Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Состав и свойства вычислительных систем (Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем)

Содержание:

Введение

От момента создания до сегодняшнего дня вычислительные машины прошли путь стремительного развития и преобразования. За короткий промежуток времени сменилось уже несколько поколений электронных вычислительных машин.

Вычислительная система – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или электронных вычислительных машин (далее ЭВМ), периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации.

Вычислительные системы создаются с целью повышения производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных; повышения надежности и достоверности вычислений; предоставления пользователям дополнительных сервисных услуг.

Актуальность выбранной темы связана со стремительным развитием науки. Суперкомпьютеры необходимы для электро- и гидродинамики, сейсморазведки и прогноза погоды, моделирования химических соединений, исследования виртуальной реальности и других областей науки, где используется каждая возможность ускорить выполнение программ.

Основная тенденция развития вычислительных систем – это рост производительности и интеллектуальности вычислительных средств. Наиболее перспективным направлением увеличения скорости решения прикладных задач является внедрение идей параллелизма в работу вычислительных систем.

Одним из приоритетов государственной политики России на современном этапе развития является развитие суперкомпьютерных технологий. Такие технологии являются основой для развития перспективных технологий, таких как биотехнологии, нанотехнологии, решения для энергетики будущего и т.п. Также с помощью суперкомпьютеров создаются современные изделия высокой сложности (аэрокосмическая техника, суда, энергетические блоки электростанций различных типов).

Таким образом, суперкомпьютерные технологии выступают в качестве важнейшего фактора обеспечения конкурентоспособности экономики страны.

Объектом исследования данной курсовой работы являются вычислительные системы.

Предмет исследования: состав и свойства вычислительных систем, их информационное и математическое обеспечение.

Цель курсовой работы заключается изучении вычислительных систем и определения направления их дальнейшего развития.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

изучить понятие вычислительных систем, цели их создания, основные виды;
изучить состав вычислительных систем, их информационное и математическое обеспечение;
определить направления развития вычислительных систем.

При написании курсовой работы были использованы учебники и учебные пособия по технологиям программирования.

1 Вычислительные системы И ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Понятие вычислительных систем, их виды

Различают два основных типа вычислительных систем: системы, построенные на основе целых компьютеров, называются многомашинными, а на отдельных процессорах – многопроцессорными [1].

Цели создания вычислительных систем приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Цели создания вычислительных систем

Вычислительные системы отличаются от классических ЭВМ тем, что в них присутствуют несколько вычислителей, которые обеспечивают параллельную обработку информации. Благодаря этому существенно повышается быстродействие системы [12].

Также повышается уровень надежности, так как в случае выхода из строя одного компонента системы, его функции передаются другому. Еще одним преимуществом вычислительных систем является высокий уровень достоверности вычислений, так как операции могут дублироваться, что позволяет сравнить результаты их выполнения.

Однако параллелизм в вычислениях приводит к усложнению управления вычислительным процессом, использованию технических и программных ресурсов. Поэтому эти функции выполняет операционная система вычислительных систем [8].

Виды вычислительных систем приведены на рисунках 2 и 3 [8].

Рисунок 2 – Виды вычислительных систем

Рисунок 3 – Виды вычислительных систем

Многомашинная вычислительная система получила широкое распространение. В такой системе имеется несколько процессоров, которые не имеют общей оперативной памяти (каждый процессор имеет свою локальную память).

Каждый компьютер имеет классическую архитектуру. Эффект от применения многомашинной вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих специальную структуру: задача должна разбиваться на столько подзадач, сколько компьютеров в системе 5].

В многомашинных вычислительных системах каждый компьютер работает под управлением своей операционной системы. Так как обмен информацией между компьютерами управляется разными операционными системами, происходит ухудшение, динамические характеристики процедур обмена несколько ухудшаются [5].

Информационное взаимодействие компьютеров в многомашинной вычислительной системе может быть организовано на уровне:

процессоров: взаимодействие процессоров реализуется через регистры процессорной памяти и требует наличия в операционных системах специальных программ;
оперативной памяти: взаимодействие на уровне оперативной памяти заключается в программной реализации общего поля оперативной памяти, что также требует модификации операционных систем;
каналов связи: наиболее простой способ взаимодействия, реализуется с помощью внешних по отношению к ОС программам-драйверов, которые обеспечивают доступ от каналов связи одной машины к внешним устройствам других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устройствам ввода-вывода).

