По каким основным признакам можно отличить мэйнфреймы от других современных компьютеров

Обновлено: 06.07.2024

Термин «мэйнфрейм» в последние годы обычно ассоциируется с занимавшими огромные помещения вычислительными машинами 80-х годов, безвозвратно ушедшими в прошлое на многих российских предприятиях, внедривших для решения своих задач сети персональных компьютеров. Согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мэйнфрейм предполагалось выключить в 1993 году. Срок этот давно истек, но рынок мэйнфреймов остается стабильным и их продажи ежегодно растут.

езусловно, решение многих задач автоматизации предприятий с помощью персональных компьютеров, RISC-серверов, архитектуры «клиент-сервер» и современных средств разработки приложений оказывается намного дешевле, чем использование мэйнфреймов. Однако, как показала практика, внедрение персональных компьютеров рентабельно далеко не во всех случаях, особенно если речь идет о крупных организациях, где на первый план выходят вопросы хранения больших объемов данных, их целостности, надежности обслуживающих их приложений. И в этих случаях применение мэйнфреймов может оказаться удачной альтернативой набору из персональных компьютеров и RISC-серверов.

Немного истории

Для ЭВМ серии System/360 и последующей за ней System/370 сразу же появлялись наиболее передовые решения, приводящие к повышению производительности, такие как средства динамического преобразования адресов, способность устройства управления обнаруживать все операции, допускающие одновременное исполнение, многопроцессорность на основе общей оперативной памяти, межпроцессорная сигнализация, опережающий просмотр команд для динамического предсказания логических переходов, поддержка многозадачности, страничная организация памяти. Первый компилятор языка высокого уровня и первый экранный редактор также были созданы для ЭВМ именно этих серий.

Часть оборудования ЭВМ IBM System/360 (1964 г.)

Модельный ряд мэйнфреймов IBM постоянно совершенствовался: в 70-х годах появились модели, использовавшие большие интегральные схемы и полупроводниковую память, затем появились модели с векторной обработкой данных.

Современные модели мэйнфреймов

овременные модели мэйнфреймов IBМ, являющиеся развитием линии S/390, носят название еServer zSeries. Эти серверы основаны на архитектуре z/Architecture, которая представляет собой расширение архитектуры ESA. Данная архитектура позволяет обеспечить полноценную поддержку 64-разрядной реальной и виртуальной памяти, поддерживает кластеризацию (до 640 процессоров) и виртуальные машины, позволяющие выполнять до сотни экземпляров других операционных систем (например, Linux), позволяет устранять проблемы, связанные с недостатком адресуемой памяти, и с помощью интеллектуального диспетчера ресурсов (Intelligent Resource Director, IRD) может автоматически направлять имеющиеся ресурсы на решение наиболее приоритетных задач.

Серверы семейства zSeries ориентированы на обеспечение высочайшего уровня доступности приложений. Они отличаются высокой надежностью и наделены средствами самонастройки и самовосстановления, обладают встроенными механизмами предотвращения неисправностей, высокой отказоустойчивостью. Технология наращивания вычислительных ресурсов по требованию (Capacity Upgrade on Demand), реализованная в серверах этой серии, позволяет без нарушения работы системы устанавливать дополнительные центральные процессоры, устройства внутреннего сопряжения, иное аппаратное обеспечение. Отметим, что средний срок наработки на отказ мэйнфреймов этой серии оценивается в 15 лет.

Современный мэйнфрейм IBM eServer zSeries 990 (2004 г.)

Поскольку безопасность данных становится важнейшим фактором современной IT-индустрии, мэйнфреймы семейства zSeries содержат встроенный аппаратный программируемый криптографический адаптер, позволяющий выполнять SSL-операции и операции шифрования с открытым ключом.

Программное обеспечение для мэйнфреймов

Операционные системы

Из операционных систем для данной платформы отметим z/OS, созданную для новой 64-разрядной архитектуры z/Architecture и являющуюся дальнейшим развитием ОС OS/390. В этой операционной системе наиболее полно использованы новые возможности указанной архитектуры.

Помимо этого IBM выпускает для данной платформы операционную систему z/VM, позволяющую решить задачу построения мультисистемных решений для операционных систем типа z/OS, OS/390, TPF, VSE/ESA, CMS, Linux для S/390 или Linux для zSeries с помощью создания виртуальных машин. Для монитора виртуальных машин и гостевых операционных систем поддерживается 64-разрядная адресация.

Одним из важных элементов стратегии IBM в области электронного бизнеса, охватывающей все выпускаемые корпорацией серверные платформы, является поддержка Linux. В декабре 1999 года в IBM завершились работы по переносу Linux в S/390. Диалект Linux for S/390 является самостоятельной операционной системой и не требует для своей работы наличия другой ОС.

Для этой аппаратной платформы имеется также ряд операционных систем других производителей.

Иное программное обеспечение

Средства управления системой, поддержки безопасности и инструменты резервного копирования серверов zSeries производятся как самой IBM, так и другими компаниями, например Computer Associates. СУБД для данной платформы производят IBM (DB2 Universal Database, IMS), Software AG (ADABAS), Oracle. Для данной платформы существует и J2EE-совместимый сервер приложений WebSphere Application Server for z/OS.

Для серверов zSeries разработаны офисные и издательские пакеты, средства графики, трехмерного моделирования, САПР, трансляторы с различных языков высокого уровня, включая FORTRAN, PL/1, COBOL, PASCAL, BASIC/VM, SmallTalk, средства разработки, пакеты математической статистики, ПО для научных исследований, средства автоматизации управления производством, средства автоматизации банковской деятельности. В целом список имеющегося программного обеспечения для данной платформы весьма внушителен.

Итак, вопреки неутешительным прогнозам Gartner Group, мэйнфреймы активно производятся, совершенствуются и используются, хотя вследствие дороговизны этих устройств их применение будет экономически эффективно для решения отнюдь не любой задачи.

В каких случаях действительно необходимы именно мэйнфреймы? Как правило, их использование рентабельно при высоких требованиях к производительности (от 100 млн. операций в секунду) и к защищенности от несанкционированного доступа и сбоев, при необходимости централизованного хранения и обработки больших объемов данных. И конечно, при наличии средств, достаточных для реализации указанных требований.

Содержание

Суперкомпьютеры и мэйнфреймы - самые мощные компьютеры. Но их можно отличить по задачи они выступают. С одной стороны, где суперкомпьютер фокусируется на быстрое вычисление сложных математических операций. С другой стороны, мэйнфрейм-компьютер действует как сервер а также поддержка большой базы данных, обширные устройства ввода / вывода, а также мультипрограммирование.

Давайте обсудим еще несколько различий между суперкомпьютером и мэйнфреймом с помощью сравнительной таблицы, показанной ниже.

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Суперкомпьютер	Мэйнфрейм компьютер
Базовый	Суперкомпьютеры быстро выполняют большие и сложные математические вычисления.	Мэйнфреймы действуют как сервер, хранят большую базу данных и одновременно обслуживают большое количество пользователей.
Изобретение	Первый успешный суперкомпьютер был изобретен Сеймуром Крей в 1976 году.	IBM изобрела первый успешный мэйнфрейм и до сих пор остается доминирующей компанией по производству мэйнфреймов.
Скорость	Суперкомпьютер может выполнять миллиарды операций с плавающей запятой за секунду.	Мэйнфреймы могут одновременно выполнять миллионы инструкций.
Размер	Суперкомпьютеры - самые большие компьютеры в мире.	Мэйнфреймы также являются большими компьютерами, но несколько меньше суперкомпьютеров.
Расходы	Суперкомпьютеры - самые дорогие компьютеры в мире.	Мэйнфреймы тоже дороги, но дешевле суперкомпьютеров.
Операционная система	Современные суперкомпьютеры имеют операционную систему Linux и производные варианты операционной системы Linux.	На мэйнфрейме есть возможность запускать несколько операционных систем. одновременно.

Определение суперкомпьютера

Суперкомпьютеры - это самые большие, быстрые и самые дорогие компьютеры в мире. Прежде чем вдаваться в подробности, давайте обсудим историю суперкомпьютеров. Компания, поставившая миру первый суперкомпьютер, - это Cray Inc. Сеймур Крей разработал первый суперкомпьютер, который Cray 1, и он был выпущен в год 1976. Хотя он был так же быстр, как наши сегодняшние домашние компьютеры, Cray 1 был самым успешным суперкомпьютером своего времени. Он весил вокруг 5,5 тонн.

Наши сегодняшние суперкомпьютеры оптимизированы по размеру и стали быстрее предыдущих. На данный момент самый быстрый суперкомпьютер в мире - это Sunway TaihuLight в материковый Китай. Основное внимание суперкомпьютера уделяется более быстрым сложным математическим вычислениям.

Основное назначение суперкомпьютера - выполнение миллиарды операций с плавающей запятой всего за секунду. Теперь вы можете представить себе скорость суперкомпьютера. Большинство современных суперкомпьютеров имеют Linux операционная система, в которой каждый производитель имеет свой Производная Linux.

В основном суперкомпьютеры используются для прогнозирования погоды, квантовой механики, исследований ядерной энергии, неврологических исследований и других сложных операций, требующих быстрого выполнения.

Определение мэйнфрейм-компьютера

Мэйнфреймы - это также большие, быстрые и дорогие компьютеры, но они меньше, медленнее и дешевле суперкомпьютеров. Несколько компаний начали производство мэйнфреймов в течение года. 1950-1970. Но наиболее успешным и доминирующим на сегодняшний день является IBM (Международные Бизнес Машины) Корпорация.

Само название мэйнфрейма описывает, что это шкаф, содержащий центральный процессор, который управляет большим количеством оборудования ввода / вывода. Мэйнфреймы одновременно поддерживают большую базу данных, обширное оборудование ввода-вывода и мультипрограммирование. Мэйнфрейм работает как сервер и одновременно обслуживает нескольких пользователей.

Компьютеры мэйнфреймов масштабируются как для оборудования, так и для программного обеспечения, то есть они могут поддерживать дополнительное оборудование ввода-вывода и могут одновременно работать с несколькими операционными системами. Один из преимущества мэйнфрейма заключается в том, что он может работать без перебоев годами. Из-за своей рентабельности мэйнфреймы используются только крупными организациями, такими как банки, авиакомпании, финансы, здравоохранение и т. Д.

Вывод

Суперкомпьютеры - это самый большой, самый быстрый и самый дорогой компьютер. Мэйнфреймы менее мощные, чем суперкомпьютеры.

Что такое мэйнфрейм — общее понятие в информатике простыми словами

Мэйнфрейм — это многопользовательская вычислительная система, которая имеет центральный блок со сверхбольшой вычислительной мощностью и значительными информационными ресурсами.

К нему присоединяется несколько рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеотерминал, клавиатура, мышь).

Основным разработчиком таких систем считается IBM.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

История появления, каково их будущее

Точкой отсчета в истории создания мэйнфреймов можно считать 1964 год, когда появилась первая уникальная компьютерная система IBM System/360. Это был самый масштабный в то время проект, на который потрачено корпорацией порядка 5 тысяч долларов.

В 1980-х годах System/360 занимала лидирующие позиции на рынке.

В 1993 г. происходит кризис рынка мэйнфреймов. Они начинают терять актуальность, т.к. на рынке появляются более современные и усовершенствованные серверы, такие как: Unix и PC. Преимущество которых состояло в том, что они применяли технологии создания микросхем. Следовательно, сократились расходы на электричество.

Мэйнфреймы занимали огромные площади, в то время, когда Unix- и PC-серверы имели размеры настольных станций. Также к минусам таких вычислительных систем можно отнести дороговизну и не совместимость с другими платформами.

Оценка ситуации компанией IBM позволила усовершенствовать систему мэйнфреймов, которая впоследствии стала производительней и менее энергозатратнее. Технология биполярностей заменена на технологию КМОП, т.е. на набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующую ей схемотехнику микросхем. Подавляющее большинство современных цифровых микросхем построено именно на технологии КМОП.

Мэйнфреймы на базе КМОП быстро набирали производительность и уменьшались в габаритах. Далее такие системы перешли на 64-разрядную архитектуру z/Architecture, которая могла поддерживать на одной платформе более сотни серверов с различными операционными системами.

Сегодня самой современной моделью мэйнфреймов IBM считается eSeries zSeries. Новейший сервер из этого семейства — IBM zSeries 990 (z990) — обладает расширенным набором функций для построения центров обработки данных, обработки транзакций и интеграции приложений. Они обладают высокой надежностью, встроенными механизмами предотвращения неисправностей и обеспечены функциями самонастройки и самовосстановления.

Особенности и характеристики современных мэйнфреймов

Современные мэйнфреймы обладают такими особенностями, как:

Надежность. Время наработки на отказ оценивается в 12-15 лет.
Повышенная устойчивость систем. Мэйнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счет дублирования и замены составных элементов.
Обеспечение целостности данных. Средства резервного копирования способны эффективно защищать данные.
Рабочая нагрузка. Рабочая нагрузка мэйнфреймов составляет 80-90% от их максимальной производительности, т.е. система будет работать бесперебойно.
Пропускная способность. Операционная система не зависает на вводе и выводе даже во время максимальной нагрузки.
Масштабирование.

Вертикальное: система обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере.
Горизонтальное: реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (многомашинный кластер, который с точки зрения пользователя выглядит как единый компьютер).
Программное: при таком масштабировании на одном мэйнфрейме может быть задействовано бесконечное число различных серверов, изолированных друг от друга. Но при этом все взаимодействуют как единая система, в котором применяется продукт Tivoli, позволяющий производить мониторинг всей системы как по отдельности, так и объединенно.

Применение мэйнфреймов в качестве серверов и хранилищ данных

Итак, мэйнфрейм — это компьютер, который может поддерживать большое количество приложений и одновременно обслуживать тысячи пользователей.

Такая вычислительная система может служить как сервер и как хранилище данных.

Мэйнфрейм как сервер — это некий программный компонент, который выполняет сервисные, обслуживающие функции по запросу клиента. Он может выступать как файл-сервер, на котором хранятся все файловые ресурсы локальной компьютерной сети.

Также серверы могут функционировать без личного участия человека, но при этом должна быть обеспечена надежность устройства, т.к. она должна обслуживать клиентов круглосуточно. Для этого на серверах есть элементная база, где происходит дублирование системы, и есть более надежная оперативная память с большим временем наработки на отказ.

Самым главным достоинством серверов является их производительность, которая зависит от:

типа и производительности процессоров;
от объема и типа оперативной памяти;
от производительности дисковой подсистемы.

Мэйнфрейм как сервер должен быть обеспечен такими функциями, как мониторинг и диагностика, которые позволяют управлять им на расстоянии.

Мэйнфрейм как хранилище данных — это центральное хранилище, где происходит обработка данных. К нему подключаются устройства с менее мощной производительностью, такие как рабочие станции и терминалы. Такое хранилище позволяет пользователям сделать лишь одну копию коммерческих данных, которая увеличивает вероятность его актуальности.

Компьютеры общего назначения

Компьютеры общего назначения предназначены для того, чтобы могли работать приложения системы. Программы выполняют самые разные роли, моделирование, решение математических уравнений, расчет заработной платы, персональная база данных, обработка текстов и многие другие задачи. Подобные компьютеры широко классифицируются как микрокомпьютеры, мини-компьютеры, мэйнфреймы и суперкомпьютеры.

Сейчас подробнее поговорим о каждом подтипе.

Микрокомпьютеры

Микро-компьютер

Микрокомпьютеры (персональные компьютеры) предназначены для использования одним человеком. Они дешевы в стоимости, просты в использовании и могут быть использованы даже в домашних условиях. Хотя в однопользовательской системе они могут быть связаны с другими компьютерными системами, следовательно, они образуют очень важный сегмент интегрированной информационной системы.

Термин микрокомпьютер используется не так широко, как это было в 1970–1980-х годах. Теперь мы называем микрокомпьютеры просто компьютерами или персональными компьютерами (ПК).

Центральный процессор микрокомпьютера включает в себя оперативную память (RAM), постоянную память (ROM), порты ввода / вывода (I / O), соединительные провода и материнскую плату.

В 1970 году Hewlett-Packard (HP) произвела и выпустила микрокомпьютер в качестве калькулятора с различными уровнями программируемости, хотя Datapoint 2200 от Computer Terminal Corporation (CTC) считается первым микрокомпьютером. Семейство процессоров Intel x86 также можно проследить до выпуска CTC.

Мини Компьютеры

Миникомпьютер заполняет пространство между мэйнфреймом и микрокомпьютером. Он меньше первого, но больше второго. Такая машина в основном используются в качестве серверов малого или среднего уровня, выполняющая задачи научного или делового характера.

История

Миникомпьютеры появились в середине 1960-х годов и были впервые разработаны корпорацией IBM. Они были предназначены в первую очередь для бизнес-приложений и служб, которые требуют производительности и эффективности мэйнфреймов.

Миникомпьютеры могут содержать один или несколько процессоров, поддерживать многопроцессорность и многозадачность и, как правило, устойчивы к высоким нагрузкам.

Мэйнфреймы

Мейнфрейм

В целом, есть несколько характеристик мэйнфреймов, которые являются общими для всех поставщиков мэйнфреймов: почти все мэйнфреймы имеют возможность запускать (или размещать) несколько операционных систем. Мэйнфреймы могут добавлять или оперативно заменять емкость системы без сбоев. Такие сервера предназначены для ввода-вывода очень большого объема данных и подчеркивают пропускную способность вычислений.

Один мэйнфрейм может заменить десятки или даже сотни небольших серверов. Впервые подобные машины появились в начале 1940-х годов. Наиболее популярными поставщиками были IBM, Hitachi и Amdahl. Некоторые недавно рассматривали мэйнфреймы, как устаревшую технологию без реального использования. Тем не менее, сегодня, как и в каждое десятилетие с момента его создания, мэйнфреймы и стиль мэйнфреймов преобладают в среде крупномасштабных бизнес-вычислений.

В настоящее время мэйнфреймы играют главную роль в повседневной работе многих крупнейших в мире компаний. Мейнфрейм занимает желанное место в современной среде электронного бизнеса. В банковском деле, финансах, здравоохранении, страховании, коммунальном обслуживании, правительстве и множестве других государственных и частных предприятий мэйнфрейм активно используется.

Супер Компьютеры

Суперкомпьютер

Во все времена выделяют несколько широко известных суперкомпьютеров, которые работают на самых высоких скоростях по сравнению со всеми остальными компьютерами. Этот термин также иногда применяется к гораздо более медленным (но все еще впечатляюще быстрым) компьютерам. В список самых больших и мощных суперкомпьютеров входит список машин которые можно пересчитать по пальцам.

В общем, существует два подхода параллельной обработки: симметричная многопроцессорная обработка (SMP) и массивно-параллельная обработка (MPP).

По состоянию на июнь 2016 года самым быстрым суперкомпьютером в мире был Sunway TaihuLight в городе Уйшу в Китае. Немного статистики о TaihuLight:

40 960 64-битных RISC-процессоров с 260 ядрами каждый;
Пиковая производительность 125 петафлопс (квадриллион операций с плавающей запятой в секунду);
32 ГБ памяти DDR3 на вычислительный узел, всего 1,3 ПБ памяти;
Операционная система Sunway Raise на базе Linux;

Известные суперкомпьютеры на протяжении всей истории:

Крэй основал суперкомпьютерную компанию под своим именем в 1972 году. Хотя компания несколько раз переходила из рук в руки, она все еще действует. В сентябре 2008 года Cray и Microsoft запустили CX1, персональный суперкомпьютер стоимостью 25 000 долларов США, предназначенный для таких рынков, как аэрокосмическая, автомобильная, академическая, финансовая сфера и науки о жизни.

IBM была острым конкурентом. Компании Roadrunner , когда топ-рейтинг суперкомпьютеров, была в два раза быстрее, чем от IBM Blue Gene и в шесть раз быстрее, чем любой из других суперкомпьютеров в то время. Уотсон из IBM известен тем, что принял когнитивные вычисления, чтобы победить чемпиона Кена Дженнингса в Jeopardy !, популярной викторине.

Специального назначения

Компьютеры специального назначения спроектированы и построены исключительно для удовлетворения требований по конкретной задаче. Под компьютерами специального назначения понимаются компьютеры, созданные для выполнения определенных задач, например, банкоматы или стиральные машины. Компьютеры специального назначения также включают в себя системы управления военными самолетами, катерами, оборудованием для наблюдения и другими приложениями, ориентированными на оборону. Они используют уникальные операционные системы, которые предназначены для выполнения своих конкретных функций.

Наиболее распространенным примером компьютера специального назначения, как уже упоминалось, является стиральная машина. Полностью автоматическая стиральная машина имеет встроенный компьютер. Он получает инструкцию через несколько переключателей на панели управления и работает соответственно. Датчики в машине постоянно сообщают компьютеру о весе одежды, уровне воды, времени встряхивания и т. д. Соответственно, компьютер должен принять несколько решений и контролировать процесс выполнения задачи и ее завершения.

Другие примеры компьютеров специального назначения включают системы управления светофорами, тренажеры для прогнозирования погоды, системы разведки нефти и компьютеры управления движением. Эти компьютерные системы имеют схожие характеристики, но их дизайн призван выполнять определенную роль.

Они выполняют особую функцию, позволяя им устранить избыточную память и объем информации, которая может быть передана в нее. Это позволяет специализированным компьютерам работать на повышенной скорости, чтобы выполнить свою задачу.

Компьютеры специального назначения бывают разных форм. Самые ранние модели были ориентированы исключительно на обработку текста или автономные функции обработки данных. Эти типы компьютеров сильно отличаются от коммерческих моделей, которые предлагают различные приложения, такие как просмотр Интернета, обработка текстов, создание электронных таблиц, электронная почта и игры.

Компьютеры специального назначения имеют логическую структуру и устройства ввода-вывода данных, которые созданы для эффективного решения строго определенных задач. Компьютеры специального назначения используют встроенные системы или другие уникальные операционные платформы для работы независимо от других функций.

Кстати, банкомат также является примером специального компьютера.

Вот примерно и все, что можно было рассказать про типы компьютеров. Делитесь статьей в социальных сетях и подписывайтесь на группы Вконтакте и Твиттер.

Читайте также: