КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Значение и место ЭВМ в деятельности человека
Персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно увеличивается, а область применения расширяется. Персональные компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных. Средства электронной почты позволяют пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной сети посылать текстовые и факсимильные сообщения в другие города и страны и получать информацию из крупных банков данных. Перечислить все сферы использования вычислительной техники практически невозможно, так как ЭВМ проникли практически во все области деятельности людей. Первые примеры использования ЭВМ были связаны с выполнением сложных математических расчетов. В шутку машины тех времен называли «цифрогрызами». В настоящее время область использования компьютеров значительно расширились. ЭВМ используются при разработке систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), автоматизированных рабочих мест (АРМ). ЭВМ хорошо зарекомендовали себя при расчете заработной платы, разработке печатных плат для радиоэлектронных устройств, оплате услуг за использование междугородней телефонной связи, продаже билетов натранспорте, учете больных в поликлиниках. Сбор, хранение и переработка информации – благодатная область использования вычислительной техники (ВТ). Автоматизированные справочные, библиотеки, картотеки, базы данных по различным предметным областям невозможно реализовать без ЭВМ. В России существует ряд постоянно пополняемых баз данных, посвященных правовым вопросам: АРБТ, «Ваше право», «Гарант», «Кодекс», «КонсультантПлюс», «Референт», «Эталон», «Юсис». В системах "КонсультантПлюс" можно найти более 100 тысяч документов по всем отраслям законодательства. Это все нормативные акты Российской Федерации, документы более 100 министерств и ведомств. Компьютерная правовая система Гарант в настоящее время основным инструментом принятия решений по правовым вопросам для 310 тысяч специалистов. Информационные ресурсы компании – это более 200 тысяч документов, относящихся к вопросам законодательства. Правительство США объявило о том, что полные тексты всех зарегистрированных в стране с 1976 года патентов (их число превышает два миллиона единиц), а также данные о зарегистрированных торговых марках и товарных знаках и находящихся на рассмотрении заявках будут размещены в глобальной сети Интернет и будут бесплатно доступны всем желающим. Однокристальные ЭВМ широко используются в измерительных приборах для управления процессом измерений, математической обработки результатов измерений, проверки работоспособности и настройки прибора. Цифровые сигнальные процессоры применяются в сотовых телефонах, модемах, графических ускорителях (акселераторах), звуковых картах. ЭВМ, встроенные в телефонные аппараты, отвечают на вызовы, записывают в память передаваемые сообщения, определяют номер вызывающего абонента, позволяют ввести пароль и временно переключать вызовы на другой телефонный номер. Электронные автоматические телефонные станции представляют абонентам большое число услуг, например, выдача справок, печать телефонных справочников. Миниатюрные ЭВМ встречаются повсюду: в лифтах, фотоаппаратах, термостатах, торговых автоматах, системах противоугонной сигнализации даже «говорящих» открытках. С помощью вычислительной техники делается шаг в направлении создания «безбумажной технологии». Включение ЭВМ в глобальные сети позволяет создать электронную почту, наличие модема дает возможное машинистке работать дома, передавая набранный текст по нужному адресу без распечатки его на бумаге. В ближайшее время в каждом учреждении, предприятии, даже небольшом ресторане можно будет сделать заказы билетов на транспорт илизабронировать места в гостинице, посетить с помощью компьютера виртуальный магазин и выбрать, например, подходящую мебель. С помощью глобальной сети можно получить консультацию квалифицированного юриста, перевести фразу с одного естественного языка другой. Глобальная сеть предоставляет возможность побеседовать на любую тему с незнакомыми людьми, почитать газеты, журналы, послушать радио (причем можно выбрать тематику передач, тип музыки). Internet предоставляет доступ к сокровищам мировой культуры и науки. Вычислительная техника позволяет надежно засекретить передаваемое по сети сообщение. Существуют такие экзотические методы шифрования, которые позволяют запрятать сообщение в обычный рисунок или музыкальное произведение. Неприметный на вид рисунок может содержать секретную информацию. ЭВМ стала постоянным инструментом для многих писателей, композиторов, художников благодаря существованию удобных текстовых, музыкальных и графических редакторов. В США ЭВМ используют для моделирования лица перед пластической операцией. Вычислительная техника широко используется призаказефасона, цвета одежды и обуви, причем клиент активно участвует в формировании заказа. Медикам ЭВМ помогает распознать болезнь, назначить к. лечения и сохранить на магнитном носителе историю болезни. В современных автомобилях ЭВМ выполняет автоматическое переключение скоростей, оптимальное дозирование топливной смеси, регулирование положения сиденья и зеркал. Бортовой компьютер, поддерживающий