Конспект и презентация к уроку по информатике на тему: «Класс больших компьютеров» (10 класс)
2. Постановка цели и формулировка задач урока (2 мин.).
3. Проверка домашнего задания (7мин.).
4. Изучение нового материала (13 мин).
5. Закрепление изученного материала (10 мин.).
6. Рефлексия (4 мин.).
7. Домашнее задание (2 мин.).
8. Итог урока (1 мин.).
I. Организационный момент.
Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку. На столах должны быть книги, тетради, дневники и ручки.
II. Постановка цели и формулировка задач урока.
Сегодня на уроке мы с вами узнаем на какие классы делятся большие компьютеры, познакомимся с группой серверов и суперкомпьютеров и изучим их назначение. (слайд 2)
III. Проверка домашнего задания.
Учитель после поставленных целей и задач просит учащихся ответить домашнее задание у доски, один ученик отвечает, все остальные слушают и задают вопросы. Домашним заданием было выучить классификацию компьютеров по их функциональным возможностям.
IV. Изучение нового материала.
История развития компьютерной техники началась с создания большой ЭВМ. Элементная база больших ЭВМ прошла большой путь от электронно-вакуумных ламп до сверхбольших интегральных схем (СБИС). (слайд 3) В этом классе выполнить четкое разделение на подклассы в настоящее время несколько затруднительно. И вот почему.
В связи с развитием и внедрением во все сферы нашей жизни компьютерных сетей происходит смещение акцентов по приоритетам и назначению в классе больших компьютеров. Особенно явно наметилась тенденция использования больших компьютеров в сетях, что в недалеком будущем, скорее всего, несколько изменит представление о сфере использования сверхмощных ЭВМ.
На сегодняшний день в данном классе можно выделить две группы – серверы и суперкомпьютеры. (слайд 4)
Серверы (слайд 5)
Сервер представляет собой мощный компьютер, используемый в вычислительных сетях, который обеспечивает обслуживание подключенных к нему компьютеров и выход в другие сети. (слайд 6). На сервере хранятся большие объемы информации, которыми пользуются подключенные к нему компьютеры. В наши дни это направление компьютерной техники интенсивно развивается.
Группа серверов насчитывает множество моделей разного уровня мощности. Некоторые из них можно отнести к классу малых машин, другие настолько мощны, что представляют собой суперкомпьютеры. Сервером может быть любой компьютер. Например, сервер средней производительности можно создать из компонентов персональных компьютеров. При этом его цена окажется вполне приемлемой, и места он займет не больше, чем обычный компьютер.
К серверу предъявляются повышенные требования по быстродействию и надежности работы. В нем должна быть предусмотрена возможность резервирования всей хранимой информации. Профилактические и ремонтные работы должны проводиться без его остановки и отключения других компьютеров.
Нередко серверы специализируются на обслуживании рабочих станций в какой-то области. Например, одни из них выделяются для создания и управления базами и архивами данных, другие – для поддержки факсимильной связи и электронной почты, третьи – для управления многопользовательскими принтерами, плоттерами и др.
В зависимости от назначения выделяют такие типы серверов: сервер приложений, файл-сервер, архивационный сервер, факс-сервер, почтовый сервер, сервер печати, сервер телеконференций. (слайд 7)
Сервер приложений обрабатывает запросы от всех станций вычислительной сети и предоставляет им доступ к общим системным ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и др.).
Файл-сервер ( File Server , Data Server ) – для работы с базами данных, для использования хранящейся на нем информации. Он имеет надежные отказоустойчивые дисковые накопители с большими объемами (до терабайта).
Архивационный сервер ( Storage Express System ) – для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях. Он использует накопители на магнитной ленте (стримеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт. Обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование информации от подключенных серверов и рабочих станций.
Факс-сервер ( Net SatisFaxion ) – для организации эффективной многоадресной факсимильной связи, с несколькими факсмодемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов.
Почтовый сервер ( Mail Server ) – то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.
Сервер печати ( Print Server , Net Port ) – для эффективного использования системных принтеров.
Сервер телекоммуникаций – компьютер, имеющий программу обслуживания пользователей телеконференциями и новостями, он также может иметь систему автоматической обработки видеоизображений и др.
Как вы знаете, назначение всякого компьютера определяется программным обеспечением. Поэтому любой компьютер, если установить на нем соответствующее сетевое программное обеспечение, может стать сервером. Кроме того, один компьютер способен одновременно выполнять несколько функций – быть, к примеру, почтовым сервером, сервером новостей, сервером приложений и т. д.
В этой группе компьютеров можно выделить суперсерверы. (слайд 8) Они нужны, когда данные требуется хранить централизованно, но в то же время информация должна быть доступна большому числу пользователей. Суперсерверы по своим характеристикам приближаются к суперкомпьютерам.
Суперкомпьютеры (слайд 9)
Первые суперкомпьютеры (модель Cray ) стала выпускать компания Cray Research в середине 70-х годов. Их быстродействие составляло порядка нескольких десятков или сотен миллионов операций в секунду, что по тем временам воспринималось как чудо. (слайд 10) Это стало новой вехой на пути развития вычислительной техники, так как была предложена иная, по сравнению с существующей фон-неймановской, архитектура и организация работы всех устройств.
Идея построения суперкомпьютеров базировалась на том, что надо уменьшить расстояние между всеми электронными компонентами, а также организовать работу не на одном процессоре, а сразу на нескольких – параллельно. (слайд 11) В компьютерах фон-неймановской архитектуры каждая операция, необходимая для решения задачи, находится в ожидании своей очереди занять процессор. Вспомните, что такое линейный алгоритм, и вам станет понятна суть такой организации работы.
В суперкомпьютерах используется иной мультипроцессорный (многопроцессорный) принцип обработки информации. (Слайд 12)
Основная идея создания мультипроцессорной обработки – разделение решаемой задачи на несколько параллельных подзадач или частей. Каждая часть решается на своем процессоре. За счет такого разделения существенно увеличивается производительность. Параллельное вычисление особенно эффективно в тех задачах, где применяется большое количество операций с таблицами. Так, например, при суммировании чисел в таблице скорость расчетов может возрасти более чем в десять раз по сравнению с однопроцессорным компьютером.
В том случае, когда мультипроцессорную систему используют для решения задач, которые не удается разделить на части, возможен другой принцип организации структуры – конвейерный. (слайд 13)
Поясним этот принцип на понятном каждому примере. Представим себе работу обычного конвейера на сборке, скажем, автомобиля. Технология сборки состоит из выполнения определенных операций рабочим на своем месте. Кто-то прикручивает колеса, кто-то навешивает двери, кто-то устанавливает двигатель и т.д. Чем проще операции, на которые разбит процесс, тем больше надо рабочих мест, тем выше скорость работы и больше объем выпуска продукции.
Аналогично осуществляется конвейерный принцип и в мультипроцессорной системе. Общая задача разбивается на ряд элементарных участков, каждый из которых будет решаться на своем процессоре. Участков программы столько, сколько процессов. Каждый из них приступает к действию после окончания работы предыдущего и выполняет только определенную функцию. Управляющая программа определяет, какие и сколько процессоров надо выделить для решения очередной задачи, по какой программе будет работать каждый процессор. В результате для каждой задачи выделяется свой набор процессоров, причем любой из них настроен на выполнение какого-то одного участка работы. Из этого следует, что каждая задача образует свою структуру компьютера. Так возникло понятие виртуальной (условной) машины, архитектура которой определяется структурой задачи.
В ближайшие годы ожидается появление суперкомпьютера с такими характеристиками: (слайд 14)
· Быстродействие порядка 100000 МФЛОПС;
· Объем оперативной памяти – 10 Гбайт;
· Объем дисковой памяти – от 1 до 1о Тбайт;
По прогнозам аналитиков, потребность в суперкомпьютерах со временем будет сокращаться. Все меньше и меньше находится желающих тратить миллионы долларов на приобретение таких компьютеров. Более дешевые малые компьютеры из года в год постоянно наращивают свои вычислительные мощности и уже вол многом не уступают ранним моделям суперкомпьютеров. Это связано с тем, что идеи мультипроцессорной обработки успешно реализуется и в компьютерах других классов. Следует ожидать, что постепенно суперкомпьютеры станут выполнять роль суперсерверов.
V. Закрепление изученного материала. (слайд 9)
А теперь, ребята, давайте с вами ответим на следующие вопросы: (слайд 15)
1. По какому признаку из класса больших компьютеров можно выделить две группы?
3. Назовите основные типы серверов и их назначение.
4. Может ли один компьютер одновременно выполнять функции нескольких серверов?
5. Что такое суперкомпьютер?
6. Назовите основные идеи, заложенные в основу архитектуры суперкомпьютера.
7. Как вы понимаете принцип конвейерной обраьотки инфрпмации?
8. Как вы понимаете принцип параллельной обработки информации?
9. Что такое виртуальный компьютер?
10. Какие существуют прогнозы относительно направлений развития суперкомпьютеров и серверов?
Ребята, а теперь давайте с вами вернемся в начало урока и еще раз вспомним, что мы с вами сегодня узнали нового. (Учащиеся по одному отвечают с места).
VII. Домашнее задание.
Выучить записи в тетради, подготовить три доклада: (слайд 16)
1. Персональные компьютеры; (1 человек)
2. Портативные компьютеры; (2 человек)
3. Промышленные компьютеры; (3 человек)
VIII. Итог урока. Всем спасибо за урок, до свидания! (слайд 17)