По способу организации обмена информацией

• ЭВМ с шинной организацией

В этой схеме все устройства симметрично подсоединяются к одному каналу, называемому общей шиной. Симметрия подключения гарантирует свободное подключение новых устройств, т.е. система имеет теоретически неограниченное развитие.

Рис. 4.4. Структура ЭВМ с шинной организацией

• ЭВМ с канальной организацией

В этой схеме операции обмена данными с внешними устройствами организуются через специализированный узел – канал ввода-вывода. Благодаря этому можно организовывать обработку информации параллельно с вводом-выводом.

Ввод - вывод

Рис.4.5. Структура ЭВМ с канальной организацией

• ЭВМ с перекрёстной коммутацией

Идея структурной организации таких ЭВМ заключается в том, что все связи между узлами организуются с помощью специального устройства – коммутирующей матрицы. Она может связывать между собой любую пару узлов, причём таких пар может быть сколь угодно – связи не зависят друг от друга. В такой схеме нет конфликтов из-за связей, есть конфликты из-за ресурсов. Возможность одновременной связи нескольких пар устройств позволяет достичь очень высокой производительности комплекса.

КМ

КМ – коммутирующая матрица

Рис.4.6. Структура ЭВМ с перекрёстной коммутацией

• ЭВМ с распределёнными функциями

Архитектура с распределёнными функциями является основной идеей японского поколения ЭВМ пятого поколения. В настоящее время эта идея осталась нереализованной. Суть идеи заключается в том, что обработка информации распределяется по «интеллектуальным» периферийным устройствам. Переход от ЭВМ четвёртого поколения к ЭВМ пятого поколения намечалось осуществить не за счёт существенного изменения элементной базы (как было ранее), а за счёт резкого качественного изменения сложности и интеллектуальности различных компонент ЭВМ.

• ЭВМ с конвейерной организацией

Здесь обрабатывающее устройство разделяется на последовательно включенные операционные блоки, каждый из которых специализирован на выполнение строго определённой части операции. В результате образуется своего рода конвейер обработки и за счёт этого повышается производительность системы.

Исходные данные

Y 1

Y 2

……

Y N

Результат

Рис.4.7. Структура ЭВМ с конвейерной организацией

2. По назначению:

• универсальные (общего назначения);

• проблемно-ориентированные;

• специализированные.

3. По назначению, размерам и функциональным возможностям:

- Сверхбольшие (супер-ЭВМ) и Большие ЭВМ (Mainframe) Самые мощные вычислительные системы, интенсивно развивающиеся в настоящее время. Основные направления применения – решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информацией, работа с большими базами данных. Среди наиболее актуальных направлений их использования специалистами отмечается использование в качестве больших серверов вычислительных сетей:

• Малые ЭВМ (мини - ЭВМ) – получили широкое распространение в начале 70-х годов прошлого века когда возникла необходимость приблизить компьютер к пользователю. Надёжные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры. Они устанавливаются в организациях, где применение больших ЭВМ не выгодно;

• Микро ЭВМ, к числу которых относятся ПЭВМ, которые предназначены для автономной (индивидуальной) работы пользователя в диалоговом режиме. Среди них можно выделить: стационарные (настольные) и переносные. Они бывают:

* Бытовыми ПЭВМ;

* ПЭВМ общего назначения – для решения задач научно-технического и экономического характера, а также для обучения и тренировки.

* Профессиональные ПЭВМ – используются в научной сфере для решения сложных производственных и информационных задач, где требуется высокое быстродействие, эффективная передача больших массивов информации, достаточно большая ёмкость оперативной памяти.

Большие ЭВМ. Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainframe). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет до многих десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычисли­тельные центры, включающие в себя несколько отделов или групп (рис. 4.8).

Центральный процессор - основной блок ЭВМ, в котором непосредственно и про­исходит обработка данных и вычисление результатов. Обычно центральный процессор представляет собой несколько стоек аппаратуры и размещается в отдельном помеще­нии, в котором соблюдаются повышенные требования по температуре, влажности, защищенности от электромагнитных помех, пыли и дыма.

Группа системного программирования занимается разработкой, отладкой и внедре­нием программного обеспечения, необходимого для функционирования самой вычислительной системы. Работников этой группы называют системными програм­мистами. Они должны хорошо знать техническое устройство всех компонентов ЭВМ, поскольку их программы предназначены в первую очередь для управления физическими устройствами. Системные программы обеспечивают взаимодействие программ более высокого уровня с оборудованием, то есть группа системного про­граммирования обеспечивает программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы.

Группа прикладного программирования занимается созданием программ для выпол­нения конкретных операций с данными. Работников этой группы называют при­кладными программистами. В отличие от системных программистов им не надо знать техническое устройство компонентов ЭВМ, поскольку их программы работают не с устройствами, а с программами, подготовленными системными программистами. С другой стороны, с их программами работают пользователи, то есть конкретные испол­нители работ. Поэтому можно говорить о том, что группа прикладного программи­рования обеспечивает пользовательский интерфейс вычислительной системы.

Рис.4.8. Структура современного вычислительного центра