Clasificarea Calculatoarelor

Supercalculatoare

 Supercalculatoarele au o memorie internă si o viteză de lucru foarte mare: pot executa pînă la cîteva sute de milioane de instructiuni pe secundă, fiind cele mai rapide tipuri de calculatoare. De obicei sunt utilizate pentru aplicatii specifice, care necesită calcule matematice complexe, mari consumatoare de timp si memorie, cum ar fi, de exemplu, grafica animată, prognozele geologice sau meteorologice, probleme complexe de fizică pentru care se doreste aplicarea unor algoritmi matematici riguroşi – dinamica fluidelor, fizica nucleară. Cel mai cunoscut tip de supercalculator este CRAY [Cray]. Supercalculatoarele lucrează pe 32 si 64 de biti si au o arhitectură performantă, neоngrădită de principiile clasice (de exemplu, sisteme multiprocesor – cu mai multe unităti centrale). În SUA există un institut specializat pe cercetări în domeniul supercalculatoarelor, numit NCSA (National Center for Supercomputer Applications).

Pentru arhitectura calculatoarelor multiprocesor se foloseste conceptul de arhitectură paralelă: mai multe procesoare sunt interconectate pentru realizarea acelorasi sarcini. Procesoarele pot să realizeze în acelasi timp secvenţe de operatii independente, pentru ca apoi rezultatele intermediare obtinute să fie combinate corespunzгtor. În mod obisnuit, există un procesor principal, numit master, care le coordonează pe celelalte, dîndu-le spre executie sarcini independente din programul utilizatorului sau punîndu-le în asteptare. 

 Sistemele proiectate ca arhitecturi paralele pot fi clasificate: 

 după fluxurile de date şi de instrucţiuni în sisteme cu: un flux de instructiuni si un flux de date, un flux de instructiuni si mai multe fluxuri de date, mai multe fluxuri de instructiuni si un flux de date sau mai multe fluxuri de instructiuni si mai multe fluxuri de date 

 după numгrul de procesoare (granularitatea): zeci de procesoare autonome conectate ("ferme") sau sute, pвînă la zeci de mii de procesoare conectate оn paralel ("cuburi") 

 dupг modul de folosire a memoriei interne de cгtre procesoare: partajate sau proprii. 

 Dezvoltarea algoritmilor paraleli, adică studierea posibilitгtilor de descompunere a algoritmilor în secvente care să poată fi executate independent sau chiar conceperea de noi algoritmi paraleli constituie o directie nouă si fertilă a informaticii. Un algoritm de rezolvare a unei probleme va fi mai rapid dacă este implementat într-o versiune paralelă si executat pe o masină paralelă (operatiile independente se execută în paralel, după care rezultatele obtinute se combină).

Calculatoarele mari

Calculatoarele mari pot executa 1 bilion de operaţii pe secundă, costul lor fiind de cîteva milioane de dolari.De regulă calculatoarele mari includ zeci de unităţi de discuri magnetice şi imprimante, sute de console, aflate la diferite distanţe.Aceste calculatoare se utilizează in cadrul unor mari centre de calcul şi funcţionează în regim non-stop.

Minicalculatoare

Minicalculatoarele au apărut după 1970, avînd costuri ridicate; numele lor provine din formularea "configuratie minimă de calcul". Erau sisteme interactive – utilizatorii aflati în fata unor terminale se aflau în dialog cu calculatorul - şi multiutilizator: la un moment dat mai multi utilizatori (cîteva zeci sau chiar cîteva sute) putea folosi calculatorul prin intermediul terminalelor. Această caracteristică impune un sistem de operare (numit RSX) performant, care să poată gestiona la un moment dat programele mai multor utilizatori si să ofere mecanisme de protectie a memoriei 

 Pentru structurarea informatiilor utilizatorilor aflate sub formă de fisiere pe suporturile magnetice, apare notiunea de director (repertoar de fisiere). Existau doar două niveluri de directoare, spre deosebire de directoarele arborescente din UNIX si DOS.

 Programarea pe minicalculatoare era mai anevoioasă decît pe microcalculatoarele care au apărut ulterior din cauza unei insuficiente dezvoltări a produselor soft destinate programării: procesele de editare, compilare, link-editare si executie a programelor erau realizate separat, prin aplicatii independente, care necesitau adesea o cantitate destul de mare de memorie disponibilă iar această conditie putea fi adesea mai dificil de îndeplicit în condiţiile în care multi utilizatori exploatau simultan sistemul de calcul. Mediile de programare, specifice diverselor limbaje, care înglobează facilităti pentru toate etapele de realizare a programelor, inclusiv cea de depanare (corectare a erorilor de conceptie) au apărut mai tîrziu, pentru microcalculatoare.

          Din punctul de vedere al arhitecturii, caracteristică pentru minicalculatoare este existenta unei "magistrale de informatii", numite BUS, prin intermediul căreia se realizează comunicarea între procesor, memorie, terminale (un rol special îl are terminalul operatorului) si alte periferice. Comunicările sunt arbitrate de controler-ul de BUS, care preia astfel functiile canalului de intrare-iesire. Acesta dă dreptul de initiere a unei comunicări de către o entitate conectată la BUS cu o alta, în functie de proritatea asociată primeia.

         Minicalculatoarele lucrau pe 16 si 32 de biti. Dintre reprezentantii lor amintim: VAX 8600, VAX 8650, PDP 11 .

 Evolutia minicalculatoarelor a condus la sisteme multiutilizator mai performante, care pot fi exploatate simultan de mai multe sute sau chiar mii de utilizatori . Din punctul de vedere al performantei, ele se apropie cel mai mult de supercalculatoare, la celălalt pol găsindu-se calculatoarele personale. Totusi, se poate spune că diferentele între minicalculatoarele mari si mainframe-urile mici nu sunt sesizabile .

Microcalculatoare

 Microcalculatoarele sunt calculatoare a căror unitate centrală este un microprocesor. Primele microprocesoare au apгrut în anii '70 dar s-au dezvoltat mai ales оn anii '80 si continuă să evolueze; ele lucrează pe 8, 16 sau 32 de biti (cazul calculatoarelor folosite în prezent). Sunt sisteme interactive, monoutilizator (la un moment dat sunt exploatate de un singur utilizator). Microcalculatoarele s-au răspîndit curînd ca urmare a evolutiei tehnologiei care a redus foarte mult costurile lor de fabricatie. De alftel, aceste costuri sunt în continuă scădere iar performantele evoluează tot mai mult.

Primele microcalculatoare au fost calculatoare personale familiale: Sinclair Spectrum, Commodore . Aceste calculatoare puteau lucra direct în limbajul Basic fiindcă memoria lor internă cuprindea o parte care nu se stergea în absenta curentului electric si în care utilizatorul nu putea scrie (ROM), unde era înregistrat din fabricatie un interpretor Basic (un program care traduce în limbaj masină si execută fiecare instructiune, o dată ce aceasta a fost scrisă). Cel mai uzual periferic al acestor calculatoare era casetofonul, a cărui fiabilitate lăsa uneori de dorit.

 Ulterior au apărut calculatoarele personale (PC) profesionale. Pe plan mondial amintim calculatoarele Apple MacIntosh, cu o interfată foarte prietenoasă cu utilizatorul, create mai ales pentru neprofesionisti si calculatoarele de tip IBM PC, care au înregistrat o evolutie tehnologică de-a dreptul spectaculoasă, bazată în principal pe evolutia microprocesoarelor (cele mai cunoscute sunt realizate de firma Intel). Cresterea performantelor tehnice a fost îndeaproape urmată de evolutia soft-ului, într-o spirală din ce în ce mai dinamică.

       Cel mai răspîndit sistem de operare al microcalculatoarelor este DOS, care are la bază primul sistem de operare al microcalculatoarelor, CP/M, оmbunătătit cu principii din UNIX (cum ar fi structura arborescentă a directoarelor). Datorită mediilor de programare, calculatoarele personale au devenit instrumente de lucru mai convenabile pentru informaticieni. În plus, mai ales în ultimul deceniu, produsele soft au evoluat foarte mult, dezvoltîndu-si o interfată din ce în ce mai accesibilă, care a atras tot mai mult si utilizatorii neprofesionisti. În acest sens, exemplul sistemelor Windows, devenite si ele din ce în ce mai performante, este foarte concludent. Astfel, calculatoarele personale au devenit un instrument de prelucrare a informatiei larg utilizat atît pentru prelucrări de birotică, cît si pentru aplicatii profesionale. Adesea, pentru crearea de sisteme de calcul cu performante mai ridicate si un cost relativ redus, se opteazгă pentru conectarea calculatoarelor personale în retele de calculatoare.