Эволюция вычислительных систем

Каждый компьютер – это машина для обработки информации. Но в связи с ростом потребности в обработке различного рода специализированной информации появились вычислительные системы. Главным их отличием от обычного компьютера является специализация на обработку определённой информации (технической, научной, экономической и т.д.) и ориентация на определённый круг пользователей. Кроме того, вычислительные возможности систем всегда превышают возможности обычных компьютеров, так как часто используют не один процессор, а несколько, образуя многопроцессорную систему. Достоинством такой системы является возможность распараллеливания вычислений, за счёт чего может быть достигнуто повышение производительности и отказоустойчивости системы. Взаимодействие между отдельными процессорами организуется через общую оперативную память. В мультипроцессоре существует общая для всех процессоров операционная система, которая оперативно распределяет вычислительную нагрузку между процессорами. Каждый из процессоров не является законченным компьютером и не может выполнять программы без остальных блоков многопроцессорного компьютера. Мультипроцессорные блоки располагаются территориально близко друг от друга, как и в обычном компьютере. Такие системы позволили преодолеть миллионный барьер для скорости вычислений и приблизиться к миллиарду. Но и их возможности не беспредельны. Главными недостатками таких систем являются ограниченная мощность и отсутствие возможности прямо выходить на удалённый от вас компьютер или систему, в памяти которых находится интересующая вас программа или какая-либо другая информация.

Повышение мощности может быть достигнуто за счёт организации кластера (многомашинной системы). Это вычислительный комплекс, состоящий из нескольких компьютеров., каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы. Связь между компьютерами осуществляется с помощью программных и аппаратных средств, обеспечивающих работу всех компьютеров комплекса как единого целого. При этом каждый компьютер, называемый также узлом кластера, может быть как однопроцессорным, так и многопроцессорным и способен работать автономно.

Второй недостаток вычислительных систем может быть преодолен путём создания вычислительной сети. Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединённых линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы, а какая-либо общая операционная система распределяющая работу между компьютерами отсутствует. Всё сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения. Взаимодействие между компьютерами сети происходит путём передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к локальным ресурсам другого компьютера. Таким ресурсом может являться, например, вычислительная мощность «чужого» компьютера или данные, хранящиеся на «чужом» диске, а также разнообразные периферийные устройства – принтеры, модемы, факс-аппараты и т.д. Основная цель создания сети – обеспечить пользователям потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров сети. Наличие сети позволило перейти от централизованной обработки данных к распределённой, когда обработка данных выполняется на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих собой распределённую систему.

Таким образом, вычислительные сети, называемые также компьютерными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей – компьютерных технологий и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределённых вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Абонентами сети (т.е. объектами, генерирующими или потребляющими информацию в сети) могут быть отдельные компьютеры, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д.