Классификация компьютеров

|инф| | |

|орм| | |

|аци| | |

|и | | |

|Ком|Внутренний |Высокоскоростное |

|мун|факс­модем |Dial­Up­устройство|

|ика|стандарта V.90 |с драйвером NDIS |

|цио| |5.0 |

|нно| | |

|е | | |

|обо| | |

|руд| | |

|ова| | |

|ние| | |

VII. Mobile PC

(для тех, кто в пути)

В спецификациях РС 98 такие машины уже упоминались, но выделения в

отдельный класс не было. Теперь же авторы решили, что подобная ситуация

отнюдь не является правильной, поэтому в стандарте РС 99 портативные

компьютеры выделены в отдельную категорию. Понятно почему: к этим машинам

предъявляются особые требования. В данном случае не требуется сверхвысокой

вычислительной мощности и развитых сетевых возможностей, зато очень важны

низкий вес и возможность длительной работы от батарей. Стоит отметить, что

в рекомендованной конфигурации ноутбук способен удовлетворить потребности

практически любого пользователя, если последний не занимается нелинейным

видеомонтажом или расчетом полетной траектории баллистических ракет.

| | | |

|M| | |

|obil| | |

|e PC| | |

|99 | | |

| |Требуется |Рекомендуется |

|Сист|233 МГц |64 Мбайт ОЗУ для Windows NT |

|емны|процессор, 128 |IEEE 1394, поддержка |

|е |Кбайт |"горячей" замены устройств, |

|треб|L2­кэш, 32 |Device Bay Устройства, |

|ован|Мбайт ОЗУ, PC 99|использующие USB, |

|ия |basic minimum, |IrDA­совместимые |

| |SmartBattery |устройства |

|Шины|1 порт USB, | |

| |CardBus, | |

| |отсутствие карт | |

| |и слотов ISA | |

|Устр|PC 99 basic | |

|ойст|minimum | |

|ва | | |

|ввод| | |

|а/вы| | |

|вода| | |

|Виде|800 х 600 х 16 |AGP (frame AGP), |

|осис|bpp при 60 Гц |DVD­Video­проигрыват|

|тема| |ель, телевизионный выход |

|Звук| |PC 99 Audio |

|овая| | |

|сист| | |

|ема | | |

|Устр|PC 99 basic |CD­ или DVD­привод |

|ойст|minimum | |

|ва | | |

|хран| | |

|ения| | |

|инфо| | |

|рмац| | |

|ии | | |

|Комм|Внутренний |Поддержка более скоростных |

|уник|факс­модем |модемов и устройств для |

|ацио|стандарта V.34 |подключения к публичным |

|нное| |сетям |

|обор| | |

|удов| | |

|ание| | |

VIII. Системные требования

В спецификациях РС 98 требования к центральному процессору и оперативной

памяти особо не оговаривались. Теперь же порядок наведен и в этой области:

для каждой из категорий указаны минимальные требования к этим двум

компонентам. Выглядят последние очень интересно. Если не оговаривать пока

системные требования к мобильным компьютерам и рабочим станциям (требующим

отдельного рассмотрения), то получается нечто схожее: процессор с тактовой

частотой не менее 300 МГц, кэш второго уровня не менее 128 Кбайт и 32 (для

Consumer PC) или 64 (для остальных) Мбайта оперативной памяти. Итак, с

памятью все ясно. Ограничение же на тактовую частоту процессора мгновенно

"вышибает" с рынка старые, но популярные до сих пор Pentium MMX и многие

другие наиболее продаваемые процессоры конкурентов Intel. Cyrix вообще

оказывается в очень тяжелом положении: специалистам компании в очередной

раз придется пытаться всем доказать, что применяемый ими P-Rating имеет

право на жизнь. В противном случае не один из продаваемых ими ныне

процессоров не попадает в указанные рамки. Требование к определенному

размеру кэш-памяти не случайно: именно такой объем имеет активно

продвигаемый ныне Intel процессор Celeron нового поколения. Старые же

модели Celeron и младшие процессоры линии Pentium II (с частотой 233 и 266)

все равно в ближайшее время будут сняты с производства. Картина

вырисовывается следующая: с одной стороны, это защита пользователей от

применения маломощных процессоров, а с другой - подгон технического

процесса под собственные производственные планы. Впрочем, ничего страшного

в этом нет, просто любопытно, что на эти действия ответят конкурирующие с

Intel фирмы.

Системные требования, предъявляемые к рабочим станциям, также вполне

объяснимы. Здесь на конкурентов оглядываться нечего, ибо практически все

применяемые в компьютерах данного класса процессоры выходят с заводов

Intel. Процессор Pentium II 400 - это минимум в данном случае, хотя

предпочтительнее применение Pentium II Xeon. Возможно применение RISC-

процессоров, разумеется, тех, для которых существует Microsoft Windows NT.

В первую очередь на ум приходит процессор Alpha.

Для мобильных компьютеров допустимы существенно менее мощные процессоры.

Здесь вполне оправдано применение многих клонов Intel Pentium. Впрочем,

требования к объему ОЗУ достаточно высоки: как минимум 32 Мбайта,

рекомендуется 64 Мбайта (для установки Windows NT) - в точности то же

самое, что и для Consumer PC. Когда-то ноутбук с 16 Мбайтами оперативной

памяти и предустановленной Windows NT рассматривался как некое чудо, ныне

же это нормальная рабочая машина.

В общем и целом в системных требованиях не изложено ничего нового. Просто

раньше подобные ограничения на минимальный уровень аппаратуры накладывались

производителями программного обеспечения. Ныне же совсем необязательно в

документации на ПО делать большой раздел System Requirements: достаточно

лишь указать, что для работы с данной программой требуется компьютер,

удовлетворяющий спецификациям РС 99.

IX. Минимум для всех и каждого

Некоторые требования, обязательные для всех классов компьютеров,

расшифровываются отдельно, а в описании категории просто указывается: PC 99

Basic Minimum. Насколько этот минимум действительно "базовый минимальный"?

Начнем с Video Basic Minimum. Здесь все просто: требуется поддержка

видеорежимов с разрешением 640х480 и 800х600 точек при числе битов на

пиксел до 32 и 1024х768 точек при 16 битах на пиксел. Частота обновления

экрана должна быть не ниже 75 Гц. Это действительно минимальные требования,

которые давно уже учитываются производителями видеоадаптеров и мониторов.

Достаточными они являются лишь для офисных компьютеров: во всех остальных

категориях появляются дополнительные требования, о рекомендациях и говорить

нечего. Ввиду специфичности видеосистемы мобильных компьютеров, для них

требуется лишь режим 800х600 точек и 16 бит на пиксел при частоте

регенерации 60 Гц.

Что касается минимальных требований к устройствам ввода/вывода и их

интерфейсов, то согласно спецификациям обязательно должны присутствовать:

клавиатура, мышь (или подобное устройство), последовательный и параллельный

разъемы. Пока точно не определено, к чему подключать клавиатуру с мышью:

рекомендовано использовать для этого USB, однако производителям разрешено

использовать разъемы в стиле PS/2. Об отношении разработчиков спецификаций

к последовательному и параллельному портам уже было сказано выше: они

считаются устаревшими и, соответственно, от них необходимо избавляться при

первой же возможности. Вполне вероятно, что где-нибудь в спецификациях РС

2000 их (как и разъемы PS/2) просто запретят использовать. Кстати, во всех

категориях компьютеров рекомендованы инфракрасные порты (IrDA). Понятно,

для чего инфракрасный порт в мобильном компьютере, но зачем он нужен в

офисной машине, не ясно.

Существуют также Basic Minimum и в разделе системных требований, а также

в области устройств хранения информации. Практически в этих разделах

описывается сегодняшнее, а иногда и вчерашнее положение дел. Так что

бояться производителям нечего: в этой части стандарту удовлетворяют

практически все продаваемые ими компьютеры.

Отдельного рассмотрения требует РС 99 Audio. В спецификациях этому

вопросу посвящена достаточно емкая глава. Самое интересное, что в области

звука требования практически одинаковые и для офисного компьютера, и для

Entertainment PC. Разница только в том, что для Entertainment PC наличие

звуковых возможностей обязательно, а для остальных - рекомендовано. Но об

этой части спецификаций РС 99 мы говорили в статье, посвященной

тестированию совместимых с этим стандартом звуковых карт.

X. Рекомендации

Стоит отметить, что практически все оборудование, которое было

рекомендовано использовать стандартом РС 98, так до сих пор и осталось

"рекомендованным". В действительности ни один из компонентов, принадлежащих

к этой группе, так и не стал стандартным за прошедший год. Это

свидетельствует о том, что требования спецификаций РС 98 так и не были

выполнены. Единственное, что появилось нового в последней версии

спецификаций,- это настоятельная рекомендация к использованию некоторых

устройств. Так, например, до сих пор не является обязательным наличие в

вычислительной системе шины IEEE 1394, однако в РС 99 указано, что

дополнительные дисковые устройства желательно подключать именно к ней

(первичные пока разрешено оставить на EIDE и тому подобном). Более того,

некоторые рекомендации ныне несколько отстали от жизни, например уже в

текущем году шина AGP для видеокарт применяется практически повсеместно,

однако на следующий год она лишь рекомендована, но не обязательна.

