Классификация персональных компьютеров

1.

2.

Вариантов использования персонал
ьных компьютеров (ПК) в професси
ональной деятельности может быть
множество, и в зависимости от целе
й и решаемых задач для автоматиза
ции рабочего места специалиста вы
бирается определенный тип компь
ютера.

3. Все компьютеры можно разделить на:

Все компьютеры можно раздел
ить на:
• базовые настольные ПК – универсальны
е настольные ПК;
• мобильные компьютеры – карманные (р
учные) и блокнотные, или планшетные, П
К (ноутбуки), а также носимые (надеваемы
е) компьютеры и телефоны-компьютеры;
• специализированные ПК – сетевые комп
ьютеры, рабочие станции и серверы высок
ого уровня;
• суперкомпьютерные системы.

4. Базовые настольные ПК – универсальные настольные ПК;

Базовые настольные ПК – унив
ерсальные настольные ПК;
• красиво набирать тексты рефератов, а та
кже любые другие тексты, бланки и дог
оворы;
• делать различные расчеты, рисовать, сл
ушать музыку и смотреть cynepDVD-фи
льмы;
• обмениваться посланиями по электронн
ой почте или прогуливаться по всемирн
ой сети Интернет.

5.

• Обычный настольный персональный компьюте
р состоит из системного блока, монитора, клав
иатуры и мыши. Самая важная часть компьюте
ра – системный блок, содержащий процессор и
оперативную память, жесткий диск, или винче
стер, дисковод , CD-ROM и несколько так назы
ваемых портов (СОМ, LTP, USB – port) – плат,
снабженных разъемами для присоединения к к
омпьютеру дополнительных устройств: для пе
чати – принтера, для связи с другими компьют
ерами – модема, для ввода изображений в комп
ьютер – сканера и некоторых других устройств
.

6. Персональный компьютер

7. Мобильные компьютеры

Блокнотные компьютеры
Все, кому нужен компьютер на каждый де
нь на работе и дома, несомненно, выбер
ут блокнотный (планшетный) ПК (noteb
ook). Ноутбук – это полноценный перен
осной компьютер небольших габаритны
х размеров и малой массы.

8. Ноутбук

9. Айпад

10.

Планшет

11. Нетбук

12.

Нетбук

13.

Карманные ПК
Попытка сжать настольный компьютер д
о размеров плитки шоколада дала рожде
ние новому классу компьютеров – карма
нным персональным компьютерам (КП
К).

14.

Карманный ПК

15.

• КПК имеет размеры электронной записной кн
ижки и массу около 300 г, операционную сист
ему, подходящую для работы полноценного п
рограммного обеспечения – текстового редакт
ора, табличного процессора, игр, баз данных,
деловой графики. Компьютеры снабжены мон
охромным или цветным жидкокристаллическ
им экраном. Имеется возможность подключен
ия разнообразных внешних устройств, как тра
диционных (модем, принтер), так и специальн
ых (сканер штрих-кода, сотовый телефон).

16.

• Создатели карманных компьютеров
отказались от клавиатуры, заменив
ее на перьевой ввод. Ввод данных н
а КПК без клавиатуры осуществляе
тся с помощью стило (пера), которо
е обычно имеет форму цилиндра с р
езиновым наконечником.

17.

Компьютеры-телефоны
Эти устройства достаточно удобны. Можн
о звонить по телефонам, занесенным в з
аписную книжку, а также использовать
все возможности карманных компьютер
ов. Если позволяет тарифный план, то м
ожно работать с Интернетом.

18.

Компьютеры-телефоны

19.

Компьютеры-телефоны

20.

Носимые персональные компьютеры (
НПК)
Человек с НПК чем-то напоминает кинош
ного Робокопа: на поясе – коробочка пр
оцессорного модуля, к предплечью прис
тегнуты небольшая клавиатура и манип
улятор, на голове закреплены дисплей и
наушник с микрофоном.

21.

Носимые персональные
компьютеры

22. Специализированные ПК

Сетевые компьютеры, предлагаемые ко
мпаниями не располагают локальной ди
сковой памятью и поэтому зависят от се
ти и серверов. Сетевые компьютеры и с
ервер приложений управляются собстве
нной фирменной ОС, которая отличаетс
я от Windows, но в которой можно запус
кать Windows-приложения.

23.

Специализированные ПК

24.

25. Суперкомпьютеры

26. Суперкомпьютеры.

Основным ядром суперкомпьютера являет
ся мощный компьютерный комплекс, в
котором объединены до 12 двухпроцесс
орных серверов на базе последних моде
лей Intel Pentium. Два дополнительных к
омплекса имеют по восемь рабочих стан
ций каждый. Они могут работать автоно
мно или в составе объединенной систем
ы.

27. Оглавление

Первые суперкомпьютеры
Применение суперкомпьютеров
Архитектура суперкомпьютеров
Домашние суперкомпьютеры
Самый мощный суперкомпьютер современности
Причины широкого распространения
Мощности суперкомпьютеров (таблица)
Flops – мера производительности
Мощности супер компьютеров XX века
Заключение

28. Первые суперкомпьютеры

Началом эры суперкомпьютеров можн
о назвать 1976 год, когда появилась п
ервая векторная система Cray 1. Работ
ая с ограниченным в то время наборо
м приложений, Cray 1 показала настол
ько впечатляющие по сравнению с об
ычными системами результаты, что за
служенно получила название “суперко
мпьютер” и определяла развитие всей
индустрии высокопроизводительных в
ычислений еще долгие годы. Но более
чем за два десятилетия совместной эв
олюции архитектур и программного об
еспечения на рынке появлялись систе
мы с кардинально различающимися ха
рактеристиками, поэтому само поняти
е “суперкомпьютер” стало многозначн
ым

29. Применение суперкомпьютеров

Традиционной сферой применения суперкомпьютеров всегда были научные исследован
ия: физика плазмы и статистическая механика, физика конденсированных сред, молекулярная и ат
омная физика, теория элементарных частиц, газовая динамика и теория турбулентности, астрофизи
ка.
В химии - различные области вычислительной химии. Ряд областей применения находи
тся на стыках соответствующих наук, например, химии и биологии, и перекрывается с технически
ми приложениями. Так, задачи метеорологии, изучение атмосферных явлений и, в первую очередь,
задача долгосрочного прогноза погоды, для решения которой постоянно не хватает мощностей сов
ременных супер ЭВМ, тесно связаны с решением ряда перечисленных выше проблем физики. Сре
ди технических проблем, для решения которых используются суперкомпьютеры - задачи аэрокосм
ической и автомобильной промышленности, ядерной энергетики, предсказания и разработки место
рождений полезных ископаемых, нефтедобывающей и газовой.
Суперкомпьютеры традиционно применяются для военных целей. Кроме очевидных задач разрабо
тки оружия массового уничтожения и конструирования самолетов и ракет, можно упомянуть, напр
имер, конструирование бесшумных подводных лодок и др. Самый знаменитый пример - это амери
канская программа СОИ.

30. Архитектура суперкомпьютеров

В соответствии с классичесой систематикой Флинна, все компьютеры делятся на четыре класса в
зависимости от числа потоков команд и данных. К первому классу (последовательные компьютер
ы фон Неймана) принадлежат обычные скалярные однопроцессорные системы: одиночный поток
команд - одиночный поток данных (SISD). Персональный компьютер имеет архитектуру SISD, при
чем не важно, используются ли в ПК конвейеры для ускорения выполнения операций.
Второй класс характеризуется наличием одиночного потока команд, но множественного потока да
нных (SIMD). К этому архитектурному классу принадлежат однопроцессорные векторные или, точ
нее говоря, векторно-конвейерные суперкомпьютеры, например, Cray-1. В этом случае мы имеем
дело с одним потоком (векторных) команд, а потоков данных - много: каждый элемент вектора вх
одит в отдельный поток данных. К этому же классу вычислительных систем относятся матричные
процессоры, например, знаменитый в свое время ILLIAC-IV. Они также имеют векторные команды
и реализуют векторную обработку, но не посредством конвейеров, как в векторных суперкомпьют
ерах, а с помощью матриц процессоров.

31. Домашние суперкомпьютеры

В традиционном понимании суперкомпьютерами называются
большие машины, занимающие огромные помещения и расположенны
е в специальных стойках. Это те суперкомпьютеры, которые использу
ются для проведения научных вычислений, и цена их сравнима с бюд
жетом небольшого государства. Тем временем компания SGI анонсиро
вала новый суперкомпьютер, достаточно компактный, чтобы уместить
ся на обычном столе; эта вычислительная машина получила название
Octane III. Octane III практически сразу после установки готов к работе
, он питается от обычной розетки, при работе производит мало шума, а
габариты его больших ребер составляют примерно 30 x 60 см, что срав
нимо с размерами обычного системного блока. Эта машина окажется и
деальным решением для тех, кому нужен офисный сервер высокой про
изводительности.
Компьютер может сдержать в себе до 80 ядер процессора и 1
терабайта оперативной памяти. В одной из доступных конфигураций S
GI Octane III комплектуется 10 двухсокетными 4-ядерными процессор
ами Intel Xeon 5500 и графическими процессорами NVIDIA GP. Впроч
ем, по желанию, массив центральных процессоров можно заменить и д
ругими процессорами, в том числе и чипами на архитектуре Intel Atom
. А вот цены на Octane III начинаются с 7 995 американских долларов.

