной.)
Материнская плата, как правило, содержит несколько интегральных микросхем (чипов), которые обеспечивают определенные функциональные аспекты ПК, однако степень интеграции функциональных возможностей ПК в отдельных микросхемах будет существенно зависеть от изготовителя и модели. Но, независимо от других конструктивных особенностей, главной задачей материнской платы является осуществление связей между другими функциональными компонентами ПК. Для этого предусмотрены специальные разъемы, в которые можно вставить другие компоненты. Некоторые из них (те, в которые вставляются другие печатные платы) называются разъемами системной шины, или слотами расширения, поскольку вставка карт расширения в эти разъемы является наиболее распространенным способом подключения к системной шине ПК (через эти разъемы карты расширения осуществляют взаимодействие с материнской платой). Название остальных разъемов зависит от их функционального назначения. На рис.1.1 показана материнская плата настольного ПК, рассматриваемого в качестве примера.
На этой плате, как и на многих других расположен центральный процессор, CPU. Центральный процессор представляет собой большую интегральную микросхему, несущую на себе основную часть функциональной нагрузки ПК и управляющую большей частью остальной его деятельности. В большинстве современных ПК эта интегральная микросхема скрыта под большим радиатором, который представляет собой ребристый объект и правом верхнем углу рисунка. (Радиатор служит для эффективного отвода тепла, вырабатываемого центральным процессором, предохраняя его, тем самым от перегрева.)
Длинные прямоугольные объекты в верхней левой части рисунка представляют собой слоты расширения (разъемы системной шины). На этой материнской плате расположены три разъема шины PCI (меньшие по размеру белые разъемы) и три разъема шины ISA (Industry Standard Architecture - Стандартная промышленная архитектура). Карты расширения, которые могут вставляться в эти разъемы системной шины, позволяют объединять в одном ПК множество разнородных компонентов.
Печатная плата, которая служит основой структуры ПК, называется материнской платой. (Если она не содержит разъемов для подключения других печатных плат, то с технической точки зрения она называется главной или системной платой. Этот термин может использоваться применительно к основной печатной плате любого ПК, но, поскольку почти все эти платы имеют разъемы для подключения других печатных плат, термин материнская плата получил большее распространение для обозначения этого элемента, даже в тех относительно редких случаях, когда плата является исключительно системной.)
Материнская плата, как правило, содержит несколько интегральных микросхем (чипов), которые обеспечивают определенные функциональные аспекты ПК, однако степень интеграции функциональных возможностей ПК в отдельных микросхемах будет существенно зависеть от изготовителя и модели. Но, независимо от других конструктивных особенностей, главной задачей материнской платы является осуществление связей между другими функциональными компонентами ПК. Для этого предусмотрены специальные разъемы, в которые можно вставить другие компоненты. Некоторые из них (те, в которые вставляются другие печатные платы) называются разъемами системной шины, или слотами расширения, поскольку вставка карт расширения в эти разъемы является наиболее распространенным способом подключения к системной шине ПК (через эти разъемы карты расширения осуществляют взаимодействие с материнской платой). Название остальных разъемов зависит от их функционального назначения. На рис.1.1 показана материнская плата настольного ПК, рассматриваемого в качестве примера.
На этой плате, как и на многих других расположен центральный процессор, CPU. Центральный процессор представляет собой большую интегральную микросхему, несущую на себе основную часть функциональной нагрузки ПК и управляющую большей частью остальной его деятельности. В большинстве современных ПК эта интегральная микросхема скрыта под большим радиатором, который представляет собой ребристый объект и правом верхнем углу рисунка. (Радиатор служит для эффективного отвода тепла, вырабатываемого центральным процессором, предохраняя его, тем самым от перегрева.)
Длинные прямоугольные объекты в верхней левой части рисунка представляют собой слоты расширения (разъемы системной шины). На этой материнской плате расположены три разъема шины PCI (меньшие по размеру белые разъемы) и три разъема шины ISA (Industry Standard Architecture - Стандартная промышленная архитектура). Карты расширения, которые могут вставляться в эти разъемы системной шины, позволяют объединять в одном ПК множество разнородных компонентов.
Общие требования, предъявляемые к современным вычислительным системам
Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.
Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому, собственно, на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей.
Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.
Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.
Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. Одной из основных задач при построении масштабируемых систем является минимизация стоимости расширения компьютера и упрощение планирования. В идеале добавление процессоров к системе должно приводить к линейному росту ее производительности. Однако это не всегда так. Потери производительности могут возникать, например, при недостаточной пропускной способности шин из-за возрастания трафика между процессорами и основной памятью, а также между памятью и устройствами ввода/вывода. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач.
Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но зависит от заложенных свойств программного обеспечения. Масштабируемость программного обеспечения затрагивает все его уровни от простых механизмов передачи сообщений до работы с такими сложными объектами как мониторы транзакций и вся среда прикладной системы. В частности, программное обеспечение должно минимизировать трафик межпроцессорного обмена, который может препятствовать линейному росту производительности системы. Аппаратные средства (процессоры, шины и устройства ввода/вывода) являются только частью масштабируемой архитектуры, на которой программное обеспечение может обеспечить предсказуемый рост производительности. Важно понимать, что простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.
Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить однако, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений архитектуру и способы организации вычислительных систем.
В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется прежде всего тем, что для конечного пользователя в конце концов важно программное обеспечение, позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы. Переход от однородных сетей программно совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть: из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов - мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.
Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.
Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому, собственно, на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей.
Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.
Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.
Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. Одной из основных задач при построении масштабируемых систем является минимизация стоимости расширения компьютера и упрощение планирования. В идеале добавление процессоров к системе должно приводить к линейному росту ее производительности. Однако это не всегда так. Потери производительности могут возникать, например, при недостаточной пропускной способности шин из-за возрастания трафика между процессорами и основной памятью, а также между памятью и устройствами ввода/вывода. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач.
Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но зависит от заложенных свойств программного обеспечения. Масштабируемость программного обеспечения затрагивает все его уровни от простых механизмов передачи сообщений до работы с такими сложными объектами как мониторы транзакций и вся среда прикладной системы. В частности, программное обеспечение должно минимизировать трафик межпроцессорного обмена, который может препятствовать линейному росту производительности системы. Аппаратные средства (процессоры, шины и устройства ввода/вывода) являются только частью масштабируемой архитектуры, на которой программное обеспечение может обеспечить предсказуемый рост производительности. Важно понимать, что простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.
Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить однако, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений архитектуру и способы организации вычислительных систем.
В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется прежде всего тем, что для конечного пользователя в конце концов важно программное обеспечение, позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы. Переход от однородных сетей программно совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть: из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов - мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.
Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.
Основные типы ЭВМ
Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего - "дружественные пользовательские интерфейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.
Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности систем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".
Современный рынок "персональных рабочих станций" не просто определить. По сути он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров и мейнфреймов, которые поддерживали работу настольных терминалов с ограниченным интеллектом. По мере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX) стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.
X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-терминалов хотели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в многооконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали доступными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция применения "подчиненных" X-терминалов, которые используют рабочую станцию в качестве локального сервера.
Х-терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной системе, которая поддерживает стандарт X-Windows. Более того, локальная вычислительная мощь X-терминала обычно используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере (сервере). Вывод такого удаленного приложения просто отображается на экране X-терминала.
Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес-системы, включающие системы управления базами данных и обработки транзакций, крупные издательские системы, сетевые приложения и системы обслуживания коммуникаций, разработку программного обеспечения и обработку изображений все более настойчиво требуют перехода к модели вычислений "клиент-сервер" и распределенной обработке. В распределенной модели "клиент-сервер" часть работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер (в общем случае клиентская и пользовательская части могут работать и на одном компьютере). Существует несколько типов серверов, ориентированных на разные применения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).
С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер).
Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими организации двухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции, и модели, построенные по блочно-модульному принципу и не требующие специальных помещений и кондиционеров.
Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf и некоторые другие, но ведущая роль принадлежит безусловно компании IBM. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины ряда ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы.
В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в терминологии IBM - селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.
Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности систем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".
Современный рынок "персональных рабочих станций" не просто определить. По сути он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров и мейнфреймов, которые поддерживали работу настольных терминалов с ограниченным интеллектом. По мере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX) стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.
X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-терминалов хотели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в многооконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали доступными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция применения "подчиненных" X-терминалов, которые используют рабочую станцию в качестве локального сервера.
Х-терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной системе, которая поддерживает стандарт X-Windows. Более того, локальная вычислительная мощь X-терминала обычно используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере (сервере). Вывод такого удаленного приложения просто отображается на экране X-терминала.
Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес-системы, включающие системы управления базами данных и обработки транзакций, крупные издательские системы, сетевые приложения и системы обслуживания коммуникаций, разработку программного обеспечения и обработку изображений все более настойчиво требуют перехода к модели вычислений "клиент-сервер" и распределенной обработке. В распределенной модели "клиент-сервер" часть работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер (в общем случае клиентская и пользовательская части могут работать и на одном компьютере). Существует несколько типов серверов, ориентированных на разные применения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).
С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер).
Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими организации двухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции, и модели, построенные по блочно-модульному принципу и не требующие специальных помещений и кондиционеров.
Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf и некоторые другие, но ведущая роль принадлежит безусловно компании IBM. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины ряда ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы.
В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в терминологии IBM - селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)
