Классификация компьютеров

Тема 1.1 Основные сведения об электронно-вычислительной технике

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) и гибридные (ГВМ).

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса являются форма представления информации, с которой они работают.

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

• АВМ — вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

• 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.

Рисунок 1.1.1 — Две формы представления информации в машинах: а – аналоговая; б – цифровая импульсная

Аналоговые вычислительные 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.

Наиболее широкое распространение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами.

Персональный компьютер

Персональный компьютер (ПК) — предназначен для удовлетворения потребностей одного пользователя и представляет собой комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Персональные компьютеры условно можно разделить на профессиональные и бытовые (домашнего использования).

Характерным для ПК являются:

• ориентация на широкое применение и наличие некоторого набора стандартных технических средств со средними значениями характеристик, которые могут быть существенно улучшены по желанию пользователя;
• автономное использование ПК и, как следствие, обязательное наличие у каждого компьютера средств ввода и отображения информации, таких как: клавиатура, мышь, монитор, принтер и др, характерных для решаемых задач;
• индивидуальное использование ресурсов ПК и незначительное использование ресурсов других компьютеров при наличии подключения к информационной сети, например, Internet.
• работа под управлением, как минимум, не сетевой операционной системы.

Классификация

Классификация На данный момент существует огромное количество разнообразных вирусов. В базе одной из самых популярных отечественных антивирусных программ – Антивирус Касперского – присутствует уже более 100 тыс. записей о всевозможных вирусах и их разновидностях. Все

Классификация вирусов Следующая классификация, как мы надеемся, поможет сориентироваться в многообразии и особенностях вирусов. В ее основе лежит оригинальная классификация вирусов «Лаборатории Касперского».По среде обитания вирусы можно разделить на:– файловые

Статьи к прочтению:

Операционная система (ОС) — это пакет системных программ, выполняющих управление прикладными программами и управляющих работой устройств вычислительной…

История развития ЭВМ Рождение ЭВМ История развития компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений….

Классификация по производительности и характеру использования

По производительности и характеру использования компью­теры можно ус­ловно подразделить на:

• микрокомпьютеры;
• персональные компьютеры;
• портативные компьютеры;
• мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
• суперкомпьютеры.

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 и ем­костью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством Кон­структивных решений и др. Микрокомпьютеры представляют собой инстру­менты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каж­дым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства — эффек­тивность [7 c. 55].

Персональные компьютеры (ПК) — это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним че­ловеком.

В класс персональных компьютеров входят различные ма­шины — от деше­вых офисных с энергоемким процессором и небольшой оператив­ной памятью, способных удовлетворять операторским требованиям до игровых и мультиме­дийных машин с мощным процессором, винчестером емкостью в сотни гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами [7 с. 56].

Персональный компьютер имеет следующие характеристики:

• стоимость от нескольких сотен до 5—10 тыс. долларов;
• наличие внешних запоминающих устройств ЗУ;
• объем оперативной памяти не менее 128 Мбайт;
• наличие операционной системы;
• ориентация на пользователя-непрофессионала (в простых моделях).

Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-тех­нических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесооб­раз­но применять в больших системах при наличии не менее 200-300 рабочих мест.

Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходит­ся при­мерно в 5-6 раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент-сервер­ном подходе.

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).

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.

Наиболее распространенные суперкомпьютеры — массово-па­раллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процес­соров, взаимодей­ствующих через сложную, иерархически организован­ную систему памяти.

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.

Все большую популярность приобретают портативные компьютеры. Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, ме­неджерам, ученым, журналистам, которым приходится работать вне офиса — на презентациях или во время командировок. Основные разновидности пор­тативных компьютеров:

Notebook (блокнот, записная книжка) или Laptop (наколенник, от lap — колено и top — поверх). Сейчас эти два вида слились в один. Однако появи­лось множество подвидов, которые различаются по размерам массе и произ­водительности. В России этот класс портативных компьютеров чаще назы­вают Notebook, а в странах Северной Америки Laptop.

По размерам они близки к обычному портфелю. По основным характе­ристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Имеет вес от 2 кг до 3 и даже больше. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Ноутбуки зачастую снаб­жают приводами CD-ROM.

Многие современные ноутбуки включают взаимозаменяемые блоки со стандартными разъёмами. Такие модули предназначены для очень разных функций. В одно и то же гнездо можно по мере надобности вставлять привод компакт-дисков, накопитель на магнитных дисках, запасную батарею или съёмный винчестер. Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании. Даже если он получает энергию от обычной электросети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов.

Palmtop (наладонник) — самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Оснащены энергонезависимой элек­тронной памятью. Нет и накопителей на дисках — обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. Если Palmtop дополнить набо­ром деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant).

Недавно выделился еще один вид портативных компьютеров который получил название субноутбук.

Как выбрать компьютер — характеристики

При выборе ПК или ноутбука нужно обращать внимание на компоненты, установленные в нем.

• Процессор — отвечает за обработку данных — как выбрать процессор.
• Видеокарта — отвечает за обработку графики — как выбрать видеокарту.
• Оперативная память — отвечает за хранения ПО в быстрой памяти и является важным элементов в производительности — как выбрать оперативную память.
• Материнская память — на нее устанавливаются эти компоненты — как выбрать материнскую плату.
• Блок питания — «потянет» ли он все эти компоненты. Всегда смотрите в спецификациях к процессору и видеокарте, какой мощности должен быть блок питания, иначе ПК может даже не загружаться.

Это основные компоненты начинки обычного системного блока, от того, насколько они мощны и подходят друг к другу и будет зависеть производительность ПК. Подробнее о том, на что стоит обратить внимание при их выборе — читайте по ссылкам на них.

А какую выбирать мышку, клавиатуру, монитор и т.д. — уже исходите из своих предпочтений, чем вам удобнее пользоваться. Если есть возможность, то мышку лучше подержать в руках, прежде чем приобретать, т.к. не всеми моделями действительно удобно пользоваться.

Класс больших компьютеров

Изучив эту тему, вы узнаете:

— о группе серверов и их назначении;
— о группе суперкомпьютеров и их назначении.

История развития компьютерной техники началась с создания большой ЭВМ. Элементная база больших ЭВМ прошла большой путь от электронно-вакуумных ламп до сверхбольших интегральных схем (СБИС). В этом классе выполнить четкое разделение на подклассы в настоящее время несколько затруднительно. И вот почему.

В связи с развитием и внедрением во все сферы нашей жизни компьютерных сетей происходит смещение акцентов по приоритетам и назначению в классе больших компьютеров. Особенно явно наметилась тенденция использования больших компьютеров в сетях, что в недалеком будущем, скорее всего, несколько изменит представление о сфере использования сверхмощных ЭВМ.

На сегодняшний день в данном классе можно выделить две группы — серверы и суперкомпьютеры.

Серверы

Сервер (server) представляет собой мощный компьютер, используемый в вычислительных сетях, который обеспечивает обслуживание подключенных к нему компьютеров и выход в другие сети. На сервере хранятся большие объемы информации, которыми пользуются подключенные к нему компьютеры. В наши дни это направление компьютерной техники интенсивно развивается.

Группа серверов насчитывает множество моделей разного уровня мощности. Некоторые из них можно отнести к классу малых машин, другие настолько мощны, что представляют собой суперкомпьютеры. Сервером может быть любой компьютер, оснащенный необходимыми программами и устройствами. Например, сервер средней производительности можно создать из компонентов персональных компьютеров. При этом его цена окжется вполне приемлемой и места он займет не больше, чем обычный компьютер.

К серверу предъявляются повышенные требования по быстродействию и надежности работы. В нем должна быть предусмотрена возможность резервирования всей хранимой информации. Профилактические и ремонтные работы должны проводиться без его остановки и отключения других компьютеров.

Нередко серверы специализируются на обслуживании рабочих станций в какой-то определенной области. Например, одни из них выделяются для создания и управления базами и архивами данных, другие — для поддержки факсимильной связи и электронной почты, третьи — для управления многопользовательскими принтерами, плоттерами и др.

В зависимости от назначения выделяют такие типы серверов: сервер приложений, файл-сервер, архивационный сервер, факс-сервер, почтовый сервер, сервер печати, сервер телеконференций.

Сервер приложений обрабатывает запросы от всех станций вычислительной сети и предоставляет им доступ к общим системным ресурсам (базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и др.).

Файл-сервер (File Server, Data Server) — для работы с базами данных, для использования хранящейся на нем информации. Он имеет надежные отказоустойчивые дисковые накопители с большими объемами (до терабайта).

Архивационный сервер (Storage Express System) — для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях. Он использует накопители на магнитной ленте (стримеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт. Обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование информации от подключенных серверов и рабочих станций.

Факс-сервер (Net SatisFaxion)— для организации эффективной многоадресной факсимильной связи, с несколькими фак- смодемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов.

Почтовый сервер (Mail Server) — то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.

Сервер печати (Print Server, Net Port) — для эффективного использования системных принтеров.

Сервер телеконференций — компьютер, имеющий программу обслуживания пользователей телеконференциями и новостями, он также может иметь систему автоматической обработки видеоизображений и др.

Как вы знаете, назначение всякого компьютера определяется программным обеспечением. Поэтому любой компьютер, если установить на нем соответствующее сетевое программное обеспечение, может стать сервером. Кроме того, один компьютер способен одновременно выполнять несколько функций — быть, к примеру, почтовым сервером, сервером новостей, сервером приложений и т. д.

В этой группе компьютеров можно выделить суперсерверы. Они нужны, когда данные требуется хранить централизованно, но в то же время информация должна быть доступна большому числу пользователей. Суперсерверы по своим характеристикам приближаются к суперкомпьютерам.

Суперкомпьютеры

Первые суперкомпьютеры (модели Cray) стала выпускать компания Cray Research в середине 70-х годов (рисунок 26.1). Их быстродействие составляло порядка нескольких десятков или сотен миллионов операций в секунду, что по тем временам воспринималось как чудо. Это стало новой вехой на пути развития вычислительной техники, так как была предложена иная, по сравнению с существующей фон-неймановской, архитектура и организация работы всех устройств.

Идея построения суперкомпьютера базировалась на том, что надо уменьшить расстояние между всеми электронными компонентами, а также организовать работу не на одном процессоре, а сразу на нескольких — параллельно. В компьютерах фон-неймановской архитектуры каждая операция, необходимая для решения задачи, находится в ожидании своей очереди занять процессор. Вспомните, что такое последовательный (линейный) алгоритм, и вам станет понятна суть такой организации работы.

В суперкомпьютерах используется иной мультипроцессорный (многопроцессорный) принцип обработки информации.

Основная