Виды ЭВМ. 
Виды электронно-вычислительных машин. 
Харакеристика беспроводных каналов передачи данных

В настоящие время в зависимости от производительности и стоимости вычислительного оборудования выделяют несколько типов ЭВМ и ВС. В их список в порядке возрастания производительности входят персональные компьютеры (ПК), рабочие станции (WSWorkstations), серверы, мэйнфреймы и суперкомпьюторы.

Наибольшее распространение в САПР получили ПК, рабочие станции и серверы.

Персональный компьютер состоит из микропроцессора, оперативной и кэш-памяти, накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера), видеоадаптера (видеокарты) дисковода для СD ROM, звуковой и видеосистемы для реализации мультимедиа, шин, блока питания. В некоторых моделях ПК сохраняется накопитель на гибких (НГМД) магнитных дисках. В ПК имеются слоты расширения для размещения дополнительных устройств, таких как сетевой контролер или модем.

Процессор, оперативная, и кеш-память расположены на системной плате, называемой также материнской платой.

Интерфейс между процессором и внешними устройствами осуществляется с помощью шин и набора устанавливаемых на системной плате специальных микросхем, называемом чип сетом (Chipset). Системная шина осуществляет обмены данными между процессором и кеш-памятью второго уровня и через системный контроллер с оперативной памятью. Системный контроллер служит для связи системной шины и шины расширения. В качестве шины расширения в современном ПК используют шину PCI (Peripheral Component Interconnect). Шину PCI применяют для связи с быстродействующими устройствами компьютера, к числу которых относится видеоадаптер, сетевую карту, сканер и некоторые другие устройства.

Шина AGP (Accelerated Graphics Port) представляет собой канал передачи данных между видеокартой и оперативной памятью .

Шина ISA (Industry Standard Architecture) — стандартная шина для подключения медленных устройств ввода-вывода. Происходит постепенная передача функций ISA новым шинам USB или 1394. С помощью этих шин подключают такие внешние устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, флеш-память.

Внешние накопители (винчестер, магнитные диски, CD-ROM) подключают к шине PCI через микросхему мост с помощью контроллеров накопителей. Обычно контроллеры размещены на системной плате, а сами дисководы подключают к плате с помощью имеющихся на ней разьёмов.

Видео карта включает видеопамять и видео процессор, используемый для разгрузки центрального процессора при выполнении определённых графических операций.

На системной плате размещен также блок BIOS (Basic Input/Output System).Этот блок выполняет функции хранения параметров конфигурации ПК, аппаратных драйверов и программы POST, которая при включении компьютера проверяет работоспособность его устройств.

Рабочая страница-вычислительная система, ориентированная на решение задач определённого приложения в АС. Исторически первые рабочие страницы были созданы именно для решения сложных инженерных задач в системах автоматизированного проектирования. Поэтому к ним предъявлялись повышенные требования производительности, надёжности, емкости памяти. Высокая производительность достигается за счет использования многопроцессорных структур, В том числе специальных графических процессоров, что увеличивает стоимость аппаратуры.

В наиболее мощных рабочих станциях в качестве основных обычно используют высокопроизводительные микропроцессоры с сокращенной системой команд (с RISC-архитектурой), работающие под управлением одной из разновидностей операционной системы Unix. В менее мощных чаще используются технологии Wintel (т. е. Микропроцессоры Intel и операционные системы Windows). Графические процессоры выполняют такие операции, как, например, растеризацияпредставление изображения в растровой форме для её визуализации, перемещение, вращение, маштабирование, удаление скрытых линий и т. п.

Серверы в вычислительных системах выполняют функции, связанные с обслуживанием всех узлов сети. По функциональному назначению различают серверы файловые, баз данных, коммутационные, приложений и т. п. Файловые серверы и серверы баз данных содержат данные, разделяемые многими клиентскими узлами. Коммутационные серверы обеспечивают информационное взаимодействие узлов в вычислительных сетях. Серверы приложений выполняют трудоёмкие вычисления по прикладным программам в соответствии с запросами клиентов.

