7 разных типов компьютеров - По функциям и целям
Компьютеры выполняют чрезвычайно широкий спектр задач, выполняя обобщенные наборы операций, называемые программами. Они используются в качестве систем управления для различных потребителей и промышленных устройств, в том числе смартфонов и заводских устройств, таких как промышленные роботы.
Первый механический компьютер был изобретен Чарльзом Бэббиджем в начале 19 века. Он также предложил концепцию программируемого компьютера, хотя основы современного компьютера были представлены английским математиком Аланом Тьюрингом в 1936 году.
В настоящее время компьютеры можно классифицировать несколькими способами. Ниже мы перечислили различные типы цифровых компьютеров в зависимости от их назначения и функций.
1. Микрокомпьютеры
Пример: умные часы, промышленные встраиваемые системы, игровые приставки
Микрокомпьютеры (или персональные компьютеры) являются относительно недорогими устройствами, которые включают микропроцессор, память и схемы ввода / вывода, встроенные в одну печатную плату.
Они стали популярными в конце 20-го века с появлением все более мощных микропроцессоров. Их предшественники (миникомпьютеры и мэйнфреймы) были сравнительно более дорогими и громоздкими.
Современные версии микрокомпьютеров включают настольные компьютеры, игровые приставки, смартфоны, планшеты, ноутбуки, программируемые калькуляторы и бортовые компьютеры (встроенные в автомобили для навигации и развлечений).
Примечание. Встроенные компьютеры также подпадают под эту категорию. Они предназначены для конкретной задачи и, таким образом, выполняют программу, хранящуюся в энергонезависимой памяти. Например, стиральная машина - это встроенный компьютер, который содержит только один микроконтроллер.
2. Миникомпьютеры
Пример: PDP-8, LINC
Миникомпьютеры были компьютерами среднего размера, разработанными в 1960-х годах IBM и ее прямыми конкурентами. С появлением однокристальных процессорных микропроцессоров этот тип компьютера стал означать машину, которая находится между микрокомпьютерами и самыми маленькими универсальными компьютерами.
Они были способны выполнять программы на более высоком уровне языка, в том числе BASIC и Fortran. Миникомпьютеры имели свою собственную архитектуру, операционные системы и программное обеспечение. Они были конструированы для измерительного оборудования, коммутации связи.
К концу 1980-х миникомпьютеры были заменены микрокомпьютерами, файловыми серверами и рабочими станциями. Это произошло из-за появления недорогого микропроцессорного оборудования и легко развертываемых систем локальной сети.
3. ЭВМ
Пример: IBM zEnterprise System, Hitachi zSeries
Мэйнфреймы - это большие компьютеры с большей вычислительной мощностью, чем мини- и микрокомпьютеры. Они в основном используются крупными организациями для массовой обработки данных, обработки транзакций, планирования ресурсов предприятия и других важных приложений.
Эти машины могут обрабатывать большие объемы данных за меньшее время. Однако современные мэйнфреймы характеризуются меньшей скоростью работы и в большей степени следующими факторами:
- Надежный и безопасный внутренний инжиниринг
- Горячая замена памяти и процессоров
- Обратная совместимость со старыми программами
- Обширные средства ввода / вывода
- Высокие вычислительные показатели
Эти компьютеры часто используются в качестве серверов. Сервер - это система, которая обеспечивает функциональность для других устройств или программ, известную как «клиенты». Эта клиент-серверная архитектура предлагает широкий спектр функций (услуг), например, выполнение вычислений для клиента или совместное использование ресурсов или данных между несколькими клиентами.
Наиболее распространенными типами серверов являются файловые серверы, серверы баз данных, веб-серверы и серверы приложений, почтовые серверы, файловые серверы и игровые серверы.
Все серверы включают аппаратное резервирование, такое как дисковые системы RAID, два блока питания, память ECC, а также расширенное тестирование и проверка памяти перед загрузкой. Критически важные серверы используют специализированное оборудование с низкой частотой отказов, чтобы минимизировать время простоя, и чрезвычайно отказоустойчивы.
4. Суперкомпьютеры
Пример: IBM Submit, Sunway TaihuLight, Tianhe-2
Суперкомпьютеры отличаются высокой производительностью по сравнению с любым другим классом компьютеров. Их производительность обычно измеряется в операциях с плавающей запятой в секунду (FLOPS).
Они используются для вычислительных задач в широком диапазоне областей, включая криптоанализ, физическое моделирование, молекулярное моделирование, прогнозирование погоды, исследования климата и квантовую механику.
С точки зрения скорости вычислений, объема памяти, пропускной способности, задержек и технологий ввода / вывода суперкомпьютеры являются самыми мощными и очень дорогими (стоят десятки миллионов) машинами. Не было бы экономически выгодно использовать их для посредственных задач, таких как пакетная обработка или обработка транзакций.
Начиная с 2019 года, самый быстрый суперкомпьютер в мире, названный Summit, может достичь максимальной скорости 200 петафлопс. Более того, это первый суперкомпьютер, который достиг пиковой пропускной способности в 1,88 экзопы в ходе геномного анализа.
Все самые быстрые в мире суперкомпьютеры работают на базе ОС Linux. По состоянию на 2018 год 10 лучших суперкомпьютеров вместе превысили отметку exaFLOPS (10 18).
Несколько стран, в том числе США, Китай, Япония, Тайвань и Европейский Союз, в настоящее время проводят исследования для разработки еще более быстрых и технологически совершенных суперкомпьютеров (которые могут выполнять вычисления квинтиллионов в секунду).
Разница между мэйнфреймами и суперкомпьютерами
Мэйнфреймы ориентированы на пакетную обработку или обработку транзакций, а суперкомпьютеры используются для решения сложных научных и инженерных задач.
Производительность мэйнфреймов часто измеряется миллионами команд в секунду (MIPS), тогда как производительность суперкомпьютера измеряется в операциях с плавающей запятой в секунду (FLOPS) или в пересеченных фронтах в секунду (TEPS).
5. Рабочие станции
Пример: HP 9000, Sony NEWS, Sun Ultra 20
Рабочие станции специально предназначены для научно-технических приложений. Эти машины предназначены для обслуживания одного пользователя за раз и обычно подключены к локальной сети.
Термин «рабочая станция» часто относится ко всему, от персонального компьютера до терминала мэйнфрейма, подключенного к сети.
По сравнению с персональными компьютерами они содержат более мощный процессор, графику, память и многозадачность. Некоторые машины оптимизированы для работы с различными типами данных, включая сложное инженерное моделирование, анимацию и рендеринг высококачественных изображений, а также трехмерное механическое проектирование.
Современные рабочие станции используют микропроцессоры x86-64 и работают на разных операционных системах, включая Apple macOS, Microsoft Windows, дистрибутивы Linux, Oracle Solaris и FreeBSD.
Они оснащены памятью ECC, разъемами для нескольких процессоров, мощными процессорами и графическими картами, несколькими дисплеями и операционными системами с расширенными функциями, недоступными на персональных компьютерах.