Схема взаимодействия компьютеров в двухмашинной вычислительной системе приведена на рисунке 4 [1].

Из-за сложности организации информационного взаимодействия на двух первых уровнях в многомашинных вычислительных системах обычно используется третий уровень, несмотря на то, что при этом быстродействие и надежность системы при этом снижается [1].

ОС 1

ОС 2

Процессор 1

Процессор 2

Оперативная память 1

Оперативная память 2

Каналы связи 1

Каналы связи 2

Внешние устройства 1

Внешние устройства 2

Уровень 1

Уровень 2

Уровень 3

Рисунок 4 – Схема взаимодействия
компьютеров в двухмашинной вычислительной системе

Состав вычислительных систем

Состав вычислительной системы называется конфигурация. Различают аппаратную и программную конфигурации вычислительных систем.

К аппаратной конфигурации относят устройства и приборы, которые в зависимости от способа расположения устройств относительно центрального процессорного устройства делятся на два вида: внешние и внутренние [5].

К внешним устройствам относят устройства ввода-вывода данных, а также устройства, предназначенные для длительного хранения данных. Для согласования отдельных узлов и блоков используются переходные аппаратно-логические устройства (аппаратный интерфейс). Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.

Виды аппаратного интерфейса приведены на рисунке 5 [3].

Рисунок 5 – Виды аппаратного интерфейса

Аппаратное обеспечение неразрывно связано с программной конфигурацией. Под программами понимаются упорядоченные последовательности команд, целью которых является управление аппаратными средствами. В связи с этим раздельное рассмотрение программ и аппаратуры носит условный характер.

Между программами существует взаимосвязь: многие программы при работе опираются на программы более низкого уровня – т.е. существует межпрограммный интерфейс. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию: каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней (рисунок 6). Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы [5].

Базовое программное обеспечение отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программы входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемаха, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ— Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации [8].

Рисунок 6 – Уровни программного обеспечения

В случае необходимости изменения базовых программных средств во время эксплуатации, вместо микросхем постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) используются перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства. Изменение содержания ПЗУ можно выполнить непосредственно в составе вычислительной системы (флэш-технология) либо вне ее, на специальных устройствах (программаторах) [10].

Системный уровень является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и с аппаратным обеспечением, а также влияют на эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем (программы пользовательского интерфейса): позволяют вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной форме [12].

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Наличие ядра операционной системы является обязательным условием возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Программное обеспечение служебного уровня взаимодействует с программами базового и системного уровня. Служебные программы (утилиты) обеспечивают автоматизацию работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы и используются для расширения или улучшения функций системных программ. Большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

Разработка и эксплуатация служебных программ возможна двумя способами (рисунок 7) [13].

Рисунок 7 – Виды аппаратного интерфейса

Программы прикладного уровня являются комплексом прикладных программ, с помощью которых на рабочем месте выполняются конкретные задания. Между прикладным и системным программным обеспечением существует непосредственная взаимосвязь, поэтому универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек — программа — оборудование [12].

Важнейшие свойства архитектуры вычислительной системы приведены в таблице 1 [10].

Таблица 1 – Свойства архитектуры вычислительной системы

Свойство

Характеристика

Масштабируемость

Это способность к наращиванию и сокращению ресурсов, возможность варьирования производительности. Сложность (трудоемкость) задач, решаемых на вычислительных средствах, постоянно растет.

Для сохранения за вычислительной системой способности быть средством решения сложных задач необходимо, чтобы она обладала архитектурным свойством масштабируемости. Это означает, что производительность, достигнутую вычислительной системы на заданном количестве вычислителей, можно увеличить, добавив еще один или несколько вычислителей

Универсальность

Считается, что ЭВМ, основанные на модели вычислителя, являются алгоритмически универсальными, если они способны без изменения структуры реализовать алгоритм решения любой задачи.

Вычислительная система – это комплекс алгоритмически универсальных вычислителей, поэтому и сама система алгоритмически универсальна.

