Персональный компьютер весит около 6 кг, что в 100 раз меньше суперкомпьютера

Обновлено: 28.06.2024

Сегодня невозможно представить жизнь без компьютера. Мы делаем свою работу, развлекаемся и узнаем то, что нам нужно знать, с помощью компьютеров. Иногда мы забываем, что смартфон — это всего лишь версия нашего настольного ПК размером с ладонь.

Хотя термин "компьютер" может применяться практически к любому устройству, в котором есть микропроцессор, большинство людей думают о компьютере как об устройстве, которое получает ввод от пользователя с помощью мыши или клавиатуры, каким-то образом обрабатывает его и отображает результат. на экране. Аппаратное и программное обеспечение компьютеров развивалось стремительными темпами за последние несколько десятилетий. Громоздкие настольные машины начала 80-х совсем не похожи на современные планшеты с сенсорным экраном.

По сравнению с компьютерами конца 20 века современные компьютеры гораздо более взаимосвязаны благодаря неумолимому распространению Интернета и различных веб-технологий. И эта самая связанность изменила сами компьютеры. Прошли те времена модемов с коммутируемым доступом, которые прокладывали себе путь к системам электронных досок объявлений. Теперь компьютеры используют Wi-Fi и широкополосные соединения, чтобы прокладывать себе путь через мультимедийный контент — от новостей в прямом эфире до фильмов, многопользовательских игр и многого другого.

Существует множество терминов, используемых для описания различных типов компьютеров. Большинство этих слов подразумевают размер, предполагаемое использование или возможности компьютера. Начнем с самого очевидного.

10: Всемогущий персональный компьютер

Компьютерный терминал IBM, используемый для официального подсчета очков в туре PGA, выставлен в пресс-центре чемпионата Mercedes 1994 года в Карлсбаде, Калифорния. С тех пор компьютеры сильно изменились. Саймон П. Барнетт/Allsport/Getty Images

Под персональным компьютером (ПК) понимается компьютер, предназначенный для общего использования одним человеком. Хотя iMac, безусловно, является ПК, большинство людей вместо этого связывают эту аббревиатуру с компьютерами, работающими под управлением операционной системы Windows. ПК сначала назывались микрокомпьютерами, потому что они были полноценными компьютерами, но построены в меньшем масштабе, чем огромные системы, используемые большинством предприятий.

В 1981 году легендарный производитель технологий IBM представил свой первый ПК, в котором использовалась уже ставшая легендарной операционная система Microsoft – MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). Вслед за этим в 1983 году Apple создала Lisa, один из первых ПК с GUI (графическим пользовательским интерфейсом) [источники: Альфред, Кэбелл]. Это причудливый способ сказать, что «значки» были видны на экране. До этого экраны компьютеров были довольно простыми.

При этом важнейшие компоненты, такие как ЦП (центральные процессоры) и ОЗУ (оперативная память), развивались с головокружительной скоростью, делая компьютеры быстрее и эффективнее. В 1986 году Compaq выпустила 32-битный ЦП на своих 386 машинах. И, конечно же, Intel заняла место в компьютерной истории в 1993 году со своим первым процессором Pentium [источники: PCWorld, Tom's Hardware].

Теперь персональные компьютеры оснащены сенсорными экранами, всевозможными встроенными средствами связи (например, Bluetooth и Wi-Fi) и операционными системами, которые меняются с каждым днем. Как и размеры и формы самих машин.

До середины 1980-х у потребителей был только один выбор для ПК — настольный формат. Эти бьющие по коленям ящики (называемые «башнями») были достаточно большими, чтобы проткнуть вам голени. Оснащенные большими мониторами с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой), они заполняли ваше домашнее рабочее пространство или офис. От настольных систем ожидалось, что вы установите компьютер в постоянном месте. Большинство настольных компьютеров предлагают большую мощность, объем памяти и универсальность по меньшей цене, чем их портативные собратья, что сделало их популярными компьютерами в 1990-х годах, когда ноутбуки стоили тысячи долларов [источник: Britannica].

В наши дни настольные компьютеры намного дешевле, чем 20 лет назад, и вы можете приобрести их всего за несколько сотен долларов. Это далеко от тысяч долларов, которые они стоили в 80-х. На самом деле, один из первых бизнес-ПК Hewlett-Packard, модель 300, в 1972 году стоил 95 000 долларов [источник: Comen].

Поскольку смартфоны и ноутбуки продолжают доминировать в мире, а их цены сделали их доступными для большинства потребителей, настольные компьютеры уступают место динозаврам. В 2017 году мировые продажи настольных компьютеров упали ниже 100 млн, что намного меньше, чем 161,6 млн ноутбуков, ушедших с полок в том же году [источник: Moore-Colyer].

Но не плачьте из-за рабочего стола. Этот формат ПК уступает место таким же мощным продуктам с огромным дополнительным преимуществом портативности. А заядлые геймеры по-прежнему ценят настольные компьютеры.

Ноутбуки заменили настольные компьютеры в качестве рабочего компьютера. Эта женщина использует свой для видеоконференции. FS Productions/Getty Images

Давным-давно, если вы хотели использовать ПК, вам нужно было использовать настольный компьютер.Инженеры просто не могли упаковать сложные системы ПК в портативную коробку. Однако в середине 1980-х годов многие крупные производители компьютеров предприняли усилия по популяризации портативных компьютеров.

Ноутбуки – это портативные компьютеры, в которых дисплей, клавиатура, указывающее устройство или шаровой манипулятор, процессор, память и жесткий диск объединены в корпусе с батарейным питанием, который немного больше средней книги в твердом переплете.

Первый настоящий коммерческий ноутбук был далек от стройных устройств, заполонивших сегодня розничные магазины. Osborne 1, выпущенный в 1981 году, продавался примерно за 1800 долларов, имел 64 КБ памяти и весил около 24 фунтов (10 кг). Укрепляя бицепсы, Osborne 1 также тренировал глаза, так как экран был всего 5 дюймов (12 сантиметров) [источник: Computing History].

К счастью, производители быстро улучшили внешний вид ноутбуков. Всего два года спустя TRS-80 Model 100 от Radio Shack упаковала свои компоненты в 4-фунтовую (8-килограммовую) раму, но ей не хватало мощности. К концу десятилетия UltraLite от NEC разрушил барьеры, втиснув реальную вычислительную эффективность в первый настоящий ноутбук (то есть очень легкий ноутбук), который весил всего 5 фунтов (2,2 кг). Гонка за ультрапортативность официально началась [источник: Bellis]. Однако до 2005 года продажи ноутбуков не превосходили ПК [источник: Артур].

7: Нетбуки и планшеты

Пользователь рисует кости руки на 9,7-дюймовом iPad от Apple во время презентации устройства в средней школе Lane Tech College Prep High School, 27 марта 2018 г. в Чикаго, штат Иллинойс. Скотт Олсон/Getty Images

Нетбуки – это сверхпортативные компьютеры, которые даже меньше традиционных ноутбуков. Чрезвычайная экономичность нетбуков (примерно 200 долларов) означает, что они дешевле почти любого совершенно нового ноутбука, который вы найдете в розничных магазинах. Однако внутренние компоненты нетбуков менее мощные, чем в обычных ноутбуках [источник: Крынин].

Нетбуки впервые появились в 2007 году, прежде всего как средство доступа к Интернету и веб-приложениям, от электронной почты до потоковой передачи музыки и фильмов и веб-серфинга. Они невероятно компактны, но в результате их технические характеристики часто напоминают сильно урезанный ноутбук. У них небольшие дисплеи (всего 6 или 7 дюймов или 15-18 сантиметров), небольшой объем памяти (возможно, до 64 ГБ), а иногда они экономят или вообще пропускают порты данных (например, USB или HDMI), которыми обладают традиционные ноутбуки. Многие нетбуки производятся мелкими производителями, так как крупные компании не могут быть обеспокоены низкой рентабельностью этих более дешевых машин [источник: Lenovo].

Из-за относительно медленных процессоров и небольшого объема памяти нетбуки не могут выполнять тяжелую работу с графическими приложениями или сложными играми. Вместо этого они лучше всего подходят для задачи, благодаря которой они получили свое название: веб-серфинг [источник: Крынин].

Планшеты в значительной степени заменили нишу, занятую нетбуками. Планшеты — это тонкие плоские устройства, которые выглядят как увеличенные версии смартфонов. Впервые они были произведены компанией Lenovo в 2000 году, но популяризированы Apple в 2010 году с выпуском своего iPad [источник: Bort].

Планшеты могут выполнять практически все функции ноутбуков, но не имеют встроенных вентиляторов, которые есть на ПК. Поэтому им приходится полагаться на менее производительные процессоры, которые не будут потреблять столько тепла и энергии батареи. Они также имеют меньшую емкость памяти, чем традиционные ПК. В старых планшетах использовались те же операционные системы, что и в мобильных телефонах, но в новых планшетах используется полноценная операционная система, такая как Microsoft Windows 10 [источник: Lenovo].

Планшеты более портативны, чем ПК, имеют более длительное время автономной работы, но при этом могут выполнять такие же действия, как смартфоны, например фотографировать, играть в игры и рисовать стилусом. Для тех, кому нравится функциональность клавиатуры ноутбука, некоторые планшеты поставляются с клавиатурой (присоединенной или съемной), что позволяет сочетать лучшее из обоих миров.

6: Карманные компьютеры

Удивительно, сколько компьютерных функций может выполнять смартфон, включая фотосъемку. LWA/Дэнн Тардиф/Getty Images

Ранним компьютерам 20 века, как известно, требовались целые комнаты. В наши дни вы можете носить гораздо больше вычислительной мощности прямо в кармане брюк. Карманные компьютеры, такие как смартфоны и КПК, – одно из знаковых устройств нашей эпохи [источник: Артур].

Появившиеся в 1990-х годах персональные цифровые помощники (КПК) представляли собой тесно интегрированные компьютеры, которые часто использовали флэш-память вместо жесткого диска для хранения данных. Эти компьютеры обычно не имели клавиатур, но полагались на технологию сенсорного экрана для пользовательского ввода. КПК обычно были меньше романа в мягкой обложке, очень легкие и с разумным временем автономной работы. Какое-то время они были популярными устройствами для календарей, электронной почты и простых функций обмена сообщениями [источник: Britannica]. Помните Palm Pilot и BlackBerry?

Но когда началась революция смартфонов, КПК потеряли свой блеск.Смартфоны, такие как iPhone и Samsung Galaxy, сочетают в себе функции вызовов и функциональность КПК, а также полноценные компьютерные возможности, которые с каждым днем становятся все более потрясающими. Они имеют интерфейсы с сенсорным экраном, высокоскоростные процессоры, много гигабайт памяти, полные возможности подключения (включая Bluetooth, Wi-Fi и т. д.), камеры с двумя объективами, высококачественные аудиосистемы и другие функции, которые поразили бы электронику. инженеров полувековой давности. Хотя смартфоны в той или иной форме существуют с 2000 года, широко разрекламированный дебют iPhone 3G в 2007 году принес устройство в массы. Внешний вид, ощущения и функциональность этого iPhone стали образцом для всех последующих смартфонов [источник: Нгуен].

Инженеры часто используют рабочие станции, хотя их популярность снижается по мере того, как "обычные" компьютеры становятся все более мощными. Монти Ракусен/Getty Images

Рабочая станция — это просто настольный компьютер с более мощным процессором, дополнительной памятью, графическими адаптерами высокого класса и расширенными возможностями для выполнения специальной группы задач, таких как трехмерная графика или разработка игр [источник: Intel].< /p>

Рабочие станции, как и обычные настольные компьютеры, предназначены для отдельных пользователей. Но они отличаются от настольных компьютеров тем, что они намного, намного быстрее. Как правило, такие рабочие лошадки для своих сотрудников покупают инженерные фирмы или мультимедийные компании [источник: TechTarget].

Мощность рабочей станции недешева. В то время как малые предприятия могут легко найти обычные настольные компьютеры всего за несколько сотен долларов, рабочие станции могут стоить в три раза дороже. Базовые рабочие станции легко продаются за 1500 долларов США и в спешке удваиваются в цене [источник: Benton].

Но в то время как дешевые настольные компьютеры состоят из столь же дешевых (читай: иногда ненадежных) компонентов, рабочие станции — это качественные машины, предназначенные для серьезного бизнеса. Их можно оставить включенными на ночь для обработки чисел или рендеринга анимации. Поэтому эти компьютеры оснащены избыточными жесткими дисками для безопасности данных, а также более быстрыми процессорами и твердотельными накопителями большой емкости. Все эти факторы указывают на то, что машина больше предназначена для получения прибыли, чем для базовой обработки текста или случайных игр в «Сапёр» [источник: Benton].

Подробный вид компьютерного и дата-центра ЦЕРН и фермы серверов главного помещения площадью 1450 квадратных метров в крупнейшей в мире лаборатории физики элементарных частиц, 19 апреля 2017 г. в Мейрине, Швейцария. Дин Мутаропулос/Getty Images

Компьютер, оптимизированный для предоставления услуг другим компьютерам по сети, обычно имеет мощные процессоры, много памяти и большие жесткие диски.

В отличие от настольного или портативного ПК, вы не садитесь за сервер и не печатаете. Вместо этого сервер обеспечивает компьютерную мощность — и большую ее часть — через локальную сеть (LAN) или через Интернет. Малые и крупные компании используют серверы для предоставления информации, обработки заказов, отслеживания данных о доставке, обработки научных формул и многого другого. Серверы часто хранятся на стойках в выделенном серверном помещении, которое в некоторых компаниях может напоминать склады.

Как и обычные ПК, серверы имеют типичные компьютерные компоненты. У них есть материнские платы, оперативная память, видеокарты, блоки питания и широкие сетевые подключения для любых нужд. Однако у них обычно нет специальных дисплеев. Вместо этого ИТ-специалисты используют один монитор для настройки нескольких серверов и управления ими, объединяя свои вычислительные мощности для еще большей скорости.

Вы когда-нибудь задумывались, как такая служба, как Google, может прогнозировать ваши поисковые запросы в режиме реального времени . а затем мгновенно ответить на ваши самые глубокие вопросы? Это все из-за серверов. По некоторым оценкам, компания обслуживает и управляет примерно 2,5 миллионами серверов в огромных центрах обработки данных, разбросанных по всей Земле [источник: Data Center Knowledge].

Посетители смотрят на мейнфрейм IBM z13 на стенде IBM на выставке технологий CeBIT 2015 в Ганновере, Германия. Шон Гэллап/Getty Images

На заре вычислительной техники мэйнфреймы представляли собой огромные компьютеры, которые могли занимать целую комнату или даже целый этаж! Поскольку размер компьютеров уменьшился, а их мощность увеличилась, термин «мейнфрейм» вышел из употребления в пользу корпоративного сервера. Тем не менее, вы все еще будете слышать этот термин, особенно в крупных компаниях, для описания огромных машин, обрабатывающих миллионы транзакций каждый день и одновременно работающих для удовлетворения потребностей сотен, если не тысяч отдельных пользователей. Хотя мэйнфреймы традиционно означали централизованный компьютер, подключенный к менее мощным устройствам, таким как рабочие станции, это определение размывается, поскольку меньшие машины получают больше мощности, а мейнфреймы становятся более гибкими [источник: IBM].

Мейнфреймы впервые появились в эпоху после Второй мировой войны, когда Министерство обороны США сосредоточило свои усилия на борьбе с холодной войной.Несмотря на то, что серверов становится все больше, мейнфреймы по-прежнему используются для обработки некоторых из самых больших и сложных баз данных в мире. Они помогают защитить бесчисленное количество конфиденциальных транзакций, от мобильных платежей до сверхсекретной корпоративной информации [источник: Alba].

Действительно, IBM, один из самых устойчивых производителей мейнфреймов в мире на протяжении более полувека, в 2018 году впервые за пять лет продемонстрировала всплеск продаж мейнфреймов. Отчасти это связано с тем, что мэйнфреймы могут вместить так много вычислительных мощностей на площади, которая меньше стойки современных высокоскоростных серверов [источник: Холл].

Сотрудник Немецкого центра климатических вычислений (DKRZ, или Deutsches Klimarechenzentrum) у суперкомпьютера MistralÓ 7 июня 2017 г. в Гамбурге, Германия. Этот суперкомпьютер обрабатывает данные для моделирования климата и системы Земли. Моррис Макматцен/Getty Images

Такой тип компьютеров обычно стоит сотни тысяч или даже миллионы долларов. Хотя некоторые суперкомпьютеры представляют собой отдельные компьютерные системы, большинство из них состоит из нескольких высокопроизводительных компьютеров, работающих параллельно как единая система. Самые известные суперкомпьютеры созданы Cray Supercomputers.

Суперкомпьютеры отличаются от мейнфреймов. Оба типа компьютеров обладают невероятной вычислительной мощностью для самых интенсивных промышленных и научных расчетов на Земле. Мейнфреймы обычно настраиваются для обеспечения максимальной надежности данных.

Суперкомпьютеры, с другой стороны, – это гоночные машины Формулы 1 в компьютерном мире, созданные для головокружительной скорости обработки данных, чтобы компании могли быстро выполнять вычисления, на выполнение которых другим системам могут уйти дни, недели или даже месяцы. Их часто можно найти в таких местах, как центры атомных исследований, шпионские агентства, научные институты или станции прогнозирования погоды, где скорость имеет жизненно важное значение. Например, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США, обладающее одними из самых передовых в мире возможностей прогнозирования погоды, использует одни из самых быстрых в мире компьютеров, способных выполнять более 8 квадриллионов вычислений в секунду [источники: Hardawar, NOAA].

Такая умопомрачительная компьютерная мощь обходится столь же умопомрачительной ценой. Например, суперкомпьютер Summit Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики США стоит 200 миллионов долларов. Это первый суперкомпьютер, созданный для работы с приложениями ИИ [источник: Wolfson].

Смарт-часы и другие носимые устройства — это следующая версия компьютеров. Этот говорит о пульсе владельца. Гвидо Мит/Getty Images

Последняя тенденция в области вычислительной техники – носимые компьютеры. По сути, обычные компьютерные приложения (электронная почта, база данных, мультимедиа, календарь/планировщик) интегрированы в часы, сотовые телефоны, защитные очки и даже одежду. Многие другие носимые устройства предназначены для любителей активного отдыха и любителей фитнеса и позволяют им отслеживать свое местоположение, высоту над уровнем моря, сожженные калории, шаги, скорость и многое другое.

Четвертая версия Apple iWatch является одним из самых популярных носимых устройств на сегодняшний день. Эти маленькие часы обладают многими функциями полноценного смартфона. Это позволяет вам выполнять обычные текстовые сообщения и электронную почту. И у них есть встроенный сотовый телефон, в отличие от некоторых других смарт-часов, которые должны быть сопряжены с телефоном, чтобы совершать звонки. У него даже есть встроенный электрический датчик сердца, с помощью которого вы можете снять электрокардиограмму и сразу же поделиться ею со своим врачом [источник: Apple].

Но часы — это только начало. Вшитые аксессуары для одежды растут, как и умные очки, умные ремни, мониторы сна, трекеры сердечного ритма и интеллектуальные наушники-вкладыши. Компания под названием MC10 даже рекламирует пластыри для кожи, которые будут отслеживать различные биологические процессы, происходящие в вашем теле [источник: Pervasive Computing].

Носимые устройства — это действительно новый горизонт в области персональных компьютеров. Их гибкость и поражающий воображение потенциал говорят о том, что компьютерная революция еще не закончилась. Во всяком случае, эра ПК только начинается.

Первоначально опубликовано: 14 ноября 2008 г.

Часто задаваемые вопросы о типах компьютеров

Какие бывают компьютеры?

10 типов компьютеров включают персональные компьютеры, настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, карманные компьютеры, серверы, рабочие станции, мэйнфреймы, носимые компьютеры и суперкомпьютеры.

Что такое компьютер?

Компьютер – это любое устройство с микропроцессором, обрабатывающим информацию. У него есть оборудование, программное обеспечение и экран для отображения.

Какие наиболее распространенные типы компьютеров и их функции?

Ноутбуки, портативные устройства, носимые устройства и настольные компьютеры – самые распространенные типы компьютеров на сегодняшний день. Настольные компьютеры являются старейшими компьютерами и используются для запуска большого количества программ и доступа в Интернет. Ноутбуки — это портативные версии настольных компьютеров, которые меньше по размеру, поэтому их можно легко носить с собой.Карманные компьютеры (смартфоны) и носимые устройства предлагают множество функций, таких как подключение по Bluetooth, игры, аудиосистемы, отслеживание активности и камеры.

Суперкомпьютер — мощный компьютер, который может обрабатывать большие объемы данных и очень быстро выполнять большой объем вычислений.

Суперкомпьютеры используются в областях, связанных с:

Наука
Инженерия
Образование
Оборона
Аэрокосмическая промышленность

Суперкомпьютеры полезны для приложений, использующих очень большие базы данных или требующих большого объема вычислений.

Суперкомпьютеры используются для решения сложных задач, таких как:

Прогноз погоды
Климатические исследования
Научное моделирование
Разведка нефти и газа
Квантовая механика
Криптоанализ

Мейнфреймы

Мейнфрейм — высокопроизводительный компьютер, используемый для обработки больших объемов информации.

Мэйнфреймы в основном используются в:

Учреждения
Исследования
Академики
Здравоохранение
Библиотеки
Крупный бизнес
Финансовые учреждения
Биржевые брокерские фирмы
Страховые агентства

Мейнфреймы полезны для задач, связанных с:

Проведение переписи
Отраслевая и потребительская статистика
Планирование ресурсов предприятия
Обработка транзакции
электронный бизнес и электронная коммерция

Мини-компьютеры

Миникомпьютер – компьютер среднего уровня, занимающий промежуточное положение по размеру, мощности, скорости, объему памяти и т. д. между мэйнфреймом и микрокомпьютером.

Мини-компьютеры используются небольшими организациями.

"Миникомпьютер" – это термин, который сейчас мало используется. В последние годы миникомпьютеры часто называют небольшими или средними серверами (сервер – это центральный компьютер, предоставляющий информацию другим компьютерам).

Персональные компьютеры

Персональный компьютер (ПК) — небольшой компьютер, предназначенный для использования одним пользователем одновременно.

ПК или микрокомпьютер использует один чип (микропроцессор) в качестве центрального процессора (ЦП).

"Микрокомпьютер" в настоящее время в основном используется для обозначения ПК, но может относиться к любому маленькому компьютеру, например к настольному компьютеру, ноутбуку, планшету, смартфону или носимому устройству.

Типы персональных компьютеров

Настольный компьютер — персональный компьютер, предназначенный для работы в одном месте и помещающийся на столе или под ним. Обычно он имеет монитор, клавиатуру, мышь и башню (системный блок).

Портативный компьютер (или портативный компьютер) – портативный персональный компьютер, достаточно компактный, чтобы его можно было положить на колени пользователя, и который может питаться от аккумулятора. Он включает в себя откидной экран и клавиатуру с сенсорной панелью.

Планшет – ПК с беспроводным сенсорным экраном, который немного меньше и весит меньше, чем обычный ноутбук.

Смартфон — мобильный телефон, выполняющий многие функции персонального компьютера.

Атрибуция мультимедиа

мощный компьютер, который может обрабатывать большие объемы данных и очень быстро выполнять большие объемы вычислений.

высокопроизводительный компьютер, используемый для обработки больших объемов информации.

компьютер среднего уровня с промежуточным размером, мощностью, скоростью, емкостью памяти и т. д., между мейнфреймом и микрокомпьютером.

центральный компьютер, предоставляющий информацию другим компьютерам.

небольшой компьютер, предназначенный для одновременного использования одним пользователем. Также известен как ПК или микрокомпьютер.

персональный компьютер, предназначенный для использования в одном месте и помещающийся на столе или под ним. Обычно он имеет монитор, клавиатуру, мышь и башню (системный блок).

портативный персональный компьютер, достаточно компактный, чтобы его можно было положить на колени пользователя, и который может питаться от аккумулятора. Он включает в себя откидной экран и клавиатуру с тачпадом. Также известен как блокнот.

компьютер с беспроводным сенсорным экраном, который немного меньше и весит меньше, чем средний ноутбук.

мобильный телефон, выполняющий многие функции персонального компьютера.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

суперкомпьютер, любой из класса чрезвычайно мощных компьютеров. Этот термин обычно применяется к самым быстрым высокопроизводительным системам, доступным в любой момент времени. Такие ЭВМ использовались в основном для научных и инженерных работ, требующих чрезвычайно высокой скорости вычислений. Общие приложения для суперкомпьютеров включают тестирование математических моделей для сложных физических явлений или конструкций, таких как климат и погода, эволюция космоса, ядерное оружие и реакторы, новые химические соединения (особенно для фармацевтических целей) и криптология. По мере снижения стоимости суперкомпьютеров в 1990-х годах все больше компаний стали использовать суперкомпьютеры для маркетинговых исследований и других бизнес-моделей.

Отличительные черты

Суперкомпьютеры имеют определенные отличительные особенности. В отличие от обычных компьютеров, они обычно имеют более одного ЦП (центрального процессора), который содержит схемы для интерпретации программных инструкций и выполнения арифметических и логических операций в правильной последовательности. Использование нескольких процессоров для достижения высокой скорости вычислений обусловлено физическими ограничениями схемотехники. Электронные сигналы не могут двигаться быстрее скорости света, что, таким образом, является фундаментальным ограничением скорости для передачи сигналов и коммутации цепей. Этот предел почти достигнут благодаря миниатюризации компонентов схем, значительному сокращению длины проводов, соединяющих печатные платы, и инновациям в методах охлаждения (например, в различных суперкомпьютерных системах схемы процессора и памяти погружаются в криогенную жидкость для достижения низкие температуры, при которых они работают быстрее всего). Для поддержки чрезвычайно высокой вычислительной скорости ЦП требуется быстрое извлечение сохраненных данных и инструкций. Поэтому большинство суперкомпьютеров имеют очень большую емкость памяти, а также очень быстрые возможности ввода-вывода.

Компьютеры размещают веб-сайты, состоящие из HTML, и отправляют текстовые сообщения так же просто, как. РЖУ НЕ МОГУ. Взломайте этот тест, и пусть какая-нибудь технология подсчитает ваш результат и раскроет вам его содержание.

Еще одной отличительной чертой суперкомпьютеров является использование ими векторной арифметики, то есть они могут работать с парами списков чисел, а не просто с парами чисел. Например, типичный суперкомпьютер может умножить список почасовых ставок заработной платы для группы фабричных рабочих на список часов, отработанных членами этой группы, чтобы получить список долларов, заработанных каждым рабочим примерно за то же время, что и обычный компьютер для подсчета суммы, заработанной одним работником.

Суперкомпьютеры изначально использовались в приложениях, связанных с национальной безопасностью, включая проектирование ядерного оружия и криптографию. Сегодня они также обычно используются в аэрокосмической, нефтяной и автомобильной промышленности. Кроме того, суперкомпьютеры нашли широкое применение в областях, связанных с инженерными или научными исследованиями, как, например, при изучении строения субатомных частиц, происхождения и природы Вселенной. Суперкомпьютеры стали незаменимым инструментом в прогнозировании погоды: предсказания теперь основаны на численных моделях. По мере снижения стоимости суперкомпьютеров их использование распространилось на мир онлайн-игр.В частности, китайские суперкомпьютеры с 5-го по 10-е место в 2007 г. принадлежали компании, владеющей онлайн-правами в Китае на электронную игру World of Warcraft, в которую иногда одновременно играло более миллиона человек. игровой мир.

Историческое развитие

Несмотря на то, что первые суперкомпьютеры создавались разными компаниями, один человек, Сеймур Крей, практически с самого начала определял продукт. Крей присоединился к компьютерной компании под названием Engineering Research Associates (ERA) в 1951 году. Когда ERA была поглощена Remington Rand, Inc. (которая позже объединилась с другими компаниями, чтобы стать Unisys Corporation), Крей ушел вместе с основателем ERA Уильямом Норрисом, чтобы начать Control Data Corporation (CDC) в 1957 году. К тому времени линейка компьютеров Remington Rand UNIVAC и IBM поделили большую часть рынка компьютеров для бизнеса, и вместо того, чтобы бросить вызов их обширным структурам продаж и поддержки, CDC стремилась захватить небольшой, но прибыльный рынок быстрых научных компьютеров. CDC 1604, разработанный Cray, был одним из первых компьютеров, в которых электронные лампы были заменены транзисторами, и был весьма популярен в научных лабораториях. IBM отреагировала созданием собственного научного компьютера IBM 7030, широко известного как Stretch, в 1961 году. временно ушел из области суперкомпьютеров после ошеломляющих для того времени убытков в размере 20 миллионов долларов. В 1964 году Cray CDC 6600 заменил Stretch как самый быстрый компьютер на Земле; он мог выполнять три миллиона операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS), и вскоре для его описания был придуман термин суперкомпьютер.

Крей покинул CDC, чтобы основать Cray Research, Inc., в 1972 году, а в 1989 году снова перешел к созданию Cray Computer Corporation. Каждый раз, когда он уходил, его бывшая компания продолжала производить суперкомпьютеры на основе его разработок.

Крей принимал активное участие во всех аспектах создания компьютеров, которые производили его компании. В частности, он был гением в плотной упаковке электронных компонентов, из которых состоит компьютер. Благодаря умному замыслу он сократил расстояние, которое должны были пройти сигналы, тем самым ускорив работу машин. Он всегда стремился создать самый быстрый из возможных компьютеров для научного рынка, всегда программировался на предпочитаемом научном языке программирования (ФОРТРАН) и всегда оптимизировал машины для сложных научных приложений, например, дифференциальных уравнений, матричных манипуляций, гидродинамики, сейсмического анализа. и линейное программирование.

Среди новаторских достижений Cray был Cray-1, представленный в 1976 году, который стал первой успешной реализацией векторной обработки (это означает, что, как обсуждалось выше, он мог работать с парами списков чисел, а не просто с парами чисел). . Крей также был одним из пионеров разделения сложных вычислений между несколькими процессорами, дизайн, известный как «многопроцессорная обработка». Одной из первых машин, использующих многопроцессорность, была Cray X-MP, представленная в 1982 году, которая соединяла два компьютера Cray-1 параллельно, чтобы утроить их индивидуальную производительность. В 1985 году Cray-2, четырехпроцессорный компьютер, стал первой машиной, которая превысила миллиард FLOPS.

Хотя для достижения своих рекордов скорости Крэй использовал дорогие современные специализированные процессоры и системы жидкостного иммерсионного охлаждения, вот-вот должен был появиться новый революционный подход. У. Дэниела Хиллиса, аспиранта Массачусетского технологического института, возникла замечательная новая идея о том, как преодолеть узкое место, связанное с тем, что центральный процессор управляет вычислениями между всеми процессорами. Хиллис понял, что может устранить узкое место, отказавшись от всеконтролирующего ЦП в пользу децентрализованного или распределенного управления. В 1983 году Хиллис стал соучредителем Thinking Machines Corporation для разработки, создания и продажи таких многопроцессорных компьютеров. В 1985 году была представлена первая из его соединительных машин, CM-1 (быстро замененная ее более коммерческим преемником, CM-2). В CM-1 использовалось 65 536 недорогих однобитных процессоров, сгруппированных по 16 на чип (всего 4096 чипов), что позволяло выполнять некоторые вычисления в несколько миллиардов FLOPS — примерно сравнимо с самым быстрым суперкомпьютером Cray.

Суперкомпьютер Thinking Machines Corporation CM-2, 1987 год. Черный кубический корпус компьютера был полупрозрачным, чтобы можно было наблюдать алгоритмы вычислений, напоминающие нейронные (активный процессор активировал красный диод).

Первоначально Хиллис был вдохновлен тем, как мозг использует сложную сеть простых нейронов (нейронную сеть) для выполнения высокоуровневых вычислений.На самом деле, первоначальная цель этих машин заключалась в решении проблемы искусственного интеллекта — распознавании лиц. Назначив каждый пиксель изображения отдельному процессору, Хиллис распределил вычислительную нагрузку, но при этом возникла проблема связи между процессорами. Топология сети, которую он разработал для облегчения взаимодействия между процессорами, представляла собой 12-мерный «гиперкуб», то есть каждый чип был напрямую связан с 12 другими чипами. Эти машины быстро стали известны как массивно-параллельные компьютеры. Машины Хиллиса не только открыли путь для новых многопроцессорных архитектур, но и продемонстрировали, насколько обычные или общедоступные процессоры можно использовать для достижения суперкомпьютерных результатов.

Другим распространенным приложением искусственного интеллекта для многопроцессорной обработки были шахматы. Например, в 1988 году компания HiTech, построенная в Университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, использовала 64 специализированных процессора (по одному на каждую клетку шахматной доски), чтобы стать первым компьютером, победившим гроссмейстера в матче. В феврале 1996 года Deep Blue от IBM, использующий 192 модифицированных процессора RS/6000, стал первым компьютером, победившим чемпиона мира Гарри Каспарова в «медленной» игре. Затем ему было поручено предсказывать погоду в Атланте, штат Джорджия, во время летних Олимпийских игр 1996 года. Его преемник (теперь с 256 специализированными шахматными процессорами) победил Каспарова в ответном матче из шести партий в мае 1997 года.

Однако, как всегда, суперкомпьютеры в основном применялись в военных целях. После подписания Соединенными Штатами в 1996 году Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний потребность в альтернативной программе сертификации стареющих ядерных арсеналов страны побудила Министерство энергетики профинансировать Инициативу ускоренных стратегических вычислений (ASCI). Цель проекта заключалась в том, чтобы к 2004 году создать компьютер, способный моделировать ядерные испытания, — для этого требовался компьютер, способный выполнять 100 триллионов флопс (100 терафлопс; самым быстрым из существующих компьютеров в то время был Cray T3E, способный производить 150 миллиардов флопс). ). ASCI Red, построенный в Sandia National Laboratories в Альбукерке, штат Нью-Мексико, совместно с корпорацией Intel, был первым, достигшим скорости 1 TFLOPS. Используя 9072 стандартных процессора Pentium Pro, он достиг производительности 1,8 терафлопс в декабре 1996 года и был полностью готов к июню 1997 года.

В то время как в Соединенных Штатах преобладал многопроцессорный подход, в Японии корпорация NEC вернулась к более старому подходу к индивидуальному проектированию компьютерного чипа — для своего симулятора Земли, который удивил многих ученых-компьютерщиков, заняв первое место в отраслевом TOP500. список скоростей суперкомпьютера в 2002 году. Однако он недолго удерживал эту позицию, поскольку в 2004 году прототип IBM Blue Gene / L с 8 192 вычислительными узлами достиг скорости около 36 терафлопс, что чуть превышает скорость симулятора Земли. . После двух удвоений количества процессоров ASCI Blue Gene/L, установленный в 2005 году в Sandia National Laboratories в Ливерморе, Калифорния, стал первой машиной, преодолевшей заветную отметку в 100 TFLOPS со скоростью около 135 TFLOPS. Другие машины Blue Gene/L с аналогичной архитектурой занимали многие из первых мест в последовательных списках TOP500. Благодаря регулярным усовершенствованиям ASCI Blue Gene/L в 2007 г. достиг скорости, превышающей 500 терафлопс. Эти суперкомпьютеры IBM также заслуживают внимания благодаря выбору операционной системы, Linux и поддержке IBM в разработке приложений с открытым исходным кодом.

Первый компьютер, производительность которого превысила 1000 терафлопс, или 1 петафлопс, был создан IBM в 2008 году. Машина, получившая название Roadrunner в честь птицы штата Нью-Мексико, была впервые протестирована на объектах IBM в Нью-Йорке, где она достигла важного рубежа. перед разборкой для отправки в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в Нью-Мексико. В тестовой версии использовалось 6 948 двухъядерных микрочипов Opteron от Advanced Micro Devices (AMD) и 12 960 процессоров Cell Broadband Engine от IBM (впервые разработанных для использования в видеосистеме Sony Computer Entertainment PlayStation 3). Процессор Cell был разработан специально для выполнения интенсивных математических вычислений, необходимых для обработки механизмов моделирования виртуальной реальности в электронных играх, — процесс, аналогичный вычислениям, которые необходимы ученым-исследователям при работе со своими математическими моделями.

Посмотрите, как исследователи моделируют трехмерное движение человеческого риновируса с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene Q, чтобы понять, как работает вирус

Посмотрите трехмерную симуляцию движения человеческого риновируса, вызывающего простуду. Моделирование было произведено с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene/Q.

Такой прогресс в вычислительной технике позволил исследователям впервые в истории оказаться на грани возможности проводить компьютерное моделирование, основанное на первопринципах физики, а не просто на упрощенных моделях.Это, в свою очередь, открыло перспективы для прорывов в таких областях, как метеорология и анализ глобального климата, фармацевтический и медицинский дизайн, новые материалы и аэрокосмическая техника. Самым большим препятствием для реализации всего потенциала суперкомпьютеров остаются огромные усилия, необходимые для написания программ таким образом, чтобы различные аспекты задачи могли обрабатываться одновременно как можно большим числом различных процессоров. Даже управление этим в случае менее чем дюжины процессоров, которые обычно используются в современных персональных компьютерах, не поддавалось никакому простому решению, хотя инициатива IBM с открытым исходным кодом при поддержке различных академических и корпоративных партнеров достигла прогресса в 1990-х и 2000-х годах. .