Podział komputerów.

Prezentacja na temat: "Podział komputerów."— Zapis prezentacji:

1 Podział komputerów

2 Plan Prezentacji Komputery produkowane w Polsce
Moc obliczeniowa, prawo Moorey’a Podział komputerów Superkomputery i Top500 Architektury komputerów

3 Komputery w Polsce EMAL (Elektroniczna Maszyna Automatycznie Licząca)
Była to maszyna szeregowa, dwójkowa, jednoadresowa, zbudowana z 1000 lamp, z rtęciowych pamięcią ultradźwiękową o pojemności 512 słów 40-bitowych (32rury z rtęcią) pracujące na częstotliwości 750 kHz. - Wpływ temperatury był kompensowany przez automatyczną zmianę częstotliwości. - EMAL miał arytmetykę stałoprzecinkową i wykonywał 1500 operacji na sekundę. - W EMALu po raz pierwszy na świecie zastosowano specjalne mechanizmy przyspieszania pobierania i wykonywania rozkazów. - EMAL miał dodatkową pamięć rozkazów w układzie sterującym, w postaci dwóch rejestrów do przechowywania dwóch rozkazów. Ta dodatkowa pamięć i mechanizm podwójnego dostępu do pamięci powodował, że szybkość pracy maszyny była większa o ok. 60% dla rozkazów ze skokami i o 100% — dla rozkazów bez skoków, w porównaniu z szybkością maszyny bez tych mechanizmów.

4 Komputery w Polsce EMAL-2 1957-1958.
binarna maszyna szeregowa, bezlampowa, oparta na diodowo-ferrytowych układach przełączających przeznaczenie: obliczenia naukowotechniczne arytmetyka uzupełnień do 2 słowo: 34 bity szybkość: 150 operacji na sekundę bębnowa pamięć operacyjna: 1024 słów na 32 ścieżkach urządzenie we/wy: dalekopis. ROMUALD W. MARCZYŃSKI (1921 — 1995)

5 Komputery w Polsce XYZ (1958) to pierwszy elektroniczny komputer cyfrowy zbudowany i uruchomiony w Polsce. Wyprzedził o kilka miesięcy EMAL-2

6 Komputery w Polsce Budowa i dane techniczne XYZ
Był dynamiczną maszyną szeregową, liczącą w arytmetyce binarnej. szybkość: dodawań na sekundę mnożeń na sekundę zegar: ok 680 kHz pamięć: operacyjna pamięć rtęciowa: 1024 słowa długości 18 bitów (32 rury po 576 bitów) średni czas dostępu: 0,4 ms bębnowa: dodana w 1960 r. pojemność ok. 300 tys. bitów (64 ścieżki po 128 słów 36bitowych) średni czas dostępu: 20 ms urządzenia zewnętrzne: czytnik i perforator kart technologia: 400 lamp elektronowych i 2000 diod

7 Komputery serii ZAM ZAM to komputery projektowane w Instytucie Maszyn Matematycznych w Warszawie, a produkowane przez Zakład Doświadczalny Instytutu. Produkowane typy - ZAM-2 12 szt. -ZAM-21 prototyp wykonany w Warszawie i 2 szt. wyprodukowane w 1966 r. przez Wrocławskie Zakłady Elektroniczne Mera-Elwro - ZAM szt. Doświadczalne -ZAM-3 -ZAM-3M Planowane -ZAM-11 - minikomputer do sterowania procesami technologicznymi -Maszyny z rozkazami zmiennoprzecinkowymi: ZAM-31 ,ZAM-51

8 Komputery serii UMC UMC-1 (Uniwersalna Maszyna Cyfrowa) to pierwszy komputer produkowany seryjnie przez Elwro od 1962 r. Elwro wyprodukowało i uruchomiło 25 szt. maszyn seryjnych w tym jedną na eksport na Węgry. Był to lampowy komputer pierwszej generacji opracowany w Zakładzie Konstrukcji Telekomunikacyjnych i Radiofonii Politechniki Warszawskiej (prototyp z 1960 r.). Dane techniczne - szybkość: 100 dodawań na sekundę - bębnowa pamięć operacyjna: - pojemność: 4096 słów długości 36 bitów - średni czas dostępu: 10 ms - urządzenia zewnętrzne: dalekopis z czytnikiem i perforatorem taśmy papierowej - czytnik taśmy papierowej o szybkości 50 znaków na sekundę W 1965 roku uruchomiono jej wersję tranzystorową, maszynę UMC-10.