32. Cray Titan — самый мощный суперкомпьютер современности

Не так уж и давно лидером рейтинга суперкомпьютеров
был Sequoia, созданный стараниями компании IBM. Тепе
рь же самым мощным в мире суперкомпьютеров, согласн
о списка Top500.org, стал Cray Titan, введенный в работ
у совсем недавно, и разместившийся в Национальной фи
зической лаборатории Окридж в штате Теннесси.
Суперкомпьютер Cray Titan показывает производительно
сть в 17,59 петафлоп/сек, что больше, чем у предыдуще
го «чемпиона», Sequoia. Экс-лидер показывает результа
т в 16,32 петафлоп/сек. Пиковая производительность Cr
ay Titan, теоретическая, составляет 27,11 петафлоп/сек.
Стоит отметить, что Cray Titan создан с использованием
гибридной архитектуры, многопоточных графических чи
пов nVidia и традиционных процессоров x86.
Мощности Cray Titan будут задействованы для
решения ряда научных задач, а также для ре
шения задач, поставленных перед этим супер
компьютером коммерческими компаниями, пол
учающим доступ к суперкомпьютеру за опред
еленную сумму (весьма немаленькую). Основн
ая же работа Cray Titan теперь — проведение
сложнейших расчетов в таких сферах, как кли
матология, материаловедение, астрономия, яд
ерная энергетика. Эти области науки и промы
шленности, как никакие другие, нуждаются в
дополнительных вычислительных мощностях.
Этот суперкомпьютер можно назвать потомком суперком
пьютера Jaguar, который в свое время также занимал пе
рвые места списка самых мощных суперкомпьютеров ми
ра.

33. Причины широкого распространения

Несмотря на большое число существенных недостатков, показ
атель флопс продолжает с успехом использоваться для оценки
производительности, базируясь на результатах теста LINPACK.
Причины такой популярности обусловлены, во-первых, тем, чт
о флопс, как говорилось выше, является абсолютной величино
й. А во-вторых, очень многие задачи инженерной и научной пр
актики в конечном итоге сводятся к решению систем линейных
алгебраических уравнений, а тест
LINPACK как раз и базируется на измерении скорости решения таких систем. Кроме того, по
давляющее большинство компьютеров (включая суперкомпьютеры) построены по классичес
кой архитектуре с использованием стандартных процессоров, что позволяет использовать об
щепринятые тесты с большой достоверностью.
Для подсчета максимального количества FLOPS для процессора нужно учитывать, что совре
менные процессоры в каждом своём ядре содержат несколько исполнительных блоков каждо
го типа (в том числе и для операций с плавающей точкой), работающих параллельно, и могу
т выполнять более одной инструкции за такт. Данная особенность архитектуры называется с
уперскалярность и впервые появилась ещё в самом первом процессоре Pentium в 1993 году.
Современное ядро Intel Core 2 так же является суперскалярным и содержит 2 устройства вы
числений над 64-битными числами с плавающей запятой, которые могут завершать по 2 свя
занные операции (умножение и последующее сложение, MAC) в каждый такт, теоретически
позволяющих достичь пиковой производительности до 4-х операций за 1 такт в каждом ядре
[6][7]. Таким образом, для процессора, имеющего в своём составе 4 ядра (Core 2 Quad) и рабо
тающего на частоте 3.5ГГц, теоретический предел производительности составляет 4х4х3.5=
56 гигафлопс, а для процессора, имеющего 2 ядра (Core 2 Duo) и работающего на частоте 3
ГГц — 2х4х3=24 гигафлопс, что хорошо согласуется с практическими результатами, получен
ными на тесте LINPACK. Типичная производительность теста LINPACK составляет 80-95 % от
теоретического максимума.

34. Мощности суперкомпьютеров

Название
год
производительность
Компьютер ЭНИАК
1946
300 флопс
IBM 709
1957
5 Кфлопс
Cray-1
1974
160 Мфлопс
Cray Y-M
1988
2,3 Гфлопс
Jaguar Cray XT5-HE
2009
1,759 Пфлопс
Тяньхе-1А
2010
2,507 Пфлопс
Cray Titan
2012
17,59 Пфлопс

35. Flops – мера производительности

FLOPS (также flops, flop/s, флопс или фло
п/с) (акроним от англ. FLoating-point O
perations Per Second, произносится ка
к флопс) — внесистемная единица, испол
ьзуемая для измерения производительнос
ти компьютеров, показывающая, сколько
операций с плавающей запятой в секунд
у выполняет данная вычислительная сист
ема. Например, требуемое для исполнени
я данной программы.
Производительность суперкомп
ьютеров
Название
флопс
Flops
1
мегафлопс
1 000
гигафлопс
1 000 000
терафлопс
1 000 0000 000

36. Мощности суперкомпьютеров XX века

Производительность суперкомпьютеров
разных стран
1 200 000
1 000 000
800 000
600 000
400 000
200 000
0

37. Заключение

Еще 10–15 лет назад суперкомпьютеры были чем-то
вроде элитарного штучного инструмента, доступного в основном у
ченым из засекреченных ядерных центров, аналитикам спецслуж
б. Однако развитие аппаратных и программных средств сверхвысо
кой производительности позволило освоить промышленный выпус
к этих машин, а число их пользователей в настоящее время достиг
ает десятков тысяч. Фактически, в наши дни весь мир переживает
подлинный бум суперкомпьютерных проектов, результатами котор
ых активно пользуются не только такие традиционные потребител
и высоких технологий, как аэрокосмическая, автомобильная, судо
строительная и радиоэлектронная отрасли промышленности, но и
важнейшие области современных научных знаний.