Серверы, как правило, должны обладать большим быстродействием, надежностью и во многих случаях увеличенной ёмкостью памяти по сравнению с компьютерами в клиентских узлах. Поэтому серверы обычно являются векторными или многопроцессорными вычислительными системами.

Типичный векторный компьютер включает в свой состав скалярный процессор целочисленной арифметики, функциональные блоки для операций сложения и умножения чисел с плавающей точкой, векторный процессор и общую память.

Многопроцессорная вычислительная система состоит из одного и более вычислительных узлов. При этом каждый узел представляет собой вычислительную систему, работающую под управлением одной операционной системы и состоящей из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти и системы ввода-вывода.

Процессоры в матричных многопроцессорных системах образуют некоторую сеточную структуру. Один из процессоров осуществляет управление функции. Остальные процессоры одновременно должны выполнять одну и туже операцию, поэтому не любой вычислительный процесс может быть эффективно реализован на компьютере этого класса. Следовательно, матричные системы, как правило, являются специализированными. Примером могут быть сигнальные процессоры, компьютеры для статических расчетов по методу МонтеКарло и т. п.

Большая степень универсальности присуща многопроцессорным векторным ЭВМ и симметричным многопроцессорным системам (SMPSymmetric Multiprocessor). Один узел SMP-системы содержит два и более одинаковых процессоров, имеющих равноправный доступ к другим ресурсам узла. Наличие общей разделяемой оперативной памяти упрощает выполнение программ, ранее разработанных для однопроцессорных ЭВМ. Поскольку с увеличением числа процессоров существенно возрастают сложности обеспечения их связи между собой и с общей памятью, SMP-системы имеют ограничения по числу используемых процессоровузел обычно включает единицы, реже десятки процессоров.

В последнее время получают распространение так называемые серверы-лезвия (Blade Servers), отличающийся компактным конструктивным исполнением. В отличие от обычных серверов, построенных по принципу «один корпусодна системная плата», в серверах-лезвиях несколько системных плат совместно используют общий корпус, блок питания, общие вентиляторы и кабельные соединения. Совместное использование компонентов обеспечивает значительную экономию эффективность аппаратурного обеспечения. Меньшее число компонентов повышает надежность серверов, а плотность их расположения позволяет упростить их обслуживание.

Мейнфреймами называют большие ЭВМ. Высокая производительность и большая емкость памяти обеспечивает решение сложных проблем, позволяют использовать такие компьютеры в качестве центрального узла ВС, управляющего работой многих простых терминалов. Однако по значению отношения производительность /цена мейнфреймы обычно заметно уступают предшественникам типа ВС. В настоящие время их использование весьма ограничено.

Компьютеры, характеризуемые наибольшими значениями производительности и цены среди других типов ЭВМ и ВС, относятся к категории суперкомпьютеров. Очевидно, что суперкомпьютеры-это уникальные вычислительные системы, обычно используемые в научных и образовательных учреждениях для решения наиболее сложных научноисследовательских задач.

Мощные серверы и многие суперкомпьютеры выполняют в виде вычислительных кластеров.

Кластерраспределённая вычислительная система, собранная из имеющихся на рынке компонентов, объединённых для решения сложных задач. Кластеры предназначены для создания высокопроизводительных и надежных систем с использованием стандартных структурных компонентов. Они обеспечивают более эффективное отношение цена/производительность, чем мейнфреймы или уникальные суперкомпьютеры, имеют более высокую отказоустойчивость (поскольку выход из строя одного сервера или его компонента не приводит к отказу всей системы), а также лучшие показатели маштабируемости, поскольку они построены на основе стандартных структурных компонентов, наращивание ресурсов происходит сравнительно просто и экономично.

Кластеры являются воплощением идеи использования совокупной производительности компьютеров для решения сложных задач, требующих больших вычислительных ресурсов. Другие направления реализации этой идеи-применение технологии grid, основанной на более полном использовании свободных сетевых вычислительных ресурсов. Технология grid позволяет объединять свободные ресурсы процессоров и устройств хранения данных и использовать их совместно в глобальной сети серверов, обеспечивая распределенную параллельную обработку данных.