9 Komputery ODRA Odra to nazwa serii komputerów produkowanych w Zakładach Elektronicznych Elwro we Wrocławiu (zlikwidowanych po 1989). Typy polskiej konstrukcji: Odra 1001, Odra 1002, Odra 1003, Odra 1305 Odrę wyróżniała możliwość pracy z oprogramowaniem stworzonym przez firmy trzecie oraz możliwość podłączenia urządzeń peryferyjnych. Jeden z ostatnich egzemplarzy Odry wyszedł z użycia 18 lipca 2003 po 29 latach bezawaryjnej pracy jako główna sterownia dystrybucji wrocławskiego przedsiębiorstwa Hutmen. Do lata 2006 roku PKP w Ostródzie używała maszyny cyfrowej Odra 1305, ostatnia Odra działa jeszcze na stacji Wrocław Brochów

10 Komputery Mazovia Mazovia – komputer osobisty produkowany w Polsce przez spółkę "Mikrokomputery" od roku Jest to klon komputera typu IBM PC. Typy: Mazovia 1016 – 16-bitowy - procesor Intel 8086 albo jego rosyjska kopia K 1810 WM86 Mazovia 2016AT – 16-bitowy - zgodny ze standardem IBM PC/AT (model pokazowy) Mazovia 1032 – 32-bitowy (model pokazowy)

11 Miara szybkości Komputerów

12 Prawo Moore'a empiryczne polegające na obserwacji, że ekonomicznie optymalna liczba tranzystorów w układzie scalonym w kolejnych latach posiada trend wykładniczy (podwaja się w niemal równych odcinkach czasu). Autorstwo tego prawa przypisuje się Gordonowi Moore'owi, jednemu z założycieli firmy Intel, który w 1965 r. zaobserwował podwajanie się liczby tranzystorów co ok. 12 miesięcy. Liczba ta była następnie korygowana i obecnie przyjmuje się, że liczba tranzystorów w mikroprocesorach od wielu lat podwaja się co ok 24 miesiące.

13

14 Moc obliczeniowa komputerów na świecie

15 Czołowe firmy a moc obliczeniowa

16 Udział poszczególnych procesorów

17 Wzrost mocy obliczeniowej
Prawo Amdahla Prawo Amdahla to sformułowana przez Gene Amdahla zależność mówiąca, że jeśli część procesu zajmująca aktualnie t x 100%    czasu zostanie przyspieszona n-krotnie, to cały proces zostanie przyspieszony jedynie                         razy. Oznacza to, że nawet jeśli uda się bardzo mocno przyspieszyć jakąś część procesu, to ta część, której przyspieszyć się nie uda, stanie się dominującym składnikiem całkowitego czasu Na przykład jeśli 10% czasu procesora zajmuje dostęp do pamięci, a 90% zajmują operacje arytmetyczne i operacje te przyspieszone zostaną 10-krotnie (przy niezmienionym czasie dostępu do pamięci), to po tej zmianie procesor będzie operował tylko                                                      razy szybciej. Jeśli przyspieszy się je nawet 100-krotnie, wzrost wydajności będzie wynosił tylko                                                         razy

18 Podział komputerów

19 Superkomputery Komputer ,który ma jedną z największych mocy obliczeniowych na świecie w danym momencie. Jest to pojęcie względne Za pierwszy superkomputer uznaje się CDC 6600 z 1963 roku (Control Data Corporation), według projektu i pod ścisłym nadzorem Seymoura Craya. maszyna wykonywała 3 miliony operacji na sekundę; - pierwszy komputer gdzie zastosowano tranzystory krzemowe; - technikę chłodzenia podzespołów freonem. - W latach 70-tych Cray założył własną firmę produkującą superkomputery, Cray Research, słowo Cray stało się prawie synonimem superkomputera.

20 Superkomputer Cray-1 zegar 80 MHz,
8 rejestrów wektorowych po 64 słowa, 1 milion 64-bitowych słów szybkiej pamięci (8 MB RAM). 80 MFLOPS (rekord szybkości na poziomie 133 MFLOPS) przestrzenna struktura, sekcje połączone w kształt Superkomputer– Cray-1A podkowy, najdłuższy przewód w systemie miał 122 cm waga z freonowym systemem chłodzenia 5,5 tony procesor wektorowy układów ECL systemy zasilające pobierały około 115 kW mocy systemy chłodzące oraz pamięć dyskowa podwajały tą liczbę

21 Superkomputery Cray-2,Cray-3

22 Superkomputer Cray-XT4

23 Cray-XT4

24 Blue Gene Blue Gene architekrura superkpomputerów IBM Watson Research Center Budowany na rocesorach PowerPC450, 850 MHz, cztery rdzenie tworzą jeden procesor. Procesory montowane są na płytach, każda płyta zawiera 32 układy. 32 płyty w szafach typu rack. Superkomputer możne zawierać do 216 szaf, czyli rdzeni i wówczas osiąga wydajność 3 petaflopsów.

25 Blue Gene

26

27 BSC

28 Superkomputery – lista TOP500
Strona internetowa założona w 1993 r., przedstawiająca systematycznie kompilowaną listę 500 najwydajniejszych systemów komputerowych na świecie: moc mierzona jest za pomocą benchmarka LINPACK lista jest aktualizowana dwa razy w ciągu roku.