Структурная универсальность вычислительной системы является следствием воплощения архитектурных принципов коллектива вычислителей, в частности, принципа программируемости структуры. Суть этого принципа заключается в возможности автоматического порождения специализированных (проблемно-ориентированных) виртуальных конфигураций, которые будут соответствовать структурам и параметрам решаемых задач.

Продолжение таблицы 1

Свойство	Характеристика
Производительность	Вычислительные системы не имеют принципиальных ограничений в наращивании производительности. Рост их производительности достигается за счёт не только повышения физического быстродействия микроэлектронных элементов, а за увеличения числа вычислителей. Благодаря однородности наращиваемость вычислительных систем осуществляется с путем подключения дополнительных вычислений без конструктивных изменений первоначального состава системы. При этом достигается простота настройки программного обеспечения на заданное число вычислителей в системе, тем самым, обеспечивается совместимость вычислительных систем различной производительности.
Надёжность	Это способность к автоматической (программной) настройке и организации функционирования таких структурных схем, которые при отказах и восстановлении вычислителей обеспечивают заданный уровень производительности или, говоря иначе, возможность использовать фиксированное число исправных вычислителей (при реализации параллельных программ решения сложных задач). Это понятие характеризует возможности вычислительных систем по переработке информации при наличии фиксированной структурной избыточности (представленной частью вычислителей) и при использовании параллельных программ с заданным числом ветвей
Живучесть	Это свойство программной настройки и организации функционирования таких структурных схем, которые в условиях отказов и восстановления вычислителей гарантируют при выполнении параллельной программы производительность в заданных пределах или возможность использования всех исправных вычислителей. Понятие живучести вычислительных систем характеризует их способности по организации отказоустойчивых вычислений или, говоря иначе, по реализации параллельных программ, допускающих варьирование числа ветвей в известных пределах.

Продолжение таблицы 1

Свойство

Характеристика

Выделяют полный и частичный отказы:

полный отказ: это событие, состоящее в том, что система теряет способность выполнять параллельную программу с переменным числом ветвей;

частичный отказ: событие, при котором имеют место отказы вычислителей, однако сохраняется возможность реализации на вычислительной системы параллельной программы с переменным числом ветвей. Полный отказ делает производительность системы равной нулю, а частичный отказ приводит лишь к некоторому снижению производительности, т.е. к увеличению времени реализации параллельной программы с переменным числом ветвей

Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем

Наряду с аппаратным и программным обеспечением вычислительных систем рассматривают информационное обеспечение – это совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимые для работы данных программ.

В качестве примера можно привести процесс автоматической орфографии, которая заключается в том, что исходный текст сравнивается с заранее заготовленным словарем (эталонным массивом данных). Т.е. для работы важно иметь специальные наборы словарей, подключаемые извне [11].

На специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, ракет, самолетов, космических летательных аппаратов и т. п.) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно «жестко» записывается в микросхемы ПЗУ и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.

2 современные вычислительные системы и тенденции их развития

Проблемы современных вычислительных систем

Наибольшая доля вычислительных систем реализована на базе полупроводниковых технологий в виде больших и сверхбольших интегральных схем (соответственно, БИС и СБИС). Производительность вычислительных систем в первую очередь зависит от числа элементов на кристалле БИС или СБИС. При использовании традиционных технологий данную проблему можно решить двумя способами:

увеличить размеры кристалла;
уменьшить площадь, которую занимают простейшие элементы, и одновременно увеличить плотность упаковки этих элементов на кристалле [9].

В первом случае возможно не только увеличение кристалла, но и его подложки. Так, если ее диаметр увеличить на 10%, то прирост числа элемента на кристалле увеличится на 60%. Но проблема заключается в том, что это снижает однородность её свойств и приводит к техническим сложностям при её изготовлении. На текущий момент времени, увеличение размера подложки происходит каждые 9 лет. Но увеличение производительности вычислительных систем путем бесконечного увеличения кристалла не целесообразно.

Второй путь, указанный выше, заключается в уменьшения размеров элементов и размеров соединяющих их проводников. Создание интегральных микросхем выполняется по технологии литографии: на первом этапе формируется маска, которая определяет структуру будущей микросхемы. На следующем этапе маска накладывается на полупроводниковую пластину, после чего пластина облучается, и образуется микросхема [9].

Размер элементов на кристалле зависит от типа литографии. Долгое время использовалась оптическая литография, которая позволяла произвести кристаллы с элементами размером в 0,5 – 0,35 мкм. Дальнейшие уменьшение элементов (0,25 – 0,08 мкм) может быть достигнуто с помощью лазерной, ионной и рентгеновской литографии, что позволяет выйти на размеры элементов. Однако такие технологии сопровождаются следующими проблемами:

- микроскопические размеры элементов требуют высокой чистоты используемых и напыляемых материалов, применения вакуумных установок и снижения рабочих температур. Поэтому новые заводы по производству микросхем имеют уникальное оборудование, размещаемое в «сверхчистых» помещениях;
- уменьшение размеров микросхем и повышение уровня их интеграции приводит к дилемме между потребляемой и рассеиваемой мощностью кристалла. Сокращение размеров микросхем в два раза вызывают изменение их объёма в восемь раз. В этой же степени изменяются мощностей, иначе схемы будут перегреваться и выходить из строя. Таким образом, создание СБИС и ультра-СБИС связано со снижением тактовой частоты работы схемы.

В связи с этим, дальнейший прогресс в повышении производительности может быть обеспечен либо за счёт архитектурных решений, либо за счёт новых принципов построения и работы микросхем. Т.к. микросхемы СБИС не могут работать с высокой тактовой частотой, то в вычислительных машинах будущих поколений они, скорее всего, будут объединены в системы [9].

Рассеиваемая мощность кристалла является величиной постоянной. Увеличение числа элементов на кристалле приводит к уменьшению мощности каждого из них и, как следствие, снижению быстродействия. Для его увеличения необходимо уменьшать степень интеграции элементов на кристалле. Таким образом, СБИС не могут обладать высоким быстродействием, а ССИС – высокой степенью интеграции.

Перспективы развития вычислительных систем

В развитии суперкомпьютерной отрасли можно выделить два слоя.

технологии уровня N: это суперкомпьютерные технологии будущего, которые еще не вполне освоены, а только-только разрабатываются;
инновационные технологии: совершенно новые технические решения, недоступные на рынке. На базе инновационных технологий создают суперкомпьютеры, которые сильно вырываются вперед. Эти вычислительные системы сверхвысокой производительности обладают мощностью, которая радикально отличает их от всех других машин. И на платформе таких систем можно выполнить расчеты, которые невозможно повторить (ни за какое разумное время) на суперкомпьютерах более низкого класса. На базе таких расчетов можно создать в разных отраслях принципиально новые материалы, новые технологические решения, новые изделия, которые позволят обладающей ими стороне быть вне конкуренции [7].

Состав систем сверхвысокой производительности на современном этапе развития приведен на рисунке 8.

Сегодня в системах сверхвысокой производительности используются традиционные процессоры Intel и AMD, а также эксклюзивные решения – процессоры IBM Power BQC и SPARC64 Vlllfx.

Технические характеристики системной сети (темп выдачи сообщений, задержка, пропускная способность) оказывают большое влияние на реальную производительность суперкомпьютера. Для систем сверхвысокой производительности требуется системная сеть с рекордными техническими характеристиками [7].

Рисунок 8 – Состав систем сверхвысокой
производительности на современном этапе развития

Вычислительные системы сверхвысокой производительности нуждаются в нестандартной инфраструктуре (подсистемы охлаждения, энергоснабжения, управления):

системы сверхвысокой производительности имеют высокие показатели электропотребления (от десятка мегаватт и выше), поэтому они имеют очень высокий уровень выделения тепла в вычислителе. В связи с этим наблюдается тенденция роста электропотребления и тепловыделения;
стремление к максимальной производительности ведет к увеличению плотности расположения электроники вычислителя: (чем меньше длина проводников, тем меньше задержки на передачу сигналов и выше производительность) [13].

В результате в последние годы наблюдаются смена технологий охлаждения электроники вычислителей.

Основные направления развития процессоров приведены в таблице 2 [4].

Таблица 2 – Основные направления развития процессоров

Направление развития

Пояснение

Повышение тактовой частоты

Для повышения тактовой частоты используются более совершенный технологический процесс с меньшими проектными нормами; увеличение числа слоев металлизации; более совершенная схемотехника меньшей каскадности и с более совершенными транзисторами, более плотная компоновка функциональных блоков кристалла.