связь со спутником, позволяет определить географическое местоположение автомобиля и выбрать оптимальный маршрут движения. ЭВМ играет ключевую роль в развитии и процветании индустрии компьютерных игр. В скором времени важную роль в жизни людей будут играть роботы, управляемые ЭВМ. Например, робот Minerva использовался в качестве экскурсовода в Смитсонском музее американской истории. Подобные роботы могут использоваться не только в выставочные залах, но и на уборке мусора, в качестве помощников пожилых людей или инвалидов. Дистанционно управляемый робот-снайпер Telepresent Rapid Aiming Platform предназначен для борьбы с преступниками. Глазами робота являются видеокамеры — одна, из которых служит для увеличения изображения опасной цели в девять раз. Управление стрельбой ведется с помощью джойстика, контролирующего движение механизмов перемещения дула пистолета. Смарт-карты размером 85,6х53,9 мм и толщиной 0,76 мм могут быть использованы вместо монет для оплаты телефонных разговоров, в качестве электронных денег в магазинах, больничной карточки, водительского удостоверения, пропуска в здание, для оплаты проезда в метро и т.д. Смарт-карта представляет собой небольшой компьютер, способный выполнять расчеты подобно ПЭВМ. Наиболее совершенные смарт-карты имеют мощность, сопоставимую с мощностью ПЭВМ начала 80-х годов двадцатого столетия. Усилилась роль компьютеров в образовании. Обучающие программы по различным отраслям знаний позволяют студентам и ученикам самостоятельно изучать иностранные языки, математику, физику, химию, астрономию и другие дисциплины. В глобальной сети размещают конспекты лекций лучших преподавателей, планы занятий, задания на лабораторные работы и т.д. Не следует думать, что ЭВМ всемогущи. ЭВМ не знает, являются ли команды, которые она выполняет, действительно необходимыми для решения данной задачи. Она может выполнять одну и ту же группу команд бесконечно, не понимая, что это бессмысленно. Приведем хрестоматийный пример ошибочной работы ЭВМ. Во время Фолклендского конфликта английский эсминец «Шеффилд» был поражен самонаводящейся ракетой. Система обнаружения запеленговала эту ракету, однако система была запрограммирована так, что ракеты типа «Exocet» она принимала за свои. Просчеты проектировщиков привели к возникновению проблемы 2000 года. В результате сбоев ЭВМ не работали банкометы, останавливались поезда, сбивались с курса танкеры, отказывали устройства связи. Поколения, классификация, принципиальные особенности ЭВМ Существуют различные классификации компьютерной техники:
Поколения ЭВМ – период развития вычислительной техники, отмеченный относительной стабильностью архитектуры и технических решений Смена поколений обычно связана с переходом на новую элементную базу, что приводит к скачку в росте основных характеристик ЭВМ. (см. схема 1).
Схема 1. Поколения ЭВМ Классификация по поколениям Деление компьютерной техники на поколения — на самом деле весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером (См. Схема 2).
Схема 2. Классификация по поколениям ЭВМ
Первое поколение ЭВМ (1945-1960) К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х гг. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие — порядка 10 - 20 тыс. операций в секунду. Но это только техническая сторона. Очень важна и другая - способы использования компьютеров, стиль программирования, особенности их математического обеспечения. Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени. Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др. Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета. Эти трудности начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность ее использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить ее к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров. Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20. Второе поколение ЭВМ (1958-1970). Второе поколение компьютерной техники - машины, сконструированные примерно в 1955 - 1965 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду, емкость памяти — до нескольких десятков тысяч слов. Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде. Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык. Появились широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач; мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. На основе мониторных систем в дальнейшем были созданы современные операционные системы. Операционная система - важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания. Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера. Для некоторых машин второго поколения были созданы операционные системы с ограниченными возможностями. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х гг. наметился переход к. созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе. Его называют транзисторно—ферритовым или полупроводниковым. Транзисторы (твердые диоды и триоды) заменили лампы в процессорах, а ферритовые колечки — лампы в памяти. Скорость возросла до сотен тысяч операций в секунду, а память — до десятков тысяч слов. К машинам присоединили устройства для быстрой печати. Написание программ велось на языках программирования высокого уровня, имеющих трансляторы. Появились и первые операционные системы.
