Персональные компьютеры

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям

Классификация ЭВМ по назначению

Классификация ЭВМ по этапам создания

Классификация ЭВМ по принципу действия

Классификация ЭВМ

Введение в информатику

Информатика – наука об общих свойствах и структуре научной информации, закономерностях ее создания, хранения, преобразования, передачи и использования.

Информатика включает в себя 7 основных направлений:

1. Теоретическая информатика – это математическая дисциплина, использующая все методы математики и создающая теоретический фундамент, на котором основываются все остальные направления информатики.

2. Прикладная информатика рассматривает различные области применения информатики в практике научных исследований, создание новых изделий и технологий, в управлении, обучении и разработки информационных систем.

3. Кибернетика – это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в объектах различной природы – в машинах, в живых организмах и в обществе.

4. Вычислительная математика – раздел математики, который изучает аналитические и численные методы обработки научной и технической информации.

5. Вычислительная техника – это направление информатики, в котором разрабатываются новые вычислительные машины и их структуры, изучаются новые принципы работы таких машин, создается новая элементная база, проектируются территориально разнесенные комплексы и сети обработки данных.

6. Программирование – это изложение алгоритмов экономических, научно-технических, лингвистических и прочих задач на языках программирования, ориентированных под математическое и программное обеспечение конкретного компьютера. Программирование в широком смысле включает создание языков программирования, создание операционных систем, разработку пакетов прикладных программ, создание базы данных.

7. Искусственный интеллект – одно из направлений информатики, цель которого разработка аппаратно-программных средств, позволяющих пользователю непрограммисту ставить и решать свои задачи, традиционно считающиеся интеллектуальными, общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве естественного языка.

Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По принципу действия вычислительные машины делится на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ), гибридные (ГВМ).

ЦВМ – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

АВМ – вычислительные машины прорывного действия, работают c информацией, представленной в прерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

Аналоговые вычислительные машины 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.

ГВМ – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой и аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на проводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции;

Примечание: интегральная схема - электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла6 объединяющего большое число диодов и транзисторов.

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 на сверхсложных микропроцессорах с параллельно – векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Каждое последующее 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.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-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.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга 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; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).

Приведем некоторые сравнительные параметры названных классов современных ЭВМ.

Параметр	СуперЭВМ	Большие ЭВМ	Малые ЭВМ	МикроЭВМ
Производительность, MIPS	1000-100000	10-1000	1-100	1-100
Емкость ОП, Мбайт	2000-10000	64-10000	4-512	4-256
Емкость ВЗУ, Гбайт	500-5000	50-1000	2-100	0,5-10
Разрядность, бит	64-128	32-64	16-64	16-64

MIPS – миллион команд над числами с фиксированной запятой в секунду.

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементарная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.

Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для решения 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.

Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.

Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ. Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

Приведем классификацию микроЭВМ:

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 – однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

Рабочие станции представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Серверы – многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.

Вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьютеры клона (архитектуры определенного направления) IBM, первые модели которых появились в 1981г. Существенно им уступают по популярности персональные компьютеры клона DEC (Digital Equipment Corporation), в частности широко известные ПК Macintosh фирмы Apple, занимающие по распространенности 2 место.

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;

По конструктивным особенностям ПК делятся следующим образом:

Рассмотрим переносные ПК.

Большинство переносных компьютеров имеют автономное питание от аккумуляторов, но могут подключаться и к сети.

В качестве видеомониторов у них применяются плоские с видеопроектором жидкокристаллические дисплеи, реже – люминесцентные для презентаций или газоразрядные.

Клавиатура чаще всего чуть укорочена 84 – 86 клавиш (вместо 101 у персональных ПК), но может иметься разъем для подключения и полной клавиатуры; у некоторых моделей клавиатура раскладная.

В качестве манипулятора (устройства указания) обычно используется не мышь, а трекбол, трекпойнт или трекпад.

Трекбол – пластмассовый шар диаметром 15 – 20 мм, вращающийся по любому направлению (напоминающий стационарно укрепленную перевернутую мышь).

Трекпойнт – специальная гибкая клавиша на клавиатуре типа ластика, прогиб которой в нужном направлении перемещает курсор на экране дисплея.

Трекпад – небольшой планшет, размещенный на блоке клавиатуры и содержащий под тонкой пленкой сеть проводников, воспринимающих при легком нажиме направление перемещения нажимающего объекта, например пальца.

Применяются в переносных компьютерах и сенсорные экраны, в которых прикосновение к их поверхности обуславливает перемещение курсора в место прикосновения или выбор процедуры по меню, выведенному на экран.

Рассмотрим кратко некоторые типы переносных ПК и приведем их характеристики.

Портативные рабочие станции – наиболее мощные и крупные переносные ПК. Они оформляются часто в виде чемодана и носят жаргонное название Nomadic – кочевник.

По существу, это обычные рабочие станции, питающиеся от сети, но конструктивно оформленные в корпусе, удобном для переноса и имеющие, как и все переносные ПК, плоский жидкокристаллический видеомонитор. Nomadic обычно имеют модемы и могут оперативно подключаться к каналам связи для работы в вычислительной сети.

Портативные (наколенные) компьютеры типа «Lap Top» оформляются в виде небольших чемоданчиков размером с «дипломат». Аппаратное и программное обеспечение позволяет им успешно конкурировать с лучшими стационарными ПК.

Компьютеры – блокноты (Note Book и Sub Note Book) выполняют все функции настольных ПК. Конструктивно они оформлены в виде миниатюрного чемоданчика (иногда со съемной крышкой) размером с небольшую книгу. По своим характеристикам во многом совпадает с Lap Top, отличаясь от них лишь размерами и несколько меньшими объемами оперативной и дисковой памяти. Вместо винчестера некоторые модели имеют энергонезависимую Flash – память емкостью 10 – 20 Мбайт.

Многие модели компьютеров – блокнотов имеют модемы для подключения к каналам связи и соответственно к вычислительной сети. Некоторые из них для дистанционного беспроводного обмена информацией с другими компьютерами оборудованы радиомодемами и оптоэлектронными инфракрасными портами. Последние обеспечивают лишь межкомпьютерную связь на расстоянии нескольких десятков метров и в пределах прямой видимости.

Питание Note Book осуществляется от портативных аккумуляторов, обеспечивающих автономную работу в течение 3 – 4 часов.

Карманные компьютеры (Palm Top, что означает «наладонные»). Это полноправные ПК, имеющие микропроцессор, оперативную и постоянную память, обычно монохромный жидкокристаллический дисплей, портативную клавиатуру, порт – разъем для подключения в целях обмена информацией к стационарному ПК.

Электронные секретари (PDA – Personal Digital Assistent) имеют формат карманного компьютера, по более широкие функциональные возможности, нежели Palm Top (в частности: аппаратное и встроенное программное обеспечение, ориентированное на организацию электронных справочников, хранящих имена, адреса и номера телефонов и т.п.), встроенные текстовые, а иногда и графические редакторы, электронные таблицы.

Большинство PDA имеют модемы и могут обмениваться информацией с другими ПК, а при подключении к вычислительной сети могут получать и отправлять электронную почту и факсы.

Электронные записные книжки (органайзеры) относятся к «легчайшей категории» портативных компьютеров (к этой категории кроме них относятся калькуляторы, электронные переводчики и др.).

Органайзеры пользователем не программируются, но содержат вместительную память, в которую можно записать необходимую информацию и отредактировать её с помощью встроенного текстового редактора. В органайзер встроен внутренний таймер. Есть защита информации от несанкционированного доступа, обычно по паролю.

Большинство органайзеров не русифицированы, а программную русификацию сделать невозможно.

Приведем сравнительные характеристики переносных компьютеров.

Параметр	Nomadic	Lap Top	Note Book	Palm Top	PDA	Organizer
Масса, кг	До 15	5-10	До 1,5	До 0,3	0,25-0,5	До 0,2
Габариты, см	40´30´20	35´25´10	25´15´6	15´8´2,5	20´10´3	15´8´2,5
ОЗУ/ПЗУ, Мбайт	До 64	До 64	До 12	2/4	2/4	0,5
НЖМД, Гбайт, не более			0,5	-	-	-
Flash, Мбайт	-	-
CD-ROM (может быть)	да	да	да	нет	нет	нет
Диагональ экрана, см	До 50	До 40	До 26	До 10	До 25	До 10
Клавиатура (тип)	Стандартная	Стантарт-ная и уко-роченная	Портатив-ная	Портатив-ная	Портатив-ная и перо	Портатив-ная
Манипулятор (тип)	Мышь, трекбол	Трекбол, Трекпойнт, трекпад	Трекбол, Трекпойнт, трекпад	Трекпойнт, трекпад	Трек-пойнт, трекпад	Трек-пойнт, трекпад

Дата добавления: 2014-01-06