Вычислительная система — это комплекс взаимосвязанных электронных вычислительных машин (ЭВМ), периферийных устройств и программного обеспечения, которые предназначены для сбора, сохранения, обработки и перераспределения информационных данных.
Введение
Электронные вычислительные машины, изобретённые примерно в середине двадцатого века, проделали в своём развитии стремительный путь, который был отмечен сменой нескольких поколений ЭВМ. Этот процесс развития характеризуется следующей совокупностью определённых закономерностей:
- За всё время существования и развития электронных вычислительных систем доминирующей является классическая структурная организация ЭВМ (структура фон Неймана), основанная на методиках последовательных вычислительных процессов.
- Главным направлением усовершенствования ЭВМ стало непрерывное наращивание быстродействия (производительности) и интеллектуального уровня вычислительных систем.
- Усовершенствование ЭВМ реализовывалось по всему основному комплексу направлений, а именно, в области элементно-конструкторской базы, структурно-аппаратных решений, системно-программного и пользовательского, алгоритмического уровней.
- На сегодняшний день существует определённый кризисный момент в классической структурной организации ЭВМ, сопряжённый с исчерпанием всего идейного набора, связанного с последовательным счётом. Совокупность возможностей микроэлектроники тоже не является безграничной, достижение границ возможностей ощущается и в этой сфере.
Дальнейший последовательный прогресс вычислительных систем очевидно должен быть связан с использованием параллельных вычислений, а также с построением систем на многопроцессорной основе и сетей, соединяющих значительное число мощных ЭВМ или (и) самостоятельных процессоров. Тут прослеживаются огромнейшие возможности по усовершенствованию вычислительного оборудования. Однако необходимо заметить, что при явных и заметных достижениях в сфере параллельных вычислений до текущего момента так и нет единой теоретической базы в этом вопросе.
Классификация вычислительных систем
Термин «вычислительная система» зародился в шестидесятых годах прошлого века при реализации третьего поколения ЭВМ. Это был период перехода к новой элементной базе, а именно, к интегральным микросхемам. Как следствие, появились новые технические решения, такие как, подразделение процессов информационной обработки и ввода и вывода информации, а также возможность множественного доступа и коллективного использования вычислительных мощностей во времени и пространстве. Отражением данных новшеств и стал термин «вычислительная система».
Вычислительной системой является набор связанных взаимно и способных взаимодействовать между собой ЭВМ или процессоров, периферийных устройств и программного обеспечения, предназначенный для сбора, сохранения, переработки и перераспределения информационных данных. Главной отличительной чертой вычислительных систем относительно ЭВМ, считается присутствие в них целого комплекта вычислительных устройств, осуществляющих параллельную информационную обработку.
Реализация вычислительных систем преследовала следующие главные цели:
- Возрастание показателей производительности системы, вызванное ускорением процессов информационной обработки.
- Рост надёжности и достоверности вычислительных процессов.
- Возможность предоставлять пользователям дополнительные сервисные услуги.
Основными факторами, используемыми при реализации вычислительных систем, являются следующие принципы:
- Обеспечение возможности работать различных режимах.
- Реализация модульной структурной организации аппаратных и программных средств, что обеспечивает возможность совершенствования и модернизации вычислительной системы без значительных её модификаций.
- Обеспечение унификации и стандартизации решений в технической и программной сферах.
- Соблюдение иерархии при организации управления операциями.
- Обеспечение возможности адаптации, самонастройки и самоорганизации вычислительных систем.
- Предоставление необходимого пользователям сервисного набора при осуществлении вычислительных процессов.
Сегодня имеется уже значительный практический опыт в проектировании и эксплуатации вычислительных систем самых разных предназначений. Такие системы имеют значительные отличия между собой по своим возможностям и параметрам. Отличия начинаются уже с уровня структурной организации. Структурой вычислительной системы является набор составляющих компонентов, а также из связи. Компонентами вычислительных систем могут быть отдельные ЭВМ, а также процессоры. В вычислительных системах, которые относятся к классу больших систем, могут рассматриваться структурные организации технических, программных средств, управляющих структур и так далее.
Известно значительное число признаков, по которым могут классифицироваться вычислительные системы:
- Классификация по целевому предназначению и исполняемым функциям.
- Классификация по типу и количеству ЭВМ или процессоров.
- Классификация по архитектурной организации системы.
- Классификация по возможным режимам работы.
- Классификация по методикам управления системными компонентами.
- Классификация по уровню разобщённости компонентов системы.
Тем не менее, главными из этих признаков считаются признаки структуры и функционального набора вычислительных систем.
По своему предназначению вычислительные системы делятся на:
- Универсальные вычислительные системы.
- Специализированные вычислительные системы.
Универсальные системы предназначены для использования при решении самых разных задач. Специализированные вычислительные системы имеют ориентацию на разрешение узкого класса проблем.
