Многопроцессорные системы — это компьютерные системы, содержащие несколько процессоров, способных совместно обрабатывать задачи. Эти системы обеспечивают высокую производительность путем распределения нагрузки между несколькими ядрами или процессорами, позволяя эффективно справляться с большими объёмами данных и ресурсоемкими задачами.

Многопроцессорность

Первые попытки создать многопроцессорные системы были предприняты ещё в середине XX века, когда инженеры осознали ограничения однопроцессорных архитектур. Сегодня многопроцессорные системы представлены двумя основными категориями:

• Однородные многопроцессорные системы, где все процессоры идентичны и используют общее поле памяти.
• Неоднородные многопроцессорные системы, где процессоры различаются по архитектуре и характеристикам.

Главной особенностью многопроцессорных систем является возможность параллельного выполнения задач, что существенно повышает общую производительность компьютера. Такие системы способны поддерживать различные типы параллелизма, включая:

• Параллелизм на уровне инструкций (ILP),
• Параллелизм на уровне данных (DLP),
• Параллелизм на уровне задач (TLP).

Однако реализация многопроцессорных систем требует специальных подходов к разработке программного обеспечения, поскольку традиционные алгоритмы и структуры данных требуют адаптации для эффективного использования преимуществ параллелизма.

Суперкомпьютеры — это самые мощные и производительные вычислительные системы, предназначенные для выполнения сложных расчётов и обработки огромных объемов данных. Они состоят из тысяч процессоров, работающих синхронно, и обладают колоссальными вычислительными мощностями.

Суперкомпьютеры

Первый настоящий суперкомпьютер появился в начале 1960-х годов, когда инженер Сеймор Крэй разработал систему CDC 6600, ставшую первой коммерческой системой с высоким уровнем производительности. С тех пор суперкомпьютеры прошли долгий путь развития, постоянно наращивая мощность и улучшая архитектуру.

• Сегодня суперкомпьютеры играют важную роль в решении глобальных проблем, таких как климатическое моделирование, разработка лекарств, изучение генома человека и другие научные задачи.

Современный суперкомпьютер обладает следующими характеристиками:

• Высокая производительность, выражаемая в флопсах (FLOPS — Floating Point Operations Per Second).
• Огромные объёмы памяти и хранилищ данных.
• Специализированные операционные системы и среды программирования для эффективной эксплуатации возможностей параллельных вычислений.

Одним из ярких примеров современных суперкомпьютеров является японский суперкомпьютер Fugaku, который занимает лидирующие позиции в рейтинге TOP500 по состоянию на 2025 год.

Среди известных суперкомпьютеров стоит отметить:

• Summit: американский суперкомпьютер, разработанный компанией IBM и расположенный в Национальной лаборатории Ок-Ридж. Summit способен выполнять около 200 петафлопс (PFLOPS) операций в секунду.
• Si Pearlin: китайский суперкомпьютер, созданный компанией Lenovo, занимающий высокие места в мировом рейтинге

Микроконтроллеры — это небольшие интегральные схемы, включающие центральный процессор, оперативную память, энергонезависимую память и интерфейсы ввода-вывода. Они предназначены для выполнения специализированных задач в ограниченном пространстве и с минимальными затратами энергии.

Микроконтроллеры

Микроконтроллеры нашли своё место практически во всех сферах жизни:

• Управление бытовыми приборами (стиральными машинами, холодильниками, кондиционерами).
• Автомобильная электроника (антиблокировочная тормозная система, круиз-контроль, бортовые компьютеры).
• Медицинская техника (мониторы пациента, диагностические приборы).
• Промышленная автоматизация (роботизированные линии сборки, датчики и регуляторы).

Среди популярных семейств микроконтроллеров выделяются:

• ARM Cortex-M: семейство микроконтроллеров, разработанное компанией ARM Holdings, отличающееся низкими требованиями к питанию и высокой производительностью.
• Microchip PIC: линейка микроконтроллеров от Microchip Technology, известная своей экономичностью и широким набором встроенных периферийных модулей

Роботизированные производства — это заводы и фабрики, где значительная доля работ выполняется роботами и автоматическими системами. Автоматизация производственных процессов позволяет повысить точность, снизить затраты на рабочую силу и увеличить производительность.

Роботизация производства.
Роботизация производства.

Идея автоматизации производства возникла ещё в XIX веке, однако первые настоящие роботы появились в середине XX века. Современная эпоха роботизированных производств началась в 1960-е годы с появлением первых промышленных роботов Unimate, созданных американской компанией General Motors.

• Сегодня роботизированные производства становятся нормой в большинстве развитых стран, заменяя ручной труд в опасных, монотонных и точных операциях.

Преимущества роботизированных производств очевидны:

• Повышение точности и качества продукции.
• Сокращение расходов на оплату труда.
• Увеличение производительности и снижение брака.
• Возможность круглосуточной работы без перерывов.

Примеры успешных внедрений роботизированных производств включают:

• Автомобилестроение: большинство крупных автоконцернов, таких как Toyota, Volkswagen и Tesla, используют роботов на конвейере для сварки, покраски и сборки автомобилей.
• Электронная промышленность: производители электроники, такие как Foxconn, массово используют роботов для монтажа печатных плат и тестирования готовых продуктов.