Уменьшение размеров транзисторов, сопровождаемое снижением напряжения питания с 5 до 2,5-3 В и ниже, увеличивает быстродействие и уменьшает выделяемую тепловую энергию. Все производители микропроцессоров перешли с проектных норм 0,35-0,25 мкм на 0,18 и 0,12 мкм и стремятся использовать уникальную 0,07 мкм-технологию. При минимальном размере деталей внутренней структуры интегральных схем 0,1—0,2 мкм достигается оптимум, ниже которого все характеристики транзистора быстро ухудшаются. Актуально и уменьшение длины межсоединений, т. к. в длительность такта включается и время прохождения сигналов по проводникам внутри кристалла. Уменьшение длины межсоединений на кристалле решается путем увеличения слоев металлизации

Продолжение таблицы 2

Направление развития процессоров

Пояснение

Увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти

Увеличение пропускной способности подсистемы памяти может быть достигнуто с помощью создания кэш-памяти одного или нескольких уровней, а также увеличением пропускной способности интерфейсов между процессором и кэш-памятью. Совершенствование интерфейсов достигается увеличением пропускной способности шин (увеличение частоты работы шины и/или ее ширины) или введением дополнительных шин. В последнем случае одна шина работает на частоте процессора с кэш-памятью, а вторая — на частоте работы основной памяти.

Увеличения размеров кэш-памяти достигается за счет:

внешней кэш-памяти данных и команд с двухтактовым временем доступа объемом от 256 Кбайт до 2 Мбайт со временем доступа 2 такта в HP РА-8000;
отдельного кристалла кэш-памяти второго уровня, размещенного в одном корпусе в Pentium Pro;
размещения отдельных кэш-памяти команд и кэш-памяти данных первого уровня объемом по 8 Кбайт и общей для команд и данных кэш-памяти второго уровня объемом 96 Кбайт в Alpha 21164.

Увеличение количества параллельно работающих исполнительных устройств

Увеличение числа функциональных исполнительных устройств и улучшение их характеристик могут быть временными (сокращение количества ступеней конвейера и уменьшение длительности каждой ступени) и функциональными (введение ММХ-расширений системы команд и т.д.).

Чтобы загрузить функциональные исполнительные устройства, используются переименование регистров и предсказание переходов, устраняющие зависимости между командами по данным и управлению, буферы динамической переадресации.

Широко используются архитектуры с длинным командным словом (VLIW). Архитектура /Д-64, развиваемая Intel и HP, использует объединение нескольких инструкций в одной команде (EPIC), что позволяет упростить процессор и ускорить выполнение команд. Процессоры с архитектурой /Д-64 могут адресоваться к 4 Гбайт памяти и работать с 64-разрядными данными. Архитектура /Л-64 используется в

Продолжение таблицы 2

Направление развития процессоров

Пояснение

микропроцессоре Merced, обеспечивая производительность до 6 Гфлоп при операциях с одинарной точностью и до 3 Гфлоп – с повышенной точностью на частоте 1 ГГц.

Системы на одном кристалле и новые технологии

Широкое развитие получили системы, выполненные на одном кристалле (SOC). Сфера их применения – от игровых приставок до телекоммуникаций. Такие кристаллы требуют применения новейших технологий.

Технологический прорыв в области SOC сделала корпорация «IBM», которая смогла реализовать процесс объединения на одном кристалле логической части микропроцессора и оперативной памяти. В новой технологии, используется конструкция памяти с врезанными ячейками (trench cell). Конденсатор, хранящий заряд, помещается в углубление в кремниевом кристалле, что позволяет разместить на нем свыше 24 тыс. элементов, что почти в 8 раз больше, чем на обычном микропроцессоре, и в 2—4 раза больше, чем в микросхемах памяти для ПК.

Использование новой технологии открывает широкую перспективу для создания более мощных и миниатюрных микропроцессоров и помогает создавать компактные, быстродействующие и недорогие электронные устройства: маршрутизаторы, компьютеры, контроллеры жестких дисков, сотовые телефоны, игровые и интернет-приставки.

В дальнейшем развитии вычислительных систем планируется применение нанотехнологий. Так, уже в 2007г. компания «Intel» разработала новый прототип процессора, содержащий наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм. Цель компании – достичь размера структурных элементов 5 нм. Компания «AMD» также использует для производства процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией «IBM». Отличием от разработок «Intel» является применение дополнительного изолирующего слоя SOI, препятствующего утечке тока за счет дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. Уже существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 14 нм и опытные образцы на 10 нм [10].

Также идет совершенствование жестких дисков: уже открыт GMR-эффект, который позволяет производить запись данных на жестких дисках с атомарной плотностью информации.

Микропроцессорная технология потенциально имеет много назначений: создание персональных электронных партнеров; интеллектуализация (в известном смысле «оживление») всей техносферы; усиление и защита функций организма с помощью персональных медико-кибернетических устройств, в том числе вживляемых в организм.

Таким образом, в настоящее время наблюдается эволюция электронной технологии от «микро» к «нано» и ее слияния с «генной».

Заключение

В курсовой работе, посвященной вычислительным системам, были рассмотрены их понятие, виды, состав, а также современные тенденции их развития.

Под вычислительной системой понимается совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или электронных вычислительных машин, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации.

Системы, построенные на основе целых компьютеров, называются многомашинными, а на отдельных процессорах – многопроцессорными.

Существует множество видов вычислительных систем:

- однопрограммные и многопрограммные;
- индивидуального и коллективного пользования;
- с пакетной обработкой и с разделением времени;
- однопроцессорные, многопроцессорные и многомашинные;
- сосредоточенные, распределенные и с теледоступом;
- работающие в режиме реального времени и не работающие в режиме реального времени;
- универсальные, специализированные и проблемно-ориентированные.

Под программами понимаются упорядоченные последовательности команд, целью которых является управление аппаратными средствами. Поэтому раздельное рассмотрение программ и аппаратуры носит условный характер.

Существует несколько уровней программного обеспечения: базовый, системный, служебный, прикладной.

Под информационным обеспечением понимается совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимые для работы данных программ.

На специализированных компьютерных системах совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением.

В развитии суперкомпьютерной отрасли выделяются два слоя.

технологии уровня N: это суперкомпьютерные технологии будущего, которые еще не вполне освоены, а только-только разрабатываются;
инновационные технологии: совершенно новые технические решения, недоступные на рынке. На базе инновационных технологий создают суперкомпьютеры, которые сильно вырываются вперед.

В дальнейшем развитии вычислительных систем планируется применение нанотехнологий. Происходит совершенствование жестких дисков. Таким образом, в настоящее время наблюдается эволюция электронной технологии от «микро» к «нано» и ее слияния с «генной».

Список использованных источников

Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. - М.: Питер, 2017. - 560 c.
Гусева, А.И. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник / А.И. Гусева. - М.: Academia, 2016. - 640 c.
Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы / С.В. Емельянов. - М.: Ленанд, 2015. - 96 c.
Замятина, О.М. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. моделирование сетей.: Учебное пособие для магистратуры / О.М. Замятина. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 159 c.
Ларионов, А.М. Вычислительные комплексы, системы и сети / А.М. Ларионов, С.А. Майоров, Г.И. Новиков. - М.: Энергоатомиздат, 2017. - 288 c.
Мелехин, В.Ф. Вычислительные машины, системы и сети / В.Ф. Мелехин. - М.: Academia, 2017. - 304 c.
Митропольский, Ю.И. Мультиархитектурные вычислительные суперсистемы. Перспективы развития / Ю.И. Митропольский. - М.: Техносфера, 2016. - 146 c.
Пятибратов, А. П. Вычислительные машины, системы и сети / А.П. Пятибратов, С.Н. Беляев. - М.: Финансы и статистика, 2017. - 400 c.
Сенкевич, А.В. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы: Учебник / А.В. Сенкевич. - М.: Academia, 2018. - 320 c.
Расстригин, Л.А. Вычислительные машины, системы, сети… / Л.А. Расстригин. - М.: Наука, 2017. - 224 c.
Чекмарев, Ю. В. Вычислительные системы, сети и коммуникации / Ю.В. Чекмарев. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 295 c.
Шевченко, В.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (для бакалавров) / В.П. Шевченко. - М.: КноРус, 2014. - 224 c.
Якубайтис, Э. Я. Архитектура вычислительных сетей / Э.Я. Якубайтис. - М.: Статистика, 2014. - 280 c.