29 Wielkie komputery- Mainframe
Komputer (ew. kilka) o dużej wydajności przetwarzania danych i większych możliwościach niż komputer domowy, którego celem jest świadczenie usług dużej liczbie użytkowników. W odróżnieniu od superkomputera Mainframe nie posiada dużej mocy obliczeniowej, specjalizuje się w wydajnych operacjach I/O i bardzo wysokimi współczynnikami wielozadaniowości. może z powodzeniem obsługiwać dziesiątki tysięcy równolegle pracujących użytkowników zachowując równocześnie cały czas rozsądne czasy reakcji (poniżej 1 sekundy). Komputery klasy mainframe są ważnym elementem rynku biznesowego (ocenia się że są odpowiedzialne za przetwarzanie prawie 90% krytycznych danych na tym rynku) ze względu na nieporównywalną z domowymi komputerami wydajność, łatwość zarządzania, możliwości rozbudowy i bezpieczeństwo…

30 Wielkie komputery - serwer
Serwer komputer który udostępnia funkcje serwerowe, różne usługi dla oprogramowania klienckiego w schemacie klient-serwer.

31 Stacje robocze / Komputery osobiste
IBM – PC APPLE MAC

32 Komputery osobiste - Laptop - Notebook - Netbook - TabletPC - Palmtop
- PDA (Personal Digital Assistan)

33 Architektury komputerów
Ze względu na rodzaj połączeń procesor-pamięć i sposób ich wykorzystania dzielimy architektury zgodnie z taksonomią Flynna: SISD (Single Instruction Single Data) – skalarne architektura klasycznego komputera sekwencyjnego, zawierającego jeden procesor i jeden blok pamięci operacyjnej. Ciąg instrukcji wykonywany jest sekwencyjnie. SIMD (Single Instruction Multiple Data) – wektorowe (macierzowe) dotycząca systemów, w których przetwarzanych jest wiele strumieni danych w oparciu o pojedynczy strumień rozkazów MISD (Multiple Instruction Single Data) – strumieniowe wiele równolegle wykonywanych programów przetwarza jednocześnie jeden wspólny strumień danych MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) – równoległe przetwarzanie równoległe zachodzi zarówno na poziomie danych jak i instrukcji. Komputery zbudowane w architekturze MIMD posiadają wiele procesorów

34 Architektury komputerów
Ze względu na sposób podziału pracy i dostęp procesora do pamięci możemy podzielić architektury na: SMP (Symmetric Multiprocessing) – symetryczne W architekturze SMP każdy procesor może zostać przypisany do wykonywania każdego zadania, tak aby wyrównać obciążenie ("obowiązki" są dzielone "po równo"). W architekturze SMP procesory te współdzielą zasoby pamięci oraz wejścia/wyjścia przy pomocy magistrali ASMP (Asymmetric Multiprocessing) – asymetryczne W architekturze asymetrycznej poszczególne procesory nie są traktowane jednakowo, jak w architekturze symetrycznej, lecz niektórym z nich przydzielane są zadania specjalne. Jeden z procesorów może np. obsługiwać wyłącznie operacje wejścia/wyjścia, podczas gdy pozostałe zajmują się obsługą normalnych aplikacji. AMP (Asynchronous Multiprocessing) – asynchroniczne W architekturze asynchronicznej, która jest odmianą wieloprocesorowości asymetrycznej, poszczególne procesory nie są traktowane jednakowo. W szczególności poszczególne procesory mogą być taktowane innymi zegarami lub mogą być na nich uruchomione różne systemy operacyjne i pracują niezależnie od siebie. MPP (Massively Parallel Processors) - równoległe

35 Architektury komputerów
Ze względu na sposób organizacji pamięci i wykonywania programu: architektura von Neumanna architektura harwardzka W odróżnieniu od architektury von Neumanna, pamięć danych programu jest oddzielona od pamięci rozkazów. Podstawowa architektura komputerów zerowej generacji i początkowa komputerów pierwszej generacji. architektura mieszana Oddzielone zostały pamięci danych i rozkazów, lecz wykorzystują one wspólne magistrale danych i adresową. Architektura niniejsza umożliwia łatwe przesyłanie danych pomiędzy rozdzielonymi pamięciami.

36 Architektura Von Neumanna
Architektura von Neumanna - przedstawiona po raz pierwszy w 1945 roku przez Johna von Neumanna stworzonej wspólnie z Johnem W. Mauchly'ym i Johnem Presper Eckertem. Polega na ścisłym podziale komputera na trzy podstawowe części: procesor (w ramach którego wydzielona bywa część sterująca oraz część arytmetyczno-logiczna) 2. pamięć komputera (zawierająca dane i sam program) 3. urządzenia wejścia/wyjścia

37 Architektura Von Neumanna
System komputerowy zbudowany w oparciu o architekturę von Neumanna powinien: mieć skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów mieć możliwość wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępne dla procesora informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze.