Основные платформы ЭВМ и области их использования

напрямую связаться с любым другим узлом. Однако в MPP-системах это

технически трудно реализуемо. Обычно процессорные узлы в современных MPP-

компьютерах образуют или двумерную решетку (например, в SNI/Pyramid RM1000)

или гиперкуб (как в суперкомпьютерах nCube [18]).

Поскольку для синхронизации параллельно выполняющихся в узлах

процессов необходим обмен сообщениями, которые должны доходить из любого

узла системы в любой другой узел, важной характеристикой является диаметр

системы с1 - максимальное расстояние между узлами. В случае двухмерной

решетки d ~ sqrt(n), в случае гиперкуба d ~ 1n(n). Таким образом, при

увеличении числа узлов архитектура гиперкуба является более выгодной.

Время передачи информации от узла к узлу зависит от стартовой

задержки и скорости передачи. В любом случае за время передачи процессорные

узлы успевают выполнить много команд, и это соотношение быстродействия

процессорных узлов и передающей системы, вероятно, будет сохраняться -

прогресс в производительности процессоров гораздо больше, чем в пропускной

способности каналов связи. Поэтому инфраструктура каналов связи является

одного из главных компонентов Mpp-компьютера.

Несмотря на все сложности, сфера применения MPP-компьютеров

понемногу расширяется. Различные MPP-системы эксплуатируются во многих

ведущих суперкомпьютерных центрах мира, что наглядно следует из списка

ТОР500. Кроме уже упоминавшихся, следует особенно отметить компьютеры Cray

T3D и Cray ТЗЕ, которые иллюстрируют тот факт, что мировой лидер

производства векторных суперЭВМ, компания Cray Research, уже не

ориентируется исключительно на векторные системы. Наконец, нельзя не

вспомнить, что новейший суперкомпьютерный проект министерства энергетики

США будет основан на MPP-системе на базе Pentium Pro [10].

Сегодня в суперкомпьютерном мире наблюдается новая волна,

вызванная как успехами в области микропроцессорных технологий, так и

появлением нового круга задач, выходящих за рамки традиционных научно-

исследовательских лабораторий. Налицо быстрый прогресс в производительности

микропроцессоров RISC-архитектуры, которая растет заметно быстрее, чем

производительность векторных процессоров. Например, микропроцессор HP РА-

8000 отстает от Cray T90 всего примерно в два раза. В результате в

ближайшее время вероятно дальнейшее вытеснение векторных суперЭВМ

компьютерами, использующими RISC-микропроцессоры, такими, как, например,

IBM SP2, Convex/HP SPP, DEC AlphaServer 8400, SGI POWER CHALENGE.

Подтверждением этого стали результаты рейтинга ТОР500, где лидерами по

числу инсталляций стали системы POWER CHALLENGE и SP2, опережающие модели

ведущего производителя суперкомпьютеров - компании Cray Research.

|Наиболее распространенные конфигурации РС |

РС на сегодняшний день является самой распространенной платформой в

мире. В России процент пользователей PC от общего числа пользователей еще

более велик. Это объясняется наличием большого количества программного

обеспечения и широкой технической поддержкой.

Так как PC очень распространены, то существует множество областей их

применения, а значит и множество конфигураций.

Основные области применения IBM PC совместимых компьютеров:

офисный компьютер

компьютер для бухгалтерского учета (уточнение предыдущего)

компьютер для автоматизированного проектирования

сервер локальной сети

компьютер для хранения и работы с базами данных (вариант предыдущего)

компьютер в банковском деле

компьютер для издательского дела

компьютер для художественных работ и анимации

компьютер для трехмерного моделирования и трехмерной анимации

компьютер для работы с аудио

компьютер для работы с видео

компьютер для управления производственными процессами

компьютеры, применяемые в специализированных областях деятельности

(медицина, сельское хозяйство, и т.п.)

домашний мультимедийный компьютер

компьютер геймера (уточнение предыдущего)

Это, конечно же, далеко не полный список областей применения PC. Все

области применеия перечислить просто невозможно.

Но почти в каждой области применения требуется PC со своей, не похожей

на другие, конфигурацией. У каждой есть свои отличительный особенности. В

частности это может быть набор специфического оборудования, периферийных

устройств или же набор программного обеспечения.

Некоторые из конфигураций PC и соответствующие области из применения

будут рассмотрены ниже.

|Наиболее распространенные конфигурации Macintosh |

Macintosh является вторым по популярности (после PC) компьютером в

мире. Области его применения не настолько многочисленны.

В основном Mac используется в некоторых из тех областей, в которых

используется и PC, но в таких областях применение Macintosh наиболее

оправдано и, часто, более эффективно и производительно, чем PC, так как в

этих областях Macintosh обладает преимуществом (например более высокой

производительностью, большей простотой в работе) перед PC.

Из-за более узкой специализации у Macintosh меньше выбор программного

обеспечения и чуть меньше выбор периферийных устройств, чем у PC.

Основные области применения компьютеров Macintosh

компьютер для обучения

компьютер для издательского дела

компьютер для работы с аудио

компьютер для работы с видео

Как видно, Macintosh применяется в меньшем количестве областей, но в

некоторых из этих областей (например в издательском деле) его преимущество

над PC бесспорно.

Применение Macintosh в издательской деятельности будет рассмотрено

ниже.

Наиболее распространенные конфигурации других компьютеров и рабочих станций

|Наиболее распространенные конфигурации других |

|компьютеров и рабочих станций |

Помимо PC и Macintosh в отдельную группу необходимо выделить все

остальные типы компьютеров, которые распространены значительно реже, а так

же рабочие станции и серверы локальных и глобальных сетей.

Основные области применения остальных компьютеров и рабочих станций

компьютеры и рабочие станции для работы с аудио (SGI, DEC Alpha)

компьютеры и рабочие станции для работы с видео (SGI, DEC Alpha)

компьютеры и рабочие станции для художественной деятельности и плоской

анимации (SGI, DEC Alpha)

компьютеры и рабочие станции для трехмерного моделирования и трехмерной

анимации высокого качества (SGI, DEC Alpha)

серверы Internet/Intranet - сетей (DEC Alpha, SUN Enterprise, IBM RS)

Эти рабочие станции так же узкоспециализированные и очень эффективны

(эффективнее, чем PC или Mac) именно в своей области применения. Обычно они

используются тогда, когда уже невозможно использовать PC или Macintosh (из-

за их недостаточной мощности в этой области, или из-за отсутствия

необходимого программного обеспечения.

|Наиболее распространенные конфигурации контроллеров |

|(промышленных и непромышленных) |

Промышленные контроллеры отличаются от компьютеров и рабочих станций

отсутствием обычно стандартных устройств ввода-вывода, ПЗУ с управляющей

программой на плате или кристалле контроллера и, как следствие, очень узкой

специализацией.

Достаточно сложно выделить основные конфигурации этих контроллеров,

так как они очень похожи одна на другую (управляющая программа,

процессорный блок, порты ввода-вывода для снятия сигналов с датчиков и

передачи сигналов управления). Тем не менее, по области применения

контроллеры можно классифицировать.

Основные области применения промышленных и непромышленных контроллеров

контроллеры производственных процессов (наиболее распространенные)

контроллеры для управления бытовыми приборами и электроникой

контроллеры для управления сложными транспортными средствами (самолеты,

космические спутники и т.п.)

контроллеры для управления стандартными транспортными средствами

(автомобиль)

Это, конечно, не все области применения контроллеров, но наиболее

основные.

Наиболее часто контроллеры используются для управления

производственными процессами совместно с, например, PC, или самостоятельно.

Основная причина их использования - достаточно сложные управляющие

действия, не позволяющие обойтись простыми схемами, и в то же время,

достаточно простые, чтобы использовать управляющий PC (особенно это

относится к контроллерам в бытовых приборх).

Теперь рассмотрим некоторые из конфигураций современных ЭВМ. Нет

особенного смысла рассматривать наиболее простые конфигурации, поэтому

рассмотрим более сложные.

Использование ЭВМ в издательском деле

Настольные издательские системы прежде всего автоматизируют подготовку

оригинал-макета, по которому фотоспособом изготавливают офсетную форму

(трафарет, через который наносится типографская краска на лист бумаги).

Специализированные программы, известные как программное обеспечение верстки

страниц, позволяют издателям разместить текст, разделительные линии, номера

станиц, иллюстрации и, наконец, получить твердую копию оригинал-макета с

помощью лазерного принтера или фотонаборного автомата. Программы верстки

страниц могут также обрабатывать полутоновые изображения.

Таким образом, верста страниц - главный процесс в работе настольной

издательской системы. Качество подготовки оригинал-макета в значительной

мере зависит от возможностей и характеристик программ верстки страниц.

Программа, которая сделала настольные издательские системы на основе

IBM-совместимых компьютеров почти такими же совершенными, как и системы на

основе компьютеров Macintosh, - это Ventura Publisher фирмы Xerox

Corp. Пакет программ Ventura Publisher использует интерфейс, который

характерен для компьютеров Macintosh. Современные версии программы Ventura

Publisher работают с среде Windows.

Программы компьютерной верстки имеют следующие возможности:

редактирование и форматирование текста

графическое оформление

работа с отдельными элементами документов, выделенными

прямоугольниками, содержащими текст и графику. Элементы можно перемещать по

странице и масштабировать. Однако еще до создания каких-либо элементов

вручную программа автоматически формирует базовую страницу. Такая базовая

страница может содержать постоянные элемента оформления в виде текста и

графики, которые будут формироваться на каждой странице при верстке.

Ventura Publisher позволяет импортировать разнообразную графику,

которая может быть масштабирована. Однако программа имеет существенные

ограничения на редактирование графики. Она может создавать линии,

окружности, прямоугольники и так называемый "текст в рамке". Программа

Ventura зарекомендовала себя, как лучшая программа для создания объемных

документов (изданий). Это произошло из-за хорошо организованных средств для

создания повторяющихся элементов документа, например, номера страниц,

колонтитулы (повторяющийся текст в верхней строке каждой страницы), ссылки,

повторяющиеся графические элементы.

Фирма Aldus разработала программу верстки страниц Page Maker для

настольных издательских систем. В отличии от Ventura Publisher программa

Page Maker сразу стала выпускаться в двух версиях (для IBM PC и для

Macintosh).

Программа Ventura Publisher обладает отличными средствами для

полиграфического оформления, а программа Pagre Maker графическими.

Для создания оригинал-макета в настольных издательских системах чаще

всего используется лазерный принтер. Известно, что лазерный принтер

создает линии и символы, нанося крошечные точки на бумагу. Опыт

использования принтеров с разрешающей способностью 300 точек на дюйм

показывает, что горизонтальные и вертикальные линии отрабатываются отлично,

но имеются разрывы на наклонных и изогнутых линиях. Традиционный в

издательском деле фотонабор имеет разрешающую способность порядка 1200

точек на дюйм. Более высокая разрешающая способность до 2400 - 2540

точек на дюйм достигнута в устройствах Linotronik фирмы Alied Linotipe.

Важным моментом связи между настольной издательской системой и

фотонаборной установкой является язык Post Script, который одинаково

управляет выводом информации в фотонаборном аппарате и лазерном принтере.

Post Script - это язык программирования для описания внешнего вида и

расположения текста и графической информации на странице. Поэтому он

назван языком описания страницы. Язык предоставляет отличную возможность

перемещения элементов текста и графики. Символы могут быть произвольно

увеличены и уменьшены, повернуты или искривлены каким-то образом. Обработка

графики может осуществляться различными способами. Так как Post Script

работает с аналитическим видом графического представления (то есть с

векторными объектами), каждый объект выводится на печать с минимальной

погрешностью.

Таким образом настольные издательские системы позволяют верстать

страницы и создавать качественный оригинал-макет издания практически любой

сложности.

Современный компьютер для издательского дела это скорее всего

Macintosh, или может быть все таки PC, достаточно мощный, с большим

количеством оперативной памяти и памяти на жестких дисках. Для работы

необходим быстрый видеоадаптер с большим количеством видеопамяти и отличным

быстродействием в 2D, а так же возможностью держать высокую кадровую

развертку при очень больших разрашениях. Для PC, например, Matrox

Millenium/2.

Отдельно необходимо сказать о мониторе. Он должен удовлетворять самым

высоким требованиям: большой размер экрана, маленькое зерно, высокое

качество изображения, возможность работать с высокими разрашениями и

держать при этом большую кадровую развертку.

Так же высокие требования предъявляются к устройствам ввода

(чувствительная мышь).

Дополняют конфигурацию сканер и лазерный принтер.

Использование ЭВМ в медицинской практике

За последние 20 лет уровень применения компьютеров в медицине

чрезвычайно повысился. Практическая медицина становится все более и более

автоматизированной. Существует множество медико-ориентированных программ

для компьютеров.

Сложные современные исследования в медицине немыслимы без применения

вычислительной техники. К таким исследованиям можно отнести компьютерную

томографию, томографию с использованием явления ядерно-магнитного

резонанса, ультрасонографию, исследования с применением изотопов.

Количество информации, которое получается при таких исследования так

огромно, что без компьютера человек был бы неспособен ее воспринять и

обработать.

Как известно, компьютерная томография представляет собой метод

рентгенографического исследования, позволяющий при помощи специальной

технологии получать рентгенограммы человеческого тела по слоям и

запоминать эти снимки в памяти компьютера после специальной обработки; дает

возможность установить локализацию патологического процесса, оценить

результаты лечения, в том числе, лучевой терапии, выбрать подходы и объем

оперативного вмешательства.

Для этой цели используются специальные аппараты (в том числе,

отечественный рентгеновычислительный томограф СРТ - 1000) с вращающейся

рентгеновской трубкой, которая перемещается вокруг неподвижного объекта,

"построчно" обследуя все тело или его часть. Томограф здесь выступает в

качестве периферийного устройства, подключенного через последовательный

порт к PC. Так как органы и ткани человека поглощают рентгеновское

излучение в неравной степени, изображения их выглядят в виде "штрихов" -

установленного ЭВМ коэффициента поглощения для каждой точки сканируемого

слоя. Компьютерные томографы позволяют выделить слои от 2 до 10 мм при

скорости сканирования одного слоя 2 - 5 секунд с моментальным

воспроизведением изображения в черно-белом или цветном варианте.

Компьютерную томографию головы делают после полного клинического

обследования больного с подозрением на повреждение центральной нервной

системы.

Показатели поглощения разных участков мозга обрабатываются на ЭВМ и

выдаются либо изображением ряда "срезов" мозга, либо алфавитно - цифровой

информацией. Можно получить данные о плотности ткани на участке до 3 мм ,

отдифференцировать оболочки, сосуды, серое и белое вещество, желудочки

мозга, а также патологические очаги (инфаркты, кровоизлияния в мозг,

опухоли, абсцессы и др.).

За счет использования ЭВМ снимаемая информация о мозге с томографа в

десятки раз превышает информацию обычной краниограммы. По данным

компьютерной томогрфии можно более точно следить за патологическими

процессами, их изменениями во времени, а также изменениями под влиянием

проводимого лечения.

Компьютерная томография безопасна, не дает осложнений. Дополняя

данные клинического и рентгенологического исследований, позволяет

получить более полную информацию об органах.

В последнее время в больницах важным становится использование

компьютеров, объединенных в компьютерные сети. Это позволяет медикам

эффективно обмениваться данными между удаленными друг от друга

компьютерами. В рамках Российского Министерства Здравоохранения и

медицинской промышленности функционирует компьютерная сеть MEDNET,

которая позволяет упростить сбор статистических медицинских данных по

регионам, делать соответствующую обработку, агрегирование данных и

составление отчетности.

Кроме того, эта сеть позволяет передавать любые данные между

медицинскими учреждениями.

В последнее время также получили распространение медицинские Web -

сервера, которые сделалаи обмен информацией между медицинскими учреждениями

еще более удобным. Как на любом Web - сервере, данные на них организованы

таким образом, что они становится легко доступными даже для людей, не

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13