Evoluția Supercalculatoarelor

Introducere

Odată cu progresul ştiinţific au evoluat şi s-au multiplicat problemele ce afectează întreaga societate. Evoluţia furtunoasă a calculatoarelor a este cauza utilizării lor în toate domeniile ştiinţei, în economie, precum şi în viaţa de toate zilele. Însă unele proiecte ştiinţifice şi economice sunt însoţite de cantităţi enorme de informaţie care necesită aprofundată şi permanentă. Pentru astfel de proiecte de rang şi de importanţă internaională se construiesc, deseori la comandă, maşini de calcul de capacităţi impunătoare, la preţuri corespunzătoare. Aceste maşini de calcul extraordinare sunt supercalculatoatrele. Ele sunt utilizate în domenii ale ştiinţei ca: meteorologia, industria nucleară, seismologia, exploatarea spaţiului cosmic, industria genetică ş.a.

Cea mai simplă caracteristică a unui supercalculator este faptul că el prelucrează cantităţi enorme de informaţie în timp foarte scurt. În prezenta lucrare se vor examina pe larg tehnologiile utilizate în construcţia de supercalculatoare, capacităţile lor de procesare, exemplarele cele mai reuşite şi succesele obţinute cu ajutorul lor.

Capitolul 1

Evoluţia supercalculatoarelor.

1.1. Scurt istoric.

Iniţial calculatoarele erau produse doar unităţi şi în scopuri strict determinate. Deaceea ele nu erau clasificate într-un anumit fel. Însă odată cu lărgirea gamei de domenii în care erau utilizate calculatoarele s-au multiplicat şi tipurile de calculatoare, tehnologiile de producere a lor, capacităţile lor de procesare a informaţiei şi preţurile la care puteau fi procurate. Etapelede dezvoltare a supercalculatoarelor nu se deosebesc practic de etapele de dezvoltare a calculatoarelor în general.

De remarcat că la realizarea primelor calculatoare, în calitate de consultant al echipei, a lucrat şi matematicianul John von Neumann, unul dintre matematicienii importanţi ai secolului XX. De altfel, la realizarea calculatorului EDVAC ( primul calculator cu circuite electronice ) el a stabilit 5 caracteristii principale ale calculatorului cu program memorat :

1. Trebuie să posede un mediu de intrare, prin intermediul căruia să se poată introduce un număr nelimitat de operanzi şi instrucţiuni .

2. Trebuie să posede o memorie, din care să se citească instrucţiunile şi operanzii şi în care să se poată memora rezultatele.

3. Trebuie să posede o secţiune de calcul, capabilă să efectueze operaţii aritmetice şi logice, asupra operanzilor din memorie.

4. Trebuie de asemenea să posede un mediu de ieşire, prin intermediul căruia un număr nelimitat de rezultate să poată fi obţinute de către utilizator.

5. Trebuie să aibă o unitate de comandă, capabilă să interpreteze instrucţiunile obţinute din memorie şi capabilă să selecteze diferite moduri de desfăşurare a activităţii calculatorului pe baza rezultatelor calculelor.

Date Date Rezultate Rezultate

şi instrucţiuni şi instrucţiuni

Stări

Comenzi Stări

Stări Instrucţiuni

Adrese

Comenzi Rezultate/Comparaţii

Comenzi

Figura 1. Organizarea unui calculator numeric.

Primul calculator comercializat a fost UNIVAC (UNIversal Automatic Computer ) realizat pe structura calculatorului EDVAC, în anul 1951. În anii următori, dezvoltarea calculatoarelor a devenit explozivă, la mai puţin de zece ani intervenind câte o schimbare care a fost interpretată drept apariţia unei noi generaţii de calculatoare. Ele pot fii clasificate astfel :

Generaţia I (1946-1956) caracterizată prin :

• Hardware: relee, tuburi electronice;

• Software: programe cablate, cod maşină, limbaj de asamblare;

• Capacitate de memorie : 2 Kocteţi;

• Viteză de operare : 10.000 de operaţii/sec.;

• Calulatoare: ENIAC, UNIVAC, IBM;

Generaţia a II–a (1957-1963) marcată de apariţia tranzistorului

• Hardware: tranzistoare, memorii cu ferite, cablaj imprimat;

• Software : limbaj de nivel înalt ( Algol, Fortan);

• Memorie : 32 Kocteţi;

• Viteza : 200.000 de instrucţiuni/sec.;

• Calculatoare : IBM 7040, NCR501;

Generaţia a III–a (1964- 1981) caracterizată prin :

• Hardware : circuite integrate ( la început pe scară redusă, apoi pe scară medie şi largă; scara de integrare se referă la numărul de componente electronice pe unitatea de suprafaţă), cablaje imprimate multistrat , discuri magnetice, aparariţia primelor microprocesoare;

• Software : limbaje de nivel foarte înalt, programare orientată pe obiecte (B.Pascal), programare structurată (LISP), primele programe pentru grafică şi baze de date.

• Memorie : 1-2 Mocteţi;

• Viteza : 5.000.000 de operaţii/sec.;

• Calculatoare: IBM 370 , FELIX

• Comunicaţii : Primele comunicaţii prin satelit, transmisia de date prin fibră optică.

Generaţia a IV-a (1982-1989) caracterizată prin :

• Hardware: circuite integrate pe scară foarte mare (VLSI), sisteme distribuite de calcul, apar microprocesoarele de 16/32 biţi, primele elemente optice (discurile optice);

• Software : Pachete de programe de largă utilizare, sisteme expert , sisteme de operare, se perfecţionează limbajele de programare orientate pe obiecte, baze de date relaţionale ;

• Memorie : 8-10 Mocteţi;

• Viteza : 30 de milioane de instrucţiuni/sec;

• Caculatoare : INDEPENDENT, CORAL, IBM (apar mai multe versiuni)