Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем. (Основные комплектующие современного ПК).pdf

IBM Roadrunner Еще одно детище компании IBM. Прародители компьютеров создали ПК для лаборатории города Лос-Алмос, штат Нью-Мексико. Первый запуск ПК был осуществлен в 2008 году.

На тот момент, максимальная производительность «Дорожного бегуна» составила 1,03 петафлопс, хотя создатели рассчитывали на показатели, близкие к 1,7. Даже показатель в 1,03 стал самым высоким в 2008 году.

После небольших доработок и улучшений, спустя всего полгода, «Roadrunner» смог перешагнуть отметку в 1,5 петафлопса, установив наивысшую планку для своего времени.

Рис. 1 IBM Roadrunner

К сожалению, проработал он всего несколько лет. В 2013 году он был заменен на «Cielo», который оказался менее энергозатратным и малогабаритным.

Сейчас «Roadrunner» находится на военной базе США, где контролирует ядерный потенциал страны.

Trinity. Еще один блюститель порядка на ядерных базах США, который, к сожалению, так и не заработал. На этот суперкомпьютер было потрачено 174 млн. долларов, а построили его в лабораториях Лос-Аламоса и Сандии.

Его место, в данный момент, уверенно занимает «Roadrunner». Вычислительная мощность компьютера – 43.9 петафлопс.

Sequoia Blue Gene/Q Информация о характеристиках данного компьютера строго засекречена. Всего 3 года назад его называли самым быстрым.

Скорость работы равна 20 петафлопс. Этот «аппарат» является очередной разработкой, связанной с контролем ядерного вооружения США, но это не единственное его применение.

В 2012 году Blue Gene/Q был внедрен в академию Эрнеста Лоуренса, город Ливермор, где с ее помощью проводились изучения в сфере климата, астрономии, генома человека и ядерного оружия. Сейчас компьютер поддерживает работу с научными приложениями.

ASC Purple, Blue Gene/L Мощный компьютер, как видно из названия, состоит из двух суперкомпьютеров – «ASC Purple» и «Blue Gene/L», общей стоимостью 290 млн $.

Система была создана по заказу Министерства энергетики США фирмой IBM, для симуляции проведения ядерных испытаний. Компьютер самостоятельно изучал плотность атмосферы, а также сопутствующие факторы и давал прогнозы о ходе глобального потепления.

Sieraa, Summit. Снова пара компьютеров, способных выдать результат обработки со скоростью 400 петафлопс. Данные модели были созданы для обеспечения безопасности экономики и ядерной программы США. На их создание ушло более 325 миллионов долларов.

Машина поступила в работу в 2017 году и до сих пор занимает одно из ведущих мест по быстродействию. Данное детище IBM смогло заменить «Titan», проводивший тестирование новейших научных исследований.

---

Earth Simulator Был внедрен в 2002 году, стоимость создания – 500 миллионов долларов. Спроектирован агентством аэрокосмических исследований для изучения геофизики и глобального потепления. Считался самым мощным в то время.

Состоит из множества системных блоков, стоящих рядом, и имеет защиту от землетрясений.  

Fujitsu K. Компьютер проводит работу с физико-химическими исследованиями. Его постройка обошлась в 1,2 миллиарда долларов. Запуск работы – 2011 год, а скорость обработки данных – 11 петафлопс.

На этот ПК ежегодно тратятся 10 миллионов долларов, а энергопотребление равно 10 тысячам домов в Японии.

Titan. Данный ПК введен в работу в 2012 году и стал обновлением суперкомпьютера «Ягуар».

На его борту 18 тысяч процессоров «AMD Opteron» с 16-ью ядрами в каждом, 18 тысяч графических процессоров NVIDIA Tesla, 710 Терабайт ОЗУ и 40 Петабайт ПЗУ. Пиковая производительность ПК – 27 петафлопс. С июня 2016 года занимает 3 место в топ-500 суперкомпьютеров.

Тяньхэ-2, «Млечный путь» Компьютер создавало более 1000 инженеров и ученых. Сумма, потраченная на создание – около 400 миллионов долларов.

Система разработана в Китае университетом обороны по заказу правительственных органов. Расположена в городе Гуанчжоу.

Скорость работы – 33 петафлопс. Информация, которую он обрабатывает в течении часа, может быть изучена людьми в течение 1000 лет. Этот компьютер моделирует различные приложения в сфере безопасности «поднебесной».

Самый дорогой игровой компьютер HyperPC CONCEPT 8. Данный ПК можно назвать лучшим на отечественном рынке, а его стоимость составит 1,5 миллиона рублей.

За эти деньги пользователь получит: 28-ядерный процессор Xeon W3175-X от Intel, с частотой до 4.3 Ггц. Материнскую плату Asus «Dominus Extreme». 2 видеокарты NVIDIA «Titan» поколения RTX. 12 планок ОЗУ «HYPER X Predator» общим объемом в 128 Гигабайт. SSD накопитель, объемом 2 ТБ. 2 жестких диска Seagate «IronWolf», объемом 12 Тб каждый. Блок питания Corsair HX1200i на 1200 ватт. Водяное охлаждение для видеокарты и процессора. Жидкий металл, для лучшей теплопередачи.

Глава 3. Конфигурация современного бюджетного ПК

Офисные компьютеры должны обеспечивать не только высокую мощность для возлагаемых на них задач, но и придерживаться приемлемой стоимости. Собираем недорогой ПК для простых задач.

Вполне можно обойтись простейшей сборкой, которой будет достаточно для работы в офисных приложениях, для изучения сайтов и просмотра фильмов, связи по Skype и прочих популярных задач. Попробуем собрать компьютер для дома и офиса. Вот, что нам понадобится:

---

• Процессор
• Кулер
• Материнская плата
• Оперативная память
• Постоянная память
• Корпус

Критерии выбора.

При выборе комплектующих для рабочего ПК необходимо исходить из двух главных параметров: бюджет и достаточная производительность.

Что касается производительности, то компьютер должен обеспечивать хорошее быстродействие при работе с большими документами, таблицами и графиками. Это накладывает серьезные требования к центральному процессору, который должен быть современным, и иметь 2 или 4 ядра.

При работе с текстовой информацией и серфинге в интернете не требуется наличия большого объема оперативной памяти, тем более, что при использовании SSD практически вся информация сбрасывается в быстрый кэш на носителе, а не в оперативную память.

Соответствующая материнская плата также не должна иметь лишних функций, но зато необходимо, чтобы она была надежной и долговечной, за что обычно отвечает материал электролитических конденсаторов. В бюджетных моделях именно они чаще всего являются причиной раннего выхода из строя платы. Среди требований к плате также можно назвать наличие выхода HDMI, чтобы можно было при необходимости подключить компьютер к большому телевизору для трансляции презентаций или просмотра фильма дома.

С требованием по питанию офисного решения справится практически любой блок питания, но он должен обеспечивать надежную работу, малый шум и долговечность. Кроме того, у БП должно быть достаточно коннекторов для подключения жестких дисков, например, 6 колодок для SATA накопителей.

В качестве системного диска лучше иметь твердотельный накопитель (SSD) емкостью 120 Гбайт и выше. Для хранения данных желательно иметь еще HDD хотя-бы на 512 Гбайт. Жесткие диски более надежны и позволяют восстановить данные в случае неожиданного краха системы.

Что качается корпуса, то особых требований к нему нет — он должен быть достаточно удобным не только с точки зрения повседневного использования, например, для подключения флешек на лицевой стороне, но и обслуживания внутренних компонентов ПК, т. е. иметь легкий доступ к комплектующим.

Процессор.

Intel Celeron G4900 идеально вписывается в сборку, по цене и по характеристикам. Ни о каких многопоточных нагрузках, в условиях офисных задач, не может идти и речи. Парочка программ и браузер — основные потребители ресурсов. Поэтому нам важна вычислительная мощность на одно ядро. С эти, традиционно, Intel справляется лучше, чем AMD. Процессор Intel Celeron G4900 Coffee Lake (3100MHz, LGA1151 v2, L3 2048Kb):

---

• 2-ядерный процессор, Socket LGA1151 v2
• Частота 3100 МГц
• Объем кэша L2/L3: 512 КБ/2048 КБ
• Ядро Coffee Lake

Рис. 2 Процессор Intel Celeron G4900 Coffee Lake

Конкуренты предлагают в этом ценовом сегменте, неплохие продукты. Например, FX-6300 и его модификации. Или же A10-9700. Первый имеет целых 6 ядер и 6 потоков, но не имеет встроенной графики. A10-9700 находится где-то посередине между вышеупомянутыми процессорами, что по цене, что по производительности. Но в отличие от FX, имеет сокет am4.

Рис. 3 Процессор AMD A10-9700 Bristol Ridge (AM4, L2 2048Kb)

Кулер для CPU

При покупке процессора сразу же стоит подумать о системе охлаждения. Так как система не будет находиться под тяжелой нагрузкой, справиться с таким малым количества тепла сможет абсолютно любой кулер.

В идеале — взять боксовую версию процессора, но можно и рассмотреть более дешевые варианты.

Ориентируемся в основном на уровень шума, создаваемый вертушкой, чтобы компьютер не гудел, как паровоз. Например, ID-COOLING DK-01T подходит идеально.

Рис. 4 Кулер для процессора ID-COOLING DK-01T

Материнская плата

Для рабочего или домашнего компьютера не нужны игровые и мультимедийные излишества, поэтому выбораем материнскую плату MSI H310M Pro-VDH PLUS H310 Socket-1151v2. Здесь предусмотрены 2 слота для оперативной памяти DDR4 (для двухканального режима), есть 4 слота для жестких дисков (и SSD), и даже есть 1 разъем для мощной видеокарты PCI-E16x.

На задней стороне корпуса 2 разъема USB3.1, D-Sub, DVI-D, HDMI и разъем для гигабитной сети Glan. Формфактор (размер) материнской платы соответствует стандарту microATX. Материнская плата MSI H310M PRO-VDH PLUS:

• Материнская плата форм-фактора microATX
• Сокет LGA1151 v2
• Чипсет Intel H310
• 2 слота DDR4 DIMM, 2133-2666 МГц

Рис. 5 Материнская плата MSI H310M PRO-VDH PLUS

Полный аналог на сокете am4 — ASRock A320M-HDV R4.0, однако здесь есть большее количество usb-портов (4 на задней панели) и место под установку M.2-накопителя.

Оперативная память

Модуль памяти DIMM 4Gb DDR4 PC19200 2400MHz Crucial (CT4G4DFS824A) можно назвать оптимальным вариантом не только для офисного компьютера, но и для недорогого домашнего игрового ПК. Несмотря на заявленную поддержку 2400 MHz, память без проблем работает и на частотах 3000 MHz.

Рис. 6 Оперативная память 4 ГБ Crucial CT4G4SFS824A

SSD-накопитель

Оптимальным вариантом будет ADATA Ultimate SU650 120Gb (ASU650SS-120GT-R SATA3) 2.5″. Это весьма быстрый и долговечный носитель, который имеет отличные скоростные и ресурсные характеристики, и к тому же почти не нагревается, а значит, выдержит работу в летние жаркие дни.

---

Рис. 7 Твердотельный накопитель ADATA Ultimate SU650 120GB (retail)

В паре с SSD желательно в корпус установить и обычный 3.5 дюймовый HDD емкостью 1000 Гб. Рекомендуется Western Digital WD Blue 1 TB (WD10EZEX) как недорогой и надежный вариант хранилища данных.

Корпус для офисного ПК

Корпус MicroATX Minitower Crown CMC-401 (CM-PS450office) 450W Black обладает отличным дизайном, большим внутренним объемом для установки комплектующих с хорошей вентиляцией.

В передней части предусмотрены 3 отсека для устройств 5,25 дюйма и 4 слота расширений для 3.5 дюймовых накопителей.

На передней панели имеется планка с 2 портами USB 2.0 и разъемами для наушников и микрофона.

Но самое главное — в нем уже установлен весьма качественный, тихий и надежный блок питания на 450 Вт.

Компьютерный корпус CROWN MICRO CMC-401 450W Black

• Компьютерный корпус Mini-Tower
• Блок питания 450 Вт
• Форм-фактор: ATX, mATX
• Спереди: USB x2, наушн., микр.

Рис. 8 Компьютерный корпус CROWN MICRO CMC-401 450W Black

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вычислительные системы бывают разделимые (включающие несколько ЭВМ, которые способны работать независимо друг от друга) и неразделимые (или многопроцессорные, состоящие из процессоров, каждый из которых может выполнять свои функции только в составе вычислительной системы).

Одним из видов неразделимых вычислительных систем являются кластеры, состоящие из нескольких связанных между собой ЭВМ, которые находятся в едином корпусе или соединены скоростным каналом связи.

Вычислительные системы делят также на однородные и неоднородные. Однородная вычислительная система строится на базе однотипных процессоров или ЭВМ, а неоднородная состоит из ЭВМ или процессоров различных типов.

Выделяют многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы.

В многомашинных вычислительных системах каждый из процессоров имеет свою локальную оперативную память и работает, как правило, под управлением своей операционной системы, а в многопроцессорных системах процессоры работают с общей оперативной памятью под управлением единой операционной системы.

Также выделяют классы параллельных вычислительных систем: SMP (симметричная мультипроцессорная обработка данных – группа процессоров работает с общей памятью), MPP (вычислительная система с массовым параллелизмом – процессоры, число которых практически не ограничено, работают каждый со своей памятью), NUMA (промежуточная архитектура, сочетающая свойства классов SMP и MPP).

---