Рабочий лист: Классы вычислительных машин

Дисциплина: ОП.02 Архитектура аппаратных средств. Раздел 2. Вычислительные приборы и устройства (§2.2 с.8 программы).
Часть 1. Классификационная архитектурная матрица
Заполните ключевые архитектурные свойства классов ЭВМ, сопоставляя тип шин, характер памяти и ключевой критерий оптимизации.
Класс ЭВМ Архитектурная схема (память/шина) Ключевой критерий эффективности Типовые интерфейсы / интерконнект
Микроконтроллер (MCU)
Рабочая станция
Сервер общего назначения
Суперкомпьютер (HPC)
Мэйнфрейм
Часть 2. Прикладные архитектурные кейсы
Выберите вариант, назначенный преподавателем (или выполните назначенный номер), и дайте подробное техническое решение.
Вариант 1
Автономная бортовая система управления беспилотным транспортом

Условия: Управление рулевым приводом, экстренным торможением и объединением показаний датчиков (LiDAR, радар, ультразвук). Жесткие ограничения бортовой электросети (лимит теплопакета до 40 Вт), гарантированная реакция на препятствие не более 5 мс (Hard Real-Time), аппаратное дублирование контуров.

Вариант 2
Облачная банковская процессинговая система транзакций высокой надежности

Условия: Обработка до 40 000 финансовых транзакций в секунду. Требование абсолютной целостности ACID, недопустимость искажения бит в памяти, доступность системы не ниже 99.999% (не более 5 минут суммарного простоя в год), изоляция сбоев без остановки процессинга.

Вариант 3
Прогнозирование глобальных климатических моделей и гидродинамики

Условия: Моделирование сетки атмосферы Земли с шагом 5 км. Необходима пиковая производительность от десятков петафлопс (FP64), межпроцессорный обмен данными с субмикросекундной задержкой, векторно-матричные ускорители и параллельная файловая система емкостью десятки петабайт.

Вариант 4
Локальное рабочее место отдела графического дизайна и видеомонтажа

Условия: Монтаж и цветокоррекция несжатого 8K HDR видео (поток более 2 ГБ/с), 3D-рендеринг фотореалистичных сцен, непрерывная многочасовая нагрузка без зависаний, предотвращение скрытого повреждения пикселей в буфере кадра.