Третье поколение ЭВМ (1965-1980). Машины третьего поколения созданы примерно после 60-х гг.. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нем участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда поколение начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерии, основанные на понятии архитектуры. Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т. е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами. Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т. е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, EC ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов. Четвертое поколение ЭВМ (1975-1990). Четвертое поколение — это поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 г. Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование временных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя. В аппаратурном отношении для машин четвертого поколения характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой емкостью в десятки мегабайт. С точки зрения структуры компьютеры этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти – порядка 1-64 Мбайт. Для компьютеров четвертого поколения характерны:
Пятое поколение ЭВМ. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография). Развитие идет также по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. В компьютерах пятого поколения произойдет качественный переход от обработки данных к обработке знании. Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них - это традиционный компьютер, но теперь он лишен связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, так называемый интеллектуальный интерфейс. Его задача — понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера. Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещенных на одном кристалле полупроводника. Классификация по условиям эксплуатации По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:
Офисные компьютеры 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, реализовав заданный класс задач наиболее эффективно. Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах «скорой помощи», на ракетах, самолетах и вертолетах, вблизи высоковольтные линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, и неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т. п. Существует много моделей таких компьютеров. Познакомимся с одной из них. Компьютер Ergotouch (Эрготач) исполнен в литом алюминиевом, полностью герметичном корпусе, который легко открывается для обслуживания. Стенки компьютера поглощают практически все электромагнитные излучения как внутри, так и снаружи. Машина оборудована экраном, чувствительным к прикосновениям. Компьютер можно, не выключая, мыть из шланга, дезинфицировать, дезактивировать, обезжиривать. Высочайшая надежность позволяет использовать его как средство управления и контроля технологическими процессами в реальном времени. Компьютер легко входит в локальную сеть предприятия. Важное направление в создании промышленных компьютеров - разработка операторского интерфейса - пультов управления, дисплеев, клавиатур указательных устройств во всевозможных исполнения. От этих изделий напрямую зависит комфортность и результативность труда операторов. Классификация компьютеров по производительности и характеру использования По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:
Микрокомпьютеры - это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Современные модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качестве конструктивных решений и др. Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства - эффективность. Быстродействие - порядка 1 - 10 млн. операций в секунду. Разновидность микрокомпьютера - микроконтроллер. Это - основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию. Персональные компьютеры (ПК) - это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные машины - от дешевых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем емкостью в десятки гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами. Персональный компьютер имеет следующие характеристики:
Мини-компьютерами и супермини-компьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т. е. занимающие объем порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам. Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообраз-1рименять в больших системах при наличии не менее 200—300 рабочих Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5-6 раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент-серверном подходе. Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объем оперативного хранения достигает 342 Тбайт. Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объем оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в диапазоне от 20 до 200 000 с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителей. Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи. Суперкомпьютеры - это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлоп (1 мегафлоп - миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end). Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих машинах параллельно, т. е. одновременно, выполняется множество похожих операций, называется мультипроцессорной обработкой. Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию. Что такое конвейерная обработка? Приведем сравнение - на каждом рабочем месте конвейера выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях. На таком принципе основано арифметико-логическое устройство суперкомпьютера. Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном выдает сразу векторные команды. Векторная аппаратура очень дорога, в частности, потому, что требуется много сверхбыстродействующей памяти под векторные регистры. Наиболее распространенные суперкомпьютеры - массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованную систему памяти. В качестве примера рассмотрим характеристики многоцелевого массово-параллельного суперкомпьютера среднего класса Intel Pentium Pro 200. Этот компьютер содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 МГц, в сумме (теоретически) обеспечивающих производительность 1,34 терафлоп (1 терафлоп равен 1012 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски емкостью 2,25 Тбайт. Система весит 44 т (кондиционеры для нее - целых 300 т) и потребляет мощность 850 кВт. Суперкомпьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т. д. Элементная база - микросхемы сверхвысокой степени интеграции. Типы портативных компьютеров Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, ученым, журналистам, которым приходится работать вне офиса - дома, на презентациях или во время командировок. Основные разновидности портативных компьютеров:
Дата добавления: 2014-11-18; Просмотров: 1943; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |