Компьютеры по виду вычислительного процесса

Классификация компьютеров по виду вычислительного процесса

По организационным методам выполнения процесса вычислений электронные вычислительные машины можно разделить на следующие виды:

• Однопроцессорные. То есть это такие компьютеры, которые оснащены одним процессором, и он выполняет все действия в процессе вычислений, а также управляет блоками ввода и вывода информационных данных.
• Мультипроцессорные. Такие компьютеры имеют в своём составе более одного процессора. Между ними распределяются все работы по процессам вычислений и организации управления блоками ввода и вывода информационных данных.

Кроме того, существует классификация по очерёдности выполнения вычислений:

• Последовательные. Электронные вычислительные машины работают в режиме одной программы. То есть такой компьютер способен выполнять одновременно не более одной программы и все его мощности применяются только этой программой.
• Параллельные. Это компьютеры, которые способны одновременно выполнять более одной программы пользователя. Среди выполняемых программ производится распределение ресурсных возможностей, что позволяет выполнять эти программы параллельно.

Главные типы вычислительных процессов

Можно разделить все процессы вычислений на три основных типа:

1. Линейные вычислительные процессы.
2. Процессы с ветвлениями.
3. Циклические вычислительные процессы.

Эти типы могут сформировать линейную композицию управляющих канонических структур, чтобы выбрать решение. Можно сказать, что все программы можно написать при помощи вышеперечисленных типов структур. Процесс вычислений считается линейным, если каждый этап при вычислениях исполняется строго в линейной очерёдности, в которой они записаны, то есть соблюдается естественный порядок.

Процесс вычислений с ветвлениями (ветвящийся) образуется, если согласно исходным данным или по результатам уже выполненных вычислений, он развивается далее по какому-то одному из множества возможных сценариев (направлений). Каждое направление обозначается как отдельная ветка вычислительного процесса. Определение необходимой ветки выполняется путём проверки заданных условий, которые могут быть параметрами начальных данных или результатами уже сделанных расчётов. Кроме этого, есть ещё один вариант выбора ветви, который заключается в выборе ветви по рассчитанному результату какой-либо формулы. То есть выбирается дальнейший путь вычислений не из критериев истинно или ложно, а просто рассчитывается.

При формировании структуры (алгоритма) выполнения некоторых задач нередко применяется повторное выполнение какого-либо этапа процесса вычислений. Эти, выполняемые повторно, элементы вычислительного процесса с соблюдением требуемых условий называются циклами, а процессы вычислений с такими повторяющимися элементами, называются циклическими. Повторные выполнения могут продолжаться, пока выполняются изначально сформированные условия их работы. Кроме того, существует два типа циклов, которые отличаются условиями ограничений количества повторов:

• Циклические процессы с заданным изначально числом повторов.
• Циклические итерационные процессы. То есть процессы, в которых для определения следующего значения функции применяется её ранее вычисленное значение по заданной формуле, и процесс длится пока не будет достигнута необходимая точность. Циклы также могут быть простыми и сложными (с внутренним вложением циклов).

Классификация вычислительных систем

Есть достаточно много критериев классификации вычислительных систем:

1. По их основному предназначению можно выделить:

   • Универсальные вычислительные системы. Предназначены для решения задач самого разного направления.
   • Специализированные вычислительные системы. Нацелены на достаточно узкую область проблем, подлежащих разрешению.

2. По основной структуре организации вычислительные системы подразделяются на:

   • Многомашинные вычислительные системы.
   • Мультипроцессорные вычислительные системы.

Сначала исторически появились вычислительные системы многомашинные, которые различались между собой по способу выполнения коммуникаций между электронными вычислительными машинами всего комплекса. Компьютеры могут быть расположены в непосредственной близости друг от друга, но могут находится и на значительном удалении. При этом каждая электронная вычислительная машина системы функционирует под своей операционной системой. Но так как передача информационных данных между компьютерами осуществляется по командам операционных систем, работающих совместно друг с другом, то динамика обменных процедур становится хуже, поскольку необходимо время, чтобы согласовать работу операционных систем. Передача информации между компьютерами многомашинной вычислительной системы может выполняться на уровне:

• Процессора компьютера.
• Ячеек оперативной памяти.
• Внешних каналов связи.

Если выполняется обмен данными на уровне процессоров, то информация передаётся через специальную регистровую память процессора и для этого необходимо, чтобы операционная система была оснащена достаточно сложным специальным программным обеспечением. Коммуникации на основе оперативной памяти заключаются в программной организации общего адресного пространства, что существенно менее сложно, но тоже необходима некоторая модернизация операционной системы. Применение внешних каналов связи, с точки зрения организации, выполняется самым простым способом и достигается наружными относительно операционной системы программами драйверов, которые обеспечивают доступ связных каналов одного компьютера к внешним устройствам другого.