Общие сведения об эвм и вычислительных системах. Как связаны понятия эвм и компьютер сноска
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ |
| Рубрика (тематическая категория) | Компьютеры |
Для обработки информации используются электронные вычислительные машины (ЭВМ), вычислительные системы (ВС) и вычислительные сети.
ЭВМ - ϶ᴛᴏ электронное устройство для накопления и автоматической обработки информации.
Основные функциональные блоки ЭВМ:
1) устройство ввода (УВв);
2) запоминающее устройство (ЗУ);
3) арифметико-логическое устройство (АЛУ);
4) устройство управления (УУ);
5) устройство вывода (УВыв).
Для решения поставленной задачи составляется программа , ᴛ.ᴇ. последовательность команд, записанная на языке, понятном ЭВМ. Записанные на машинный носитель (к примеру, магнитный диск) программы и данные через УВв вводятся в ЭВМ и передаются в ЗУ (память ЭВМ).
Наибольшее количество команд и данных, которые могут одновременно храниться в ЗУ, определяют емкость памяти . Время, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ требуется для поиска, записи и считывания информации, определяет быстродействие ЭВМ .
В состав ЗУ обязательно входят оперативное (ОЗУ) и постоянное (ПЗУ) запоминающие устройства, составляющие внутреннюю память .
Внешняя память ЭВМ предназначена для хранения промежуточных результатов, которые не помещаются в ОЗУ, входных и выходных данных. Внешняя память практически не ограничена, но ее скорость значительно меньше ОЗУ.
Для организации взаимодействия между устройствами ЭВМ при выполнении программы служит УУ. По указанию УУ вводится и расшифровывается очередная команда, передается указание в ЗУ, какие данные передать в АЛУ и какую операцию произвести. Промежуточные результаты пересылаются на хранение в ОЗУ. В АЛУ происходит выполнение над данными арифметических и логических операций. Результаты работы передаются на УВыв. Так как одни и те же устройства могут использоваться и для ввода, и для вывода, их называют устройствами ввода-вывода (УВВ).
Устройство управления, арифметико-логическое устройство и высокоскоростная регистровая память (сверхоперативная память) составляют центральный процессор (ЦП). В ПЭВМ его функции выполняет микропроцессор.
Вычислительные системы – совокупность средств вычислительной техники, в которую входят не менее двух базовых процессоров или ЭВМ (универсальных или специализированных) и развитая система периферийных устройств.
Периферийные устройства - ϶ᴛᴏ внешние запоминающие устройства и устройства ввода-вывода.
ПЕРСОНАЛЬНАЯ ЭВМ (ПЭВМ) или ПК – универсальный однопользовательский компьютер (универсальный – так как может использоваться для решения задач разного типа, а однопользовательский – так как в каждый момент времени может работать один пользователь). Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места.
Конфигурацию (состав оборудования) ПК можно гибко изменять при крайне важно сти. При всем многообразии вычислительных машин в любой ЭВМ можно выделить следующие компоненты:
· системный блок;
· дисплей для визуального отображения информации;
· клавиатура для ввода символьной информации;
· мышь (или другое указательное устройство);
· периферийные устройства.
Первые четыре компонента составляют базовую конфигурацию , которая может расширяться за счёт дополнительных внешних устройств.
В системном блоке размещаются основные компоненты ПК (называемые внутренними) , важнейшим из которых является материнская (системная) плата. На ней расположен базовый комплект электроники ПК (ЦП, электронные устройства (чипсеты) и другие).
К системному блоку подключаются все внешние устройства: монитор, клавиатура, мышь, принтер, модем, сканер, динамики и др.
В СИСТЕМНОМ БЛОКЕ размещаются следующие устройства.
1. Материнская плата , на которойрасположены приведенные ниже устройства.
· Микропроцессор (МП). Это – основная микросхема ПК, выполняющая большинство логических и математических операций. Конструктивно процессор состоит из массива кристаллических ячеек, в которых данные могут храниться и изменяться. Внутренние ячейки процессора называются регистрами. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с ОЗУ, процессор связан несколькими группами проводников, называемыми шинами . Основных шина три: шина данных, адресная шина и командная шина.
Адресная шина у процессоров Intel Pentium 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий, на которых выставляется единица или ноль исходя из того, есть напряжение на линии или нет. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.
По шине данных происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах с процессором Intel Pentium шина данных 64-разрядная, то есть состоит их 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.
Шина команд предназначена для передачи в процессор команд из тех областей ОЗУ, где хранятся программы (а не массивы данных), поскольку для того, чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Команды представлены в виде байтов. В процессоре Intel Pentium шина команд 32-разрядная.
Современные процессоры выполняют сотни миллионов операций в секунду, позволяя ПК решать очень сложные задачи за короткие промежутки времени.
Процессор отвечает за характеристики производительности ПК. Микропроцессоры различаются рядом важных характеристик: разрядностью процессора, тактовой частотой обработки информации.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Первые процессоры были 16-разрядными, начиная с 80386 – 32-разрядные.
Тактовая частота обработки информации
. Все процессы, связанные с вычислениями, обработкой и пересылкой данных между модулями ПК, должны быть взаимосогласованы во времени, ᴛ.ᴇ. синхронизованы. Синхронизация ЦП и всех узлов ПК осуществляется с помощью тактового генератора, который формирует периодические последовательности тактовых импульсов. Тактом
называют интервал времени между началом подачи двух последовательных импульсов электрического тока, которые вырабатывает тактовый генератор.
Размещено на реф.рф
Последовательность тактовых импульсов направляется в ЦП, в систему памяти, во все остальные устройства компьютера для синхронизации работы ЦП и всех узлов компьютера. Тактовая частота
- ϶ᴛᴏ количество тактов в секунду и измеряется в мегагерцах
(1МГц = 1млн. тактов в сек), влияет на скорость работы, быстродействие МП.
Быстродействие процессора - ϶ᴛᴏ количество операций, выполняемых им в секунду. Производит сотни различных операций со скоростью, достигающей сотен миллионов операций в секунду.
В ПЭВМ используются микропроцессоры, разработанные фирмами Intel, AMD и другими. Сегодня на смену микропроцессорам INTEL 80486 приходят более мощные микропроцессоры Рentium (Рentium 3, Рentium 4 с частотами 500 мегагерц и выше.
· Видеоадаптер (видеокарта) - ϶ᴛᴏ устройство, управляющее выводом на экран текстовой информации и графических изображений. Видеоадаптер организует интерфейс между ПК и дисплеем. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы.
Сегодня применяются видеоадаптеры SVGA , обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 млн. цветов с возможностью выбора разрешения экрана из ряда значений (к примеру, 1024*768 пикселей для мониторов размером 17 дюймов).
· ОЗУ - ϶ᴛᴏ массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Служит для записи и считывания информации. При отключении питания информация, записанная в память, пропадет. Характеризуется быстродействием, сопоставимым с быстродействием микропроцессора.
Основными характеристиками оперативной памяти являются емкость и время доступа. Емкость современных ОЗУ составляет несколько Гб. Время доступа показывает, сколько времени крайне важно для обращения к ячейкам памяти, измеряется в миллиардных долях секунды (наносекундах, нс). Важно заметить, что для современных модулей памяти оно составляет 7-10 нс.
· ПЗУ ‑ предназначено для хранения коротких программ, необходимых для функционирования ПК.
В момент включения компьютера в его ОЗУ нет ничего ‑ ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в т.ч. и в первый момент включения. По этой причине сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес (это происходит аппаратно, без участия программ). Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам. Этот адрес указывает на ПЗУ. Микросхема ПЗУ способна хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Комплекс программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода . Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие всех ее компонентов.
· Кэш-память – ее называют еще ʼʼсверхоперативной памятьюʼʼ.
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, к примеру, с ОЗУ. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область ‑ так называемую кэш-память . Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. Кэш-память функционально предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств с относительно быстрым ЦП. По сравнению с ОП кэш-память имеет малую емкость. Кроме встроенной в ЦП кэш-память должна быть вынесена из ЦП. Встроенная кэш-память является самой быстрой, кэш-памятьпервого уровня имеет емкость, как правило, 32 кбайт.
· Чипсет - ϶ᴛᴏ комплект микросхем, предназначенный для поддержки в ПК функциональных возможностей, предоставляемых процессором, ОП, кэш-памятью, дисковой и видеопамятью и другими компонентами и объединения составных частей ПК. Его микросхемы генерируруют большинство сигналов для системных и периферийных компонентов, преобразуют сигналы между шинами.
· Контроллеры
предназначены для управлением доступом из системы к какому-либо из устройств, а также для выполнения операций информационного обмена. Каждое внешнее устройство имеет свой контроллер.
Размещено на реф.рф
После получения команд от ЦП контроллер выполняет операции по обслуживанию внешнего устройства. Широко используются контроллеры, встроенные на материнской плате (контроллеры клавиатуры, НЖМД, НГМД, портов, видиосистемы).
2. Дисковод (накопитель) для гибких магнитных дисков (НГМД). Для оперативного переноса небольших объёмов данных используют гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальный накопитель – дисковод . Правильное направление подачи гибкого диска в отверстие накопителя, расположенное на лицевой панели системного блока, отмечено стрелкой на его пластиковом кожухе.
Дисковод служит для записи, чтения и хранения информации на гибких дисках (дискетах). В наши дни используются гибкие диски диаметром 3,5" емкостью 1440 байт (1,4 Мб ) и маркировкой HD .
Гибкие диски – ненадежные носители информации. Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля часто становятся причиной частичной или полной утраты информации. По этой причине использовать их в качестве основного средства хранения данных недопустимо. Их используют для транспортировки данных или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.
3. Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) или Винчестер. Предназначен для долговременного хранения (может хранить информацию десятки лет).
Жесткий диск на самом деле не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, жесткий диск имеет не две поверхности, а 2n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе.
Емкость жестких дисков сегодня – от нескольких Гб до нескольких десятков Гб.
4. Дисковод компакт-дисков CD-ROM . Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мб данных. Οʜᴎ отличаются высокой надежностью хранения информации, долговечностью (прогнозируемый срок их службы при качественном исполнении составляет 30-50 лет). Диаметр диска должна быть как 5,25", так и 3,5".
Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Большие объёмы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), в связи с этим дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа .
5. Шины. Все электронные элементы ПК обмениваются информацией друг с другом и взаимосвязаны с помощью шин – совокупности линий и микросхем, осуществляющих передачу электрических сигналов между различными компонентами ПК. Совокупность всех шин принято называть системной магистралью. По шинам передаются сигналы: адресные, управляющие и данные, в связи с этим различают: шину данных (для передачи данных), шину адреса (для передачи кодов адресной информации в ОЗУ) и шину управления (включает линии для передачи сигналов управления).
Шины характеризуются разрядностью , ᴛ.ᴇ. количеством одновременно переданных по линиям шины битов информации. В архитектуре ПК чаще всего встречаются 8-, 16- и 32-разрядные шины. Количество информации, переданной по каналу за 1 времени, принято называть пропускной способностью шины.
6. Коммуникационные порты (порты ввода-вывода) . Служат для связи ПЭВМ с устройствами, которые конструктивно выполнены отдельно от системного блока. Специализиpованные поpты служат для обмена с внутpенними устpойствами. Поpты общего назначения используются для подключения внешних устpойств: паpаллельные LPT1-LPT* и последовательные COM1-COM*.
МОНИТОР (дисплей )– устройство визуального представления данных. Это – основное устройство вывода. Служит для вывода текстовой и графической информации, вводимых с клавиатуры или выводимых из ПК данных, системных сообщений и информации пользователя.
Размер экрана измеряется между противоположными углами экрана кинескопа по диагонали в дюймах. Сегодня широко применяются мониторы размером 19" и 21".
Разрешение экрана является одним из важных параметров монитора. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки, и значит, меньше видимый размер элементов изображения.
Дисплей и плата видеоадаптера (графическая плата) составляют видеосистему ПК. В видеосистемах применяется аналоговая и цифровая технология получения отображения на экране. В аналоговых технологиях используются дисплеи на электронно-лучевых трубках, в цифровых – применяются жидкокристаллические плоскоэкранные дисплеи.
КЛАВИАТУРА служит для ввода в ПК алфавитно-цифровых данных и команд управления. Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке драйверами (специальными программами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в BIOS.
МЫШЬ позволяет указывать на элементы экрана с помощью указателя и после щелчка кнопками выполнять определенные операции.
ПРИНТЕР выводит на бумагу или пленку текстовую и графическую информацию (черно-белую или цветную).
МОДЕМ служит для подключения ПК к телефонной линии.
СКАНЕР – устройство для ввода в ПК текстовой или графической информации (черно-белой и цветной) для ее дальнейшей обработки.
ЗВУКОВАЯ СИСТЕМА состоит из звуковой карты и звуковых колонок (бывают встроены в дисплей). Колонки имеют свои усилители и органы регулировки уровня звука.
Наиболее перспективным является использование ПЭВМ в составе вычислительной сети (ВС). При этом несколько ПЭВМ, а, возможно, и ЭВМ других классов, соединяются вместе посредством каналов связи и аппаратуры сопряжения с ними для обмена информацией.
Компьютерной сетью принято называть совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных ПК, которые обеспечивают пользователям обмен информацией и коллективное использование ресурсов сети.
Аппаратное обеспечение сети:
- рабочие станции (рабочая станция - ϶ᴛᴏ ПК, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу);
- сервер (компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги общего назначения);
- сетевые платы (адаптеры);
- модемы ;
- кабели или другие передающие среды.
По степени территориальной распределенности сети классифицируются на: глобальные, региональные и локальные сети.
Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру, используют часто спутниковые каналы связи (расстояние между узлами сети – 10-15 тыс. км). Носят название WAN .
Региональные – объединяют пользователей города, области. Используют в качестве каналов связи телефонные линии (расстояние между узлами сети – 10-1000 км). Носят название MAN .
Локальные сети связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий. ПЭВМ связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных. Расстояния между ЭВМ небольшие – до 10 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций, и это упрощает их эксплуатацию.
Сети, состоящие из программно-совместимых ЭВМ, называются однородными . В случае если в сеть включена программно-несовместимая ЭВМ, то сеть принято называть неоднородной .
Использование локальных сетей дает следующие преимущества:
· одновременную работу нескольких пользователей с данными общего применения (СУБД, ЭТ);
· защиту данных на уровне каталогов и файлов;
· возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в одном экземпляре;
· обмен информацией между всеми ПК сети, при этом обеспечивается диалог между пользователями сети, а также возможность организации работы электронной почты;
· одновременную печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах;
· повышение эффективности систем обработки информации за счёт снижения затрат и т. д.
Глобальной сетью, способной объединить множество сетей и позволяющей войти в мировое сообщество, является Internet .
Сегодня единого владельца Internet нет. Каждая компания является хозяином своей части сети. Она обладает также необходимым программным и аппаратным обеспечением, с помощью которого производится обмен данными как внутри своей сети, так и в пределах Internet. Эта фирма обеспечивает и транзитное прохождение информации через свою сеть. В случае сбоев на каком-то участке сети, вся информация будет ʼʼобтекатьʼʼ данный участок.
Способы подключения к Internet
· Подключение индивидуального ПК. Для этого нужно иметь модем, телефонную линию и организацию, которая имеет шлюз (вход) в Internet. Такие организации – поставщики сетевых услуг – называются провайдерами . Вход в Internet осуществляется через ПК провайдера. Этот ПК принято называть хостом . Пользователь работает в сети, не имея адреса. Его содержит хост-ПК. Вся информация, которую пользователь перекачивает, идет через хост.
· Прямое подключение . Прямое подключение к Internet осуществляется по выделенным арендуемым линиям связи при использовании дополнительного программного обеспечения.
Анализ практики использования ВС показал, что есть достаточно много путей утечки информации: незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи, перехват электронных излучений, перехват акустических излучений и восстановление текста принтера, хищение носителей информации, считывание данных из массивов других пользователей, чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированного запроса, маскировка под зарегистрированного пользователя, внедрение вирусов и др.
Размещено на реф.рф
В связи с этим особое значение имеют меры защиты информации:
Организационные (ограничение доступа в помещение, где происходит обработка информации; хранение в сейфах машинных носителей; использование защитных кодов при передаче информации и др.);
Технические и программные.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ" 2017, 2018.
Электронная вычислительная машина - это комплекс технических и программных средств, предназначенные для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ.
Структура - это совокупность элементов и их связей. Различают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств.
Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ.
Детализацией архитектурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники. Инженеры - схемотехники проектируют отдельные технические устройства и разрабатывают методы их сопряжения друг с другом. Системные программисты создают программы управления техническими средствами, информационного взаимодействия между уровнями, организации вычислительного процесса. Программисты-прикладники разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ и необходимый сервис при решении ими своих задач.
Структуру ЭВМ определяет следующая группа характеристик:
· технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности эксплуатации т.д.);
· характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; возможность расширения состава технических и программных средств; возможность изменения структуры;
· состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная система или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации программирования).
К основным характеристикам ЭВМ относятся:
Быстродействие это число команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду.
Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, не обеспечивает достоверных оценок. Очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику производительность.
Производительность это объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени.
Применяются также относительные характеристики производительности. Фирма Intel для оценки процессоров предложила тест, получивший название индекс iCOMP (Intel ComparativeMicroprocessor Performance). При его определении учитываются четыре главных аспекта производительности: работа с целыми числами, с плавающей запятой, графикой и видео. Данные имеют 16- и 32-разрядной представление. Каждый из восьми параметров при вычислении участвует со своим весовым коэффициентом, определяемым по усредненному соотношению между этими операциями в реальных задачах. По индексу iCOMP ПМ Pentium 100 имеет значение 810, а Pentium 133-1000.
Емкость запоминающих устройств. Емкость памяти измеряется количеством структурных единиц информации, которое может одновременно находится в памяти. Этот показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.
Наименьшей структурной единицей информации является бит - одна двоичная цифра. Как правило, емкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения - байтах (байт равен восьми битам). Следующими единицами измерения служат 1 Кбайт = 210 = 1024 байта, 1 Мбайт = 210 Кбайта = 220 байта, 1 Гбайт =210 Мбайта = 220 Кбайта = 230 байта.
Емкость оперативной памяти (ОЗУ) и емкость внешней памяти (ВЗУ) характеризуются отдельно. Этот показатель очень важен для определения, какие программные пакеты и их приложения могут одновременно обрабатываться в машине.
Надежность это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени (стандарт ISO (Международная организация стандартов) 2382/14-78).
Высокая надежность ЭВМ закладывается в процессе ее производства. Применение сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) резко сокращают число используемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с другом. Модульный принцип построения позволяет легко проверять и контролировать работу всех устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей.
Точность это возможность различать почти равные значения (стандарт ISO - 2382/2-76).
Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными единицами представления информации (байтом, словом, двойным словом).
Достоверность это свойство информации быть правильно воспринятой.
Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения эталонных задач и повторных расчетов. В особо ответственных случаях проводятся контрольные решения на других ЭВМ и сравнение результатов.
Возможна следующая классификация ЭВМ:
– ЭВМ по принципу действия;
– ЭВМ по этапам создания;
– ЭВМ по назначению;
– ЭВМ по размерам и функциональным возможностям.
Классификация ЭВМ по принципу действия. Электронная вычислительная машина, компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса:
аналоговые (АВМ),
цифровые (ЦВМ)
гибридные (ГВМ).
Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают.
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения). АВМ машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2 –5%).На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.
Классификация ЭВМ по этапам создания. По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:
1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронно-вакуумных лампах;
2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных микросхемах с малой и средней степенью интеграции (сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе);
4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах-микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле);
5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;
6-е и последующие поколения: оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующие поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
Классификация ЭВМ по назначению . По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:
– универсальные (общего назначения),
– проблемно-ориентированные
– специализированные.
Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами, устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям . По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на:
· сверхбольшие (суперЭВМ),
· большие (Mainframe),
· сверхмалые (микроЭВМ).
Персональные компьютеры можно классифицировать по типоразмерам . Так, различают настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (palmtop) модели. Совсем недавно появились устройства, сочетающие возможности карманных персональных компьютеров и устройств мобильной связи. По-английски они называются РDА, Personal Digital Assistant. Пользуясь тем, что в русском языке за ними пока не закрепилось какое-либо название, их можно называть мобильными вычислительными устройствами (МВУ).
Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.
Портативные модели удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Особая привлекательность портативных компьютеров связана с тем, что их можно использовать в качестве средства связи. Подключив такой компьютер к телефонной сети, можно из любой географической точки установить обмен данными между ним и центральным компьютером своей организации. Так производят обмен сообщениями, передачу приказов и распоряжений, получение коммерческих данных, докладов и отчетов. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры не очень удобны, но их можно подключать к настольным компьютерам, используемым стационарно.
Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ,
Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи (сотовых радиотелефонов). Их отличительная особенность - возможность мобильной работы с Интернетом, а в ближайшем будущем и возможность приема телевизионных передач. Дополнительно МВУ комплектуют средствами связи по инфракрасному лучу, благодаря которым эти карманные устройства могут обмениваться данными с настольными ПК и друг с другом.
Многопользовательские микроЭВМ – это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
Серверы (server) – многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.
Классификация по уровню специализации. По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами.
Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Компьютеры, интегрированные в бытовую технику, например в стиральные машины, СВЧ-плиты и видеомагнитофоны, тоже относятся к специализированным. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию расхода топлива объекта в зависимости от конкретных условий движения). Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют При подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами.
Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использование специализированных систем все-таки эффективнее. Критерием оценки эффективности выступает отношение производительности оборудования к величине его стоимости.
Классификация по совместимости. В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными.
Аппаратная совместимость . По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы: 1ВМ РС и Аррlе Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам - понижает.
Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
Классификация по типу используемого процессора . Процессор - основной компонент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный блок, а в персональных компьютерах - специальная микросхема, которая выполняет все вычисления. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора. Тип используемого процессора в значительной (хотя и не в полной) мере характеризует технические свойства компьютера.
Классификация по назначению - один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.
Большие ЭВМ – э то самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainfram ). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет до многих десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.
Первая большая ЭВМ ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100кв.м.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
Основные направления эффективного применения мэйнфреймов - это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление - использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных.
Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой - избыточностью ресурсов больших ЭВМ ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ – вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ - микро ЭВМ.
Центральный процессор
Рис. Структура современного вычислительного центра на базе большой ЭВМ
Классификация микроЭВМ:
· универсальные (многопользовательские, однопользовательские (персональные))
· специализированные (многопользовательские (серверы), однопользовательские (рабочие станции))
Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микро ЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
Функциональные возможности ЭВМ обуславливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:
· быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
· разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;
· номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
· номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
· типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);
· способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);
· типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;
· наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
· способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);
· система и структура машинных команд;
· возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
· эксплуатационная надежность ЭВМ;
· коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики
К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду.
Несмотря на широкое распространение персональных компьютеров, значение больших ЭВМ не снижается. Из-за высокой стоимости их обслуживания при работе больших ЭВМ принято планировать и учитывать каждую минуту. Для экономии времени работы больших ЭВМ малопроизводительные операции ввода, вывода и первичной подготовки данных выполняют с помощью персональной техники. Подготовленные данные передают на большую ЭВМ для выполнения наиболее ресурсоемких операций.
Центральный процессор - основной блок ЭВМ, в котором непосредственно и происходит обработка данных и вычисление результатов. Обычно центральный процессор представляет собой несколько стоек аппаратуры и размещается в отдельном помещении, в котором соблюдаются повышенные требования по температуре, влажности, защищенности от электромагнитных помех, пыли и дыма.
Группа системного программирования занимается разработкой, отладкой и внедрением программного обеспечения, необходимого для функционирования самой вычислительной системы. Работников этой группы называют системными программистами. Они должны хорошо знать техническое устройство всех компонентов ЭВМ, поскольку их программы предназначены в первую очередь для управления физическими устройствами. Системные программы обеспечивают взаимодействие программ более высокого уровня с оборудованием, то есть группа системного программирования обеспечивает программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы.
Группа прикладного программирования занимается созданием программ для выполнения конкретных операций с данными. Работников этой группы называют прикладными программистами. В отличие от системных программистов им не надо знать техническое устройство компонентов ЭВМ, поскольку их программы работают не с устройствами, а с программами, подготовленными системными программистами. С другой стороны, с их программами работают пользователи, то есть конкретные исполнители работ. Поэтому можно говорить о том, что группа прикладного программирования обеспечивает пользовательский интерфейс вычислительной системы.
Группа подготовки данных занимается подготовкой данных, с которыми будут работать программы, созданные прикладными программистами. Во многих случаях сотрудники этой группы сами вводят данные с помощью клавиатуры, но они могут выполнять и преобразование готовых данных из одного вида в другой. Так, например, они могут получать иллюстрации, нарисованные художниками на бумаге, и преобразовывать их в электронный вид с помощью специальных устройств, называемых сканерами.
Группа технического обеспечения занимается техническим обслуживанием всей вычислительной системы, ремонтом и наладкой устройств, а также подключением новых устройств, необходимых для работы прочих подразделений.
Группа информационного обеспечения обеспечивает технической информацией все прочие подразделения вычислительного центра по их заказу. Эта же группа создает и хранит архивы ранее разработанных программ и накопленных данных. Такие архивы называют библиотеками программ или банками данных.
Отдел выдачи данных получает данные от центрального процессора и преобразует их в форму, удобную для заказчика. Здесь информация распечатывается на печатающих устройствах (принтерах) или отображается на экранах дисплеев.
Большие ЭВМ отличаются высокой стоимостью оборудования и обслуживания, поэтому работа таких суперкомпьютеров организована по непрерывному циклу. Наиболее трудоемкие и продолжительные вычисления планируют на ночные часы, когда количество обслуживающего персонала минимально. В дневное время ЭВМ исполняет менее трудоемкие, но более многочисленные задачи. При этом для повышения эффективности компьютер работает одновременно с несколькими задачами и, соответственно, с несколькими пользователями. Он поочередно переключается с одной задачи на другую и делает это настолько быстро и часто, что у каждого пользователя создается впечатление, будто компьютер работает только с ним. Такое распределение ресурсов вычислительной системы носит название принципа разделения времени.
Мини-ЭВМ – от больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями, банками и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.
На промышленных предприятиях мини-ЭВМ управляют производственными процессами, но могут сочетать управление производством с другими задачами. Например, они могут помогать экономистам в осуществлении контроля себестоимости продукции, нормировщикам в оптимизации времени технологических операций, конструкторам в автоматизации проектирования станочных приспособлений, бухгалтерии в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.
Микро-ЭВМ – компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких-человек. В число сотрудников вычислительной лаборатории обязательно входят программисты, хотя напрямую разработкой программ они не занимаются. Необходимые системные программы обычно покупают вместе с компьютером, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям.
Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретенного или заказанного программного обеспечения, выполняют его доводку и настройку, согласовывают его работу с другими программами и устройствами компьютера. Хотя программисты этой категории и не разрабатывают системные и прикладные программы, они могут вносить в них изменения, создавать или изменять отдельные фрагменты. Это требует высокой квалификации и универсальных знаний. Программисты, обслуживающие микро-ЭВМ, часто сочетают в себе качества системных и прикладных программистов одновременно.
Несмотря на относительно невысокую производительность по сравнению с большими ЭВМ, микро-ЭВМ находят применение и в крупных вычислительных центрах. Там им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла использовать дорогие суперкомпьютеры.
Персональные компьютеры (ПК) – эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer , РС) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.
Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности должен иметь следующие характеристики:
· малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
· гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;
· «дружественность» операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающую возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;
· высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).
За рубежом распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IВМ РС с микропроцессорами Рentium и Pentium Pro.
Отечественная промышленность (страны СНГ) выпускала DЕС –совместимые (диалоговые вычислительные ДВК-1 - ДВК- 4 на основе Электроники МС-1201, Электроники 85, Электроники 32 и др.) и IВМ РС-совместимые (ЕС1840 - ЕС1842, ЕС1845, ЕС1849, ЕС1861, Искра1030, Искра 4816, Нейрон И9.66 и др.) компьютеры. Сейчас подавляющее большинство отечественных персональных компьютеров собирается из импортных комплектующих и относится к IBM РС- совместимым.
Персональные компьютеры можно классифицировать по ряду признаков.
По поколениям персональные компьютеры делятся следующим образом:
· ПК 1-го поколения - используют 8-битные микропроцессоры;
· ПК 2-го поколения - используют 16-битные микропроцессоры;
· ПК 3-го поколения -используют 32-битные микропроцессоры;
· ПК 4-го поколения - используют 64-битные микропроцессоры.
· ПК 5-го поколения – используют 128-битные микропроцессоры.
Особенно широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995 г. в связи с бурным развитием Интернета. Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры являются также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях ограниченной трудозанятости.
До последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК. Бытовые модели, как правило, имели меньшую производительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требовалось для профессиональных моделей. В связи с достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стерлись, и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессиональные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения мультимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых устройств. Под термином мультимедиа подразумевается сочетание нескольких видов данных в одном документе (текстовые, графические, музыкальные и видеоданные) или совокупность устройств для воспроизведения этого комплекса данных.
Начиная с 1999 г. в области персональных компьютеров начал действовать международный сертификационный стандарт - спецификация РС99. Он регламентирует принципы классификации персональных компьютеров и оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Новый стандарт устанавливает следующие категории персональных компьютеров:
Сonsumer РС (массовый ПК);
Оffice РС (деловой ПК);
Мobi1е РС (портативный ПК);
Workstation РС (рабочая станция);
Entertaimemt РС (развлекательный ПК).
Согласно спецификации РС99 большинство персональных компьютеров, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа, то есть средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК – к средствам воспроизведения графики и звука.
Таким образом, в заключение можно сказать следующее. На настоящий момент существует множество систем и методов, принципов и оснований классификации ЭВМ. В данной работе были приведены наиболее распространенные классификации ЭВМ.
Таким образом, ЭВМ классифицируются по назначению (большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, персональные компьютеры), по уровню специализации (универсальные и специализированные), по типоразмерам (настольные, портативные, карманные, мобильные), по совместимости, по типу используемого процессора и др. Четких границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.
Наиболее ранним методов классификация является классификация ЭВМ по назначению.
Наиболее распространенным видом ЭВМ являются персональные компьютеры, подразделяющиеся на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.
Деление компьютерной техники на поколения - весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.
Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.
По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа: офисные (универсальные); специальные.
Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.
Специальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.
2. Шифратор, Дешифратор
Шифратором , или кодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входам шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача активного логического сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал преобразуется на выходе шифратора в двоичный код. Согласно сказанному, если шифратор имеетn выходов, число его входов должно быть не более чем 2 n . Шифратор, имеющий 2 n входов и n выходов, называется полным . Если число входов шифратора меньше 2 n , он называется неполным .
Рассмотрим работу шифратора на примере преобразователя десятичных чисел от 0 до 9 в двоично-десятичный код. Таблица истинности, соответствующая этому случаю, имеет вид
Так как число входов данного устройства меньше 2 n = 16, имеем неполный шифратор. Используя таблицу для Q 3 , Q 2 , Q 1 и Q 0 , можно записать следующие выражения:
Полученная система ФАЛ характеризует работу шифратора. Логическая схема устройства, соответствующая системе приведена на рисунке ниже
.
Похожая информация.
Основные термины, определения и понятия ЭВМ.
ЭВМ (комп) – устройство, способное исполнять четко определенную последовательность операций, предписанную программой.
Персоналъный компьютер (ПК) обычно ориентирован на интерактивное взаимодействие с 1 пользователем, причем взаимодействие происходит через множество сред общения – от алфавитно-цифрового и графического диалога с помощью дисплея, клавиатуры и мыши до устройств виртуальной реальности.
Когда используется аббревиатура PC (Personal Computer), подразумевается ПК, совместимый с самым массовым семейством ПК фирмы IBM и их клонов. PC может быть использован и коллективно: возможности многих компьютеров этого семейства позволяют использовать их и в качестве серверов в локальных сетях. Словосочетание PC-сервер предполагает повышенную мощность (скорость вычислений, объем оперативной и внешней памяти) и особое конструктивное исполнение (просторный корпус) компа.
Файл-сервер является ядром локальной сети. Этот компьютер (обычно высокопроизводительный мини-компьютер) запускает ОС и управляет потоком данных, передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, такие, как принтеры, - все подсоединяются к файл-серверу.
Рабочая станция – представляет собой обычный ПК, работающий под управлением собственной ОС. Однако в отличие от автономного ПК рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файлом-сервером. Кроме того, раб. станция запускает специальную программу (оболочку сети), которая позволяет ей обмениваться информацией с файл-сервером, другими рабочими станциями и прочими устройствами сети. Оболочка позволяет рабочей станции использовать файлы и программы, хранящиеся на файл-сервере, так же легко, как и находящиеся на ее собственных дисках.
Супер-ЭВМ – ЭВМ, имеющие самую высокую производительность, и в основном предназначенные для решения сложных научно-технических задач.
ЭВМ общего назначения – ЭВМ, предназначенные для решения широкого класса задач с примерно одинаковой технико-экономической эффективностью.
Мини-ЭВМ – ЭВМ, разрабатываемые из требования минимизации стоимости и предназначенных для решения достаточно простых задач.
МикроЭВМ – ЭВМ, центральная часть которых построена на одном или нескольких микропроцессорах и разработанных исходя из требования минимизации физического объема.
Специализированная ЭВМ – ЭВМ, имеющая функциональные возможности и конструктивные особенности, позволяющие использовать ее для эффективного решения ограниченного класса задач в определенных условиях окружающей среды.
ОС – совокупность сист. программ, предназначенная для обеспечения определенного уровня эффективности системы обработки информации за счет автоматизированного управления ее работой и предоставляемого пользователю определенного набора услуг.
Процессор – функциональная часть вычислительной машины или системы обработки информации, предназначенная для интерпретации программ.
Центральный процессор (ЦП) – процессор, выполняющий в данной выч. машине или системе обработки информации основные функции по обработке информации и управлению работой других частей выч. машины или системы.
Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
Основные характеристики ЭВМ.
1) отношение стоимость/производительность 2) надежность 3) отказоустойчивость 3) быстродействие 5) объём памяти 6) точность вычислений 7) система команд 8) масштабируемость; 9) совместимость ПО 10) мобильность ПО.
Производительность ЭВМ определяется количеством операций, выполняемых процессорами в единицу времени, а также объемами памяти, имеющейся в машине и используемой для хранения и обработки информации.
Стоимость ЭВМ зависит от большого количества факторов: быстродействия, емкости памяти, системы команд и т. д. Основное влияние на стоимость оказывает конкретная комплектация ЭВМ и, в главную очередь, внешние устройства, входящие в конечный состав машины. Также, ПО довольно весомо влияет на стоимость ЭВМ.
Надежность ЭВМ – способность компьютера сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение некоторого промежутка времени.
Отказоустойчивость – свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, – основные в проблеме надежности.
Быстродействие ЭВМ рассматривается с двух сторон. С одной стороны, оно характеризуется количеством элементарных операций (любая простейшая операция типа сложения, пересылки, сдвига и т. д.), выполняемых процессором за секунду. С другой стороны, быстродействие ЭВМ существенно зависит от того, как организована ее память. Время, необходимое на поиск нужной информации в памяти, существенно сказывается на быстродействии ЭВМ.
Емкость , или объем памяти определяется предельным кол-вом инфы, которое можно разместить в памяти ЭВМ. Память ЭВМ делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя, или оперативная память, по своему объему у различных типов машин различна и определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти благодаря блочной структуре и съемным конструкциям накопителей практически безгранична.
Точность вычислений зависит от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ снабжаются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что достаточно для обеспечения весьма высокой точности расчетов в самых различных приложениях. Однако, если этого окажется мало, можно использовать удвоенную или утроенную сетку разрядов.
Система команд - это перечень команд, которые способен исполнить процессор ЭВМ. Система команд устанавливает, какие именно операции может выполнять процессор, сколько операндов необходимо указать в команде, какой вид (формат) имеет команда для ее распознания.
Масштабируемость – возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами ПО.
Концепция программной совместимости – возможность выполнения одних и тех же программ на разных ЭВМ с получением одинаковых результатов.
Мобильность программного обеспечения – возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах.
Модель открытой среды(Open System Environment)-комитет IEEE POSIX.
Компьютерная грамотность предполагает наличие представления о пяти поколениях ЭВМ, которое Вы получите после ознакомления с данной статьей.
Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.
Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.
ЭВМ первого поколения
Онибыли ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.
Например, одна из первых ЭВМ – представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.
Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор .
ЭВМ второго поколения
Транзисторы
В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.
В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.
В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.
В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.
ЭВМ третьего поколения
Это поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС) .
Микросхемы
ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.
В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.
Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС) , где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.
Микропроцессор
В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике.
Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.
Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.
ЭВМ четвертого поколения
Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.
Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.
С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.
ЭВМ пятого поколения
Они будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.
Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ :
- 1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.
- 2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.
- 3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).
- 4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).
Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.