Кстати, ни РС 98 ни РС 99 не предъявляют абсолютно никаких требований к

применяемому с компьютером монитору. Конечно, это не часть компьютера,

однако немаловажный компонент всей системы. Действительно, какой смысл

требовать наличия мощного трехмерного ускорителя, способного работать с

большим разрешением при миллионах цветов на экране, если продавцы техники

могут, выполнив это условие, продать компьютер со старым, 14-дюймовым

монитором. Последний не дает возможности работать с высоким разрешением, да

и от требуемых 75 Гц регенерации экрана не будет толка (если такую частоту

не поддерживает монитор), однако формально полученный компьютер будет

удовлетворять спецификациям РС 99. Впрочем, в рекомендованной части

спецификации Entertainment PC указано, что монитор должен быть с большой

диагональю и цветным. (Это выглядит как насмешка: ну кто же для приложений

мультимедиа будет приобретать черно-белый?). На первый взгляд все хорошо,

но что понимается под большой диагональю не сказано. В общем, хотели как

лучше, а получилось как всегда.

B. X-терминалы

X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и

стандартных ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись

в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали

локальную вычислительную мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-

терминалов хотели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность

работы в многооконной системе и графические возможности. Совсем недавно,

как только стали доступными очень мощные графические рабочие станции,

появилась тенденция применения "подчиненных" X-терминалов, которые

используют рабочую станцию в качестве локального сервера.

На компьютерном рынке X-терминалы занимают промежуточное положение между

персональными компьютерами и рабочими станциями. Поставщики X-терминалов

заявляют, что их изделия более эффективны в стоимостном выражении, чем

рабочие станции высокого ценового класса, и предлагают увеличенный уровень

производительности по сравнению с персональными компьютерами. Быстрое

снижение цен, прогнозируемое иногда в секторе X-терминалов, в настоящее

время идет, очевидно, благодаря обострившейся конкуренции в этом секторе

рынка. Многие компании начали активно конкурировать за распределение рынка,

а быстрый рост объемных поставок создал предпосылки для создания такого

рынка. В настоящее время уже достигнута цена в $1000 для Х-терминалов

начального уровня, что делает эту технологию доступной для широкой

пользовательской базы.

Как правило, стоимость X-терминалов составляет около половины стоимости

сравнимой по конфигурации бездисковой машины и примерно четверть стоимости

полностью оснащенной рабочей станции.

Что такое X-терминал?

Типовой X-терминал включает следующие элементы:

. Экран высокого разрешения - обычно размером от 14 до 21 дюйма по

диагонали;

. Микропроцессор на базе Motorola 68xxx или RISC-процессор типа Intel

i960, MIPS R3000 или AMD29000;

. Отдельный графический сопроцессор в дополнение к основному процессору,

поддерживающий двухпроцессорную архитектуру, которая обеспечивает

более быстрое рисование на экране и прокручивание экрана;

. Базовые системные программы, на которых работает система X-Windows и

выполняются сетевые протоколы;

. Программное обеспечение сервера X11;

. Переменный объем локальной памяти (от 2 до 8 Мбайт) для дисплея,

сетевого интерфейса, поддерживающего TCP/IP и другие сетевые

протоколы.

. Порты для подключения клавиатуры и мыши.

X-терминалы отличаются от ПК и рабочих станций не только тем, что не

выполняет функции обычной локальной обработки. Работа X-терминалов зависит

от главной (хост) системы, к которой они подключены посредством сети. Для

того, чтобы X-терминал мог работать, пользователи должны инсталлировать

программное обеспечение многооконного сервера X11 на главном процессоре,

выполняющим прикладную задачу (наиболее известная версия X11 Release 5). Х-

терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и

традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть

подключены к любой главной системе, которая поддерживает стандарт X-

Windows. Более того, локальная вычислительная мощь X-терминала обычно

используется для обработки отображения, а не обработки приложений

(называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере

(сервере). Вывод такого удаленного приложения просто отображается на экране

X-терминала.

Минимальный объем требуемой для работы памяти X-терминала составляет 1

Мбайт, но чаще 2 Мбайта. В зависимости от функциональных возможностей

изделия оперативная память может расширяться до 32 Мбайт и более.

Оснащенный стандартной системой X-Windows, X-терминал может отображать на

одном и том же экране множество приложений одновременно. Каждое приложение

может выполняться в своем окне, и пользователь может изменять размеры окон,

их месторасположение и манипулировать ими в любом месте экрана.

X-Windows - результат совместной работы Масачусетского технологического

института (MIT) и корпорации DEC. Система X-Windows (известная также под

именем X) в настоящее время является открытым де-факто стандартом для

доступа к множеству одновременно выполняющихся приложений с возможностями

многооконного режима и графикой высокого разрешения на интеллектуальных

терминалах, персональных компьютерах, рабочих станциях и X-терминалах. Она

стала стандартом для обеспечения интероперабельности (переносимости)

продуктов многих поставщиков и для организации доступа к множеству

приложений. В настоящее время X-Windows является стандартом для разработки

пользовательского интерфейса. Более 90% поставщиков UNIX-рабочих станций и

многие поставщики персональных компьютеров адаптировали систему X-Windows и

применяют в качестве стандарта.

C. Серверы

Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес-системы,

включающие системы управления базами данных и обработки транзакций, крупные

издательские системы, сетевые приложения и системы обслуживания

коммуникаций, разработку программного обеспечения и обработку изображений

все более настойчиво требуют перехода к модели вычислений "клиент-сервер" и

распределенной обработке. В распределенной модели "клиент-сервер" часть

работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер (в общем случае

клиентская и пользовательская части могут работать и на одном компьютере).

Существует несколько типов серверов, ориентированных на разные применения:

файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер,

сервер приложений. Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса,

которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или

прикладные пакеты программ).

С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся

масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер

отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер).

Эта классификация весьма условна. Например, размер группы может меняться в

диапазоне от нескольких человек до нескольких сотен человек, а сервер

отдела обслуживать от 20 до 150 пользователей. Очевидно, в зависимости от

числа пользователей и характера решаемых ими задач, требования к составу

оборудования и программного обеспечения сервера, к его надежности и

производительности сильно варьируются.

Файловые серверы небольших рабочих групп (не более 20-30 человек) проще

всего реализуются на платформе персональных компьютеров и программном

обеспечении Novell NetWare. Файл-сервер, в данном случае, выполняет роль

центрального хранилища данных. Серверы прикладных систем и

высокопроизводительные машины для среды "клиент-сервер" значительно

отличаются требованиями к аппаратным и программным средствам.

Типичными для небольших файл-серверов являются: процессор Pentium или

более быстродействующий, 32-Мбайт ОЗУ, 9 Гбайт дискового пространства и

один адаптер Ethernet 10BaseT, имеющий быстродействие 10 Мбит/с. В состав

таких серверов часто включаются флоппи-дисковод и CDROM. Графика для

большинства серверов несущественна, поэтому достаточно иметь обычный

монохромный монитор с разрешением VGA.

Скорость процессора для серверов с интенсивным вводом/выводом некритична.

Они должны быть оснащены достаточно мощными блоками питания для возможности

установки дополнительных плат расширения и дисковых накопителей. Желательно

применение устройства бесперебойного питания. Оперативная память обычно

имеет объем не менее 32 Мбайт, что позволит операционной системе (например,

NetWare) использовать большие дисковые кэши и увеличить производительность

сервера. Как правило, для работы с многозадачными операционными системами

такие серверы оснащаются интерфейсом SCSI (или Fast SCSI). Распределение

данных по нескольким жестким дискам может значительно повысить

производительность.

При наличии одного сегмента сети и 10-20 рабочих станций пиковая

пропускная способность сервера ограничивается максимальной пропускной

способностью сети. В этом случае замена процессоров или дисковых подсистем

более мощными не увеличивают производительность, так как узким местом

является сама сеть. Поэтому важно использовать хорошую плату сетевого

интерфейса.

Хотя влияние более быстрого процессора явно на производительности не

сказывается, оно заметно снижает коэффициент использования ЦП. Во многих

серверах этого класса используется процессоры Pentium, с тактовой частотой

166 и 200 МГц, microSPARC-II и PowerPC. Аналогично процессорам влияние типа

системной шины (EISA со скоростью 33 Мбит/с или PCI со скоростью 132

Мбит/с) также минимально при таком режиме использования.

Однако для файл-серверов общего доступа, с которыми одновременно могут

работать несколько десятков, а то и сотен человек, простой однопроцессорной

платформы и программного обеспечения Novell может оказаться недостаточно. В

этом случае используются мощные многопроцессорные серверы с возможностями

наращивания оперативной памяти до нескольких гигабайт, дискового

пространства до сотен гигабайт, быстрыми интерфейсами дискового обмена

(типа Fast SCSI-2, Fast&Wide SCSI-2 и Fiber Channel) и несколькими сетевыми

интерфейсами. Эти серверы используют операционную систему UNIX, сетевые

протоколы TCP/IP и NFS. На базе многопроцессорных UNIX-серверов обычно

строятся также серверы баз данных крупных информационных систем, так как на

них ложится основная нагрузка по обработке информационных запросов.

Подобного рода серверы получили название суперсерверов.

По уровню общесистемной производительности, функциональным возможностям

отдельных компонентов, отказоустойчивости, а также в поддержке

многопроцессорной обработки, системного администрирования и дисковых

массивов большой емкости суперсерверы вышли в настоящее время на один

уровень с мейнфреймами и мощными миникомпьютерами. Современные суперсерверы

характеризуются:

. наличием двух или более центральных процессоров RISC, либо Pentium ,

либо Pentium II;

. многоуровневой шинной архитектурой, в которой запатентованная

высокоскоростная системная шина связывает между собой несколько

процессоров и оперативную память, а также множество стандартных шин

ввода/вывода, размещенных в том же корпусе;

. поддержкой технологии дисковых массивов RAID;

. поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая

позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам

или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая

допускает выделение процессоров для выполнения конкретных задач.

Как правило, суперсерверы работают под управлением операционных систем

UNIX, а в последнее время и Windows NT (на Digital 2100 Server Model

A500MP), которые обеспечивают многопотоковую многопроцессорную и

многозадачную обработку. Суперсерверы должны иметь достаточные возможности

наращивания дискового пространства и вычислительной мощности, средства

обеспечения надежности хранения данных и защиты от несанкционированного

доступа. Кроме того, в условиях быстро растущей организации, важным

условием является возможность наращивания и расширения уже существующей

системы.

D. Мейнфреймы

Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и

до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров)

вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный

круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько

процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными

сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной

производительностью). В нашем сознании мейнфреймы все еще ассоциируются с

большими по габаритам машинами, требующими специально оборудованных

помещений с системами водяного охлаждения и кондиционирования. Однако это

не совсем так. Прогресс в области элементно-конструкторской базы позволил

существенно сократить габариты основных устройств. Наряду со сверхмощными

мейнфреймами, требующими организации двухконтурной водяной системы

охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно

принудительной воздушной вентиляции, и модели, построенные по блочно-

модульному принципу и не требующие специальных помещений и кондиционеров.

Основными поставщиками мейнфреймов являются известные компьютерные

компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens, Nixdorf и некоторые другие, но ведущая

роль принадлежит безусловно компании IBM. Именно архитектура системы

IBM/360, выпущенной в 1964 году, и ее последующие поколения стали образцом

для подражания. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины ряда

ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы.

В архитектурном плане, мейнфреймы представляют собой многопроцессорные

системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных

процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными

магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка

ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры (в

терминологии IBM - селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы

и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой

периферийных устройств.

Первоначально мейнфреймы ориентировались на централизованную модель

вычислений, работали под управлением патентованных операционных систем и

имели ограниченные возможности для объединения в единую систему

оборудования различных фирм-поставщиков. Однако повышенный интерес

потребителей к открытым системам, построенным на базе международных

стандартов и позволяющим достаточно эффективно использовать все

преимущества такого подхода, заставил поставщиков мейнфреймов существенно

расширить возможности своих операционных систем в направлении

совместимости. В настоящее время они демонстрирует свою "открытость",

обеспечивая соответствие со спецификациями POSIX 1003.3, возможность

использования протоколов меж соединений OSI и TCP/IP или предоставляя

возможность работы на своих компьютерах под управлением операционной

системы UNIX собственной разработки.

Стремительный рост производительности персональных компьютеров, рабочих

станций и серверов создал тенденцию перехода с мейнфреймов на компьютеры

менее дорогих классов: миникомпьютеры и многопроцессорные серверы. Эта

тенденция получила название "разукрупнение" (downsizing). Однако этот

процесс в самое последнее время несколько замедлился. Основной причиной

возрождения интереса к мейнфреймам эксперты считают сложность перехода к

распределенной архитектуре клиент-сервер, которая оказалась выше, чем

предполагалось. Кроме того, многие пользователи считают, что распределенная

среда не обладает достаточной надежностью для наиболее ответственных

приложений, которой обладают мейнфреймы.

Очевидно выбор центральной машины (сервера) для построения информационной

системы предприятия возможен только после глубокого анализа проблем,

условий и требований конкретного заказчика и долгосрочного прогнозирования

развития этой системы.

Главным недостатком мейнфреймов в настоящее время остается относительно

низкое соотношение производительность/стоимость. Однако фирмами-

поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия по улучшению

этого показателя.

Следует также помнить, что в мире существует огромная инсталлированная

база мейнфреймов, на которой работают десятки тысяч прикладных программных

систем. Отказаться от годами наработанного программного обеспечения просто

не разумно. Поэтому в настоящее время ожидается рост продаж мейнфреймов по

крайней мере до конца этого столетия. Эти системы, с одной стороны,

позволят модернизировать существующие системы, обеспечив сокращение

эксплуатационных расходов, с другой стороны, создадут новую базу для

наиболее ответственных приложений.

E. Кластерные архитектуры

Двумя основными проблемами построения вычислительных систем для

критически важных приложений, связанных с обработкой транзакций,

управлением базами данных и обслуживанием телекоммуникаций, являются

обеспечение высокой производительности и продолжительного функционирования

систем. Наиболее эффективный способ достижения заданного уровня

производительности - применение параллельных масштабируемых архитектур.

Задача обеспечения продолжительного функционирования системы имеет три

составляющих: надежность, готовность и удобство обслуживания. Все эти три

составляющих предполагают, в первую очередь, борьбу с неисправностями

системы, порождаемыми отказами и сбоями в ее работе. Эта борьба ведется по

всем трем направлениям, которые взаимосвязаны и применяются совместно.

Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей

путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных

схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения

уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов

их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Повышение уровня готовности предполагает подавление в определенных пределах

влияния отказов и сбоев на работу системы с помощью средств контроля и

коррекции ошибок, а также средств автоматического восстановления

вычислительного процесса после проявления неисправности, включая

аппаратурную и программную избыточность, на основе которой реализуются

различные варианты отказоустойчивых архитектур. Повышение готовности есть

способ борьбы за снижение времени простоя системы. Основные

эксплуатационные характеристики системы существенно зависят от удобства ее

обслуживания, в частности от ремонтопригодности, контроле пригодности и

т.д.

В последние годы в литературе по вычислительной технике все чаще

употребляется термин "системы высокой готовности" (High Availability

Systems). Все типы систем высокой готовности имеют общую цель - минимизацию

времени простоя. Имеется два типа времени простоя компьютера: плановое и

неплановое. Минимизация каждого из них требует различной стратегии и

технологии. Плановое время простоя обычно включает время, принятое

руководством, для проведения работ по модернизации системы и для ее

обслуживания. Неплановое время простоя является результатом отказа системы

или компонента. Хотя системы высокой готовности возможно больше

ассоциируются с минимизацией неплановых простоев, они оказываются также

полезными для уменьшения планового времени простоя.

Существует несколько типов систем высокой готовности, отличающиеся своими

функциональными возможностями и стоимостью. Следует отметить, что высокая

готовность не дается бесплатно. Стоимость систем высокой готовности на

много превышает стоимость обычных систем. Вероятно поэтому, наибольшее

распространение в мире получили кластерные системы, благодаря тому, что они

обеспечивают достаточно высокий уровень готовности систем при относительно

низких затратах. Термин "кластеризация" на сегодня в компьютерной

промышленности имеет много различных значений. Строгое определение могло бы

звучать так: "реализация объединения машин, представляющегося единым целым

для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных

программ и пользователей". Машины, кластеризованные вместе таким способом

могут при отказе одного процессора очень быстро перераспределить работу на

другие процессоры внутри кластера. Это, возможно, наиболее важная задача

многих поставщиков систем высокой готовности.

Первой концепцию кластерной системы анонсировала компания DEC, определив

ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих

собой единый узел обработки информации. По существу VAX-кластер

представляет собой слабосвязанную многомашинную систему с общей внешней

памятью, обеспечивающую единый механизм управления и администрирования. В

настоящее время на смену VAX-кластерам приходят UNIX-кластеры. При этом VAX-

кластеры предлагают проверенный набор решений, который устанавливает

критерии для оценки подобных систем.

VAX-кластер обладает следующими свойствами:

Разделение ресурсов. Компьютеры VAX в кластере могут разделять доступ к

общим дисковым накопителям. Все компьютеры VAX в кластере могут обращаться

к отдельным файлам данных как к локальным.

Высокая готовность. Если происходит отказ одного из VAX-компьютеров,

задания его пользователей автоматически могут быть перенесены на другой

компьютер кластера. Если в системе имеется несколько контроллеров внешних

накопителей и один из них отказывает, другие контроллеры автоматически

подхватывают его работу.

Высокая пропускная способность. Ряд прикладных систем могут пользоваться

возможностью параллельного выполнения заданий на нескольких компьютерах

кластера.

Удобство обслуживания системы. Общие базы данных могут обслуживаться с

единственного места. Прикладные программы могут инсталлироваться только

однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами

кластера.

Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается

подключением к нему дополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные

накопители на магнитных дисках становятся доступными для всех компьютеров,

входящих в кластер.

Работа любой кластерной системы определяется двумя главными компонентами:

высокоскоростным механизмом связи процессоров между собой и системным

программным обеспечением, которое обеспечивает клиентам прозрачный доступ к

системному сервису.

В настоящее время широкое распространение получила также технология

параллельных баз данных. Эта технология позволяет множеству процессоров

разделять доступ к единственной базе данных. Распределение заданий по

множеству процессорных ресурсов и параллельное их выполнение позволяет

достичь более высокого уровня пропускной способности транзакций,

поддерживать большее число одновременно работающих пользователей и ускорить

выполнение сложных запросов. Существуют три различных типа архитектуры,

которые поддерживают параллельные базы данных:

. Симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью (Shared

Memory SMP Architecture). Эта архитектура поддерживает единую базу

данных, работающую на многопроцессорном сервере под управлением одной

операционной системы. Увеличение производительности таких систем

обеспечивается наращиванием числа процессоров, устройств оперативной и

внешней памяти.

. Архитектура с общими (разделяемыми) дисками (Shared Disk

Architecture). Это типичный случай построения кластерной системы. Эта

архитектура поддерживает единую базу данных при работе с несколькими

компьютерами, объединенными в кластер (обычно такие компьютеры

называются узлами кластера), каждый из которых работает под

управлением своей копии операционной системы. В таких системах все

узлы разделяют доступ к общим дискам, на которых собственно и

располагается единая база данных. Производительность таких систем

может увеличиваться как путем наращивания числа процессоров и объемов

оперативной памяти в каждом узле кластера, так и посредством

увеличения количества самих узлов.

. Архитектура без разделения ресурсов (Shared Nothing Architecture). Как

и в архитектуре с общими дисками, в этой архитектуре поддерживается

единый образ базы данных при работе с несколькими компьютерами,

работающими под управлением своих копий операционной системы. Однако в

этой архитектуре каждый узел системы имеет собственную оперативную

память и собственные диски, которые не разделяются между отдельными

узлами системы. Практически в таких системах разделяется только общий

коммуникационный канал между узлами системы. Производительность таких

систем может увеличиваться путем добавления процессоров, объемов

оперативной и внешней (дисковой) памяти в каждом узле, а также путем

наращивания количества таких узлов.

Таким образом, среда для работы параллельной базы данных обладает двумя

важными свойствами: высокой готовностью и высокой производительностью. В

случае кластерной организации несколько компьютеров или узлов кластера

работают с единой базой данных. В случае отказа одного из таких узлов,

оставшиеся узлы могут взять на себя задания, выполнявшиеся на отказавшем

узле, не останавливая общий процесс работы с базой данных. Поскольку

логически в каждом узле системы имеется образ базы данных, доступ к базе

данных будет обеспечиваться до тех пор, пока в системе имеется по крайней

мере один исправный узел. Производительность системы легко масштабируется,

т.е. добавление дополнительных процессоров, объемов оперативной и дисковой

памяти, и новых узлов в системе может выполняться в любое время, когда это

действительно требуется.

Параллельные базы данных находят широкое применение в системах обработки

транзакций в режиме on-line, системах поддержки принятия решений и часто

используются при работе с критически важными для работы предприятий и

организаций приложениями, которые эксплуатируются по 24 часа в сутки.

Заключение.

Что касается собственно содержания данных спецификаций, то оно в основном

уже было изложено выше. Те, кого данная тема особенно заинтересовала, могут

найти дополнительную информацию в Internet. Сейчас хотелось бы остановиться

на том, насколько быстрым и безболезненным будет внедрение указанных

спецификаций в жизнь. С одной стороны, все запланированное авторами сего

документа полезно и нужно, с другой... Непонятно, будут ли производители

материнских плат отказываться от ISA-слотов. Это возможно сделать, если бы

все производители плат расширения учитывали указания, содержащиеся в

спецификациях РС 98 и полностью отказались бы от карт для ISA. Однако

подобная продукция активно производилась в течение всего года и еще более

активно продавалась. В какой-то момент производители осознали, что

устройства для этой шины, мягко говоря, устарели, и решили как можно скорее

избавиться от старых запасов, снизив цены. То же самое сделали и крупнейшие

продавцы оборудования. В результате в ходе распродаж середины года можно

было, например, купить в Москве звуковую карту Sound Blaster 32 PNP фирмы

Creative Labs для шины ISA всего за $25. Во всем мире происходит абсолютно

то же самое. Карты для шины PCI, сравнимые с ней по возможностям, стоили от

$30 (за продукцию малоизвестных фирм) до $100 и более (за изделия того же

Creative и тому подобного). Это касается и внутренних модемов, и других

плат для ISA. Естественно, что, производя модернизацию компьютера, ни один

из "счастливцев", получивших по дешевке хорошую плату расширения, даже не

посмотрит на материнскую плату, удовлетворяющую спецификациям РС 99. С

новыми компьютерами все гораздо проще, однако следует учесть, что

достаточно большое количество старых плат расширения осталось и у

производителей техники. По вполне понятным причинам им придется избавляться

от них. А лучший способ сделать это: продать их в составе новых

компьютеров. Так что, по меньшей мере, часть компьютеров, продаваемых в

наступающем 1999 году, требованиям стандарта удовлетворять не будет.

Теперь разберемся с теми вычислительными системами, которые будут

соответствовать новому стандарту. Основной вопрос: из чего их делать? Нужны

комплектующие, также соответствующие спецификациям РС 99. Основная проблема

в данном случае - материнские платы. Пока все выпускаемые модели (даже те,

которые делаются самой Intel) укомплектованы ISA-слотами. Таким образом, ни

одна из существующих разработок не способна стать основой системы,

удовлетворяющей новому стандарту. На разработку и переориентацию

производства на выпуск новых моделей системных плат уйдет некоторое время,

так что реально ожидать появления компьютеров, отвечающих РС 99, можно лишь

к концу следующего года. У производителей техники brand name в связи с этим

меньше проблем, но и в этом случае стоит учитывать, что в разработку карт

для шины ISA ими вложены большие средства. Производители материнских плат

не станут отказываться от установки ISA-слотов: учитывая, что контроллер

ISA все равно придется оставить (LPC так и не стала стандартом), обойдется

она недорого, а пользователи ничего против иметь не будут.

Естественно, что с введением в нашей стране стандарта РС 99 возникнут те

же проблемы, что и во всем мире. Однако есть и свои особенности. Следует

учесть, что большинство российских производителей компьютеров собирают их

из готовых комплектующих, а не самостоятельно разрабатывают компоненты.

Собрать из имеющегося на нашем рынке полноценную машину, удовлетворяющую

спецификациям РС 98 (по крайней мере, основной их части) ныне легко.

Сделать то же самое, но ориентируясь на РС 99, абсолютно невозможно. Скорее

всего ситуация изменится нескоро: пока производители комплектующих

разработают новые модели продукции, пока освоят их выпуск, пока на новинки

переориентируются российские компании - пройдет немало времени. А рынок

компьютеров brand name, обычно очень быстро реагирующий на предложения,

подобные РС 99, в России очень мал.

Какой из всего вышеизложенного можно сделать вывод? Безусловно, выход в

свет нового стандарта на идеальный PC положительно оценивается большинством

пользователей. Вот только относиться к нему стоит лишь как к описанию

возможного пути развития вычислительной техники. Попытка же принять все

части спецификаций РС 99 как непосредственное руководство к действию в 1999

году чревата лишними финансовыми затратами без какой-либо отдачи.

Но есть более серьезная проблема: компьютер, полностью удовлетворяющий

требованиям спецификаций РС 99, в нашей стране практически никому не нужен.

Прежде всего потому, что немалую часть требуемого или рекомендованного

оборудования просто невозможно использовать. Так, например, компьютеры

Consumer PC и Entertainment PC в обязательном порядке должны

комплектоваться модемами стандарта V.90 (скорость передачи данных 56

Кбит/с). Конечно, модем нужен для доступа в Internet по телефонной линии.

Однако число пользователей этой сети в родной стране пока невелико, даже в

крупных городах. Кроме того, подавляющее большинство имеющихся

пользователей (да и возможных) подключено к аналоговым АТС, с которыми эти

модемы не работают, т. е. в принципе функционируют, однако точно так же,

как более дешевые устройства стандарта V.34+, требуемые в РС 98. Возникает

вопрос: зачем человеку более дорогой модем (и соответственно компьютер),

если он все равно не сможет воспользоваться его преимуществами, по крайней

мере, еще несколько лет? О компьютерах типа Entertainment PC вообще

разговор особый. Так, например, для них обязателен привод DVD. Зачем он

сегодня нужен, непонятно: "пираты" пока не выпускают для них диски, а

легальную продукцию купить практически негде. Рекомендуется также поддержка

спутникового телевидения. Как говорится: "No Comment".

Использованная литература:

1. "Understanding computer." Time-Life Books, 1985,1986.

2. В.Э. Фигурнов. "IBM PC для пользователя." 4-е издание,

Москва, Финансы и Статистика, 1994.

3. Г. Франкен, С. Молявко. "MS-DOS 6.2" BHV, 1994.

4. Журналы "Мир ПК" и "Монитор" за 1993-1995 годы.

5. Журнал PC Magazine (02.98)

6. Internet:

g. Сервер Информационных Технологий.

h. http://ixbt.stack.net/ - iXBT Hardware (обзоры докоментации).

Страницы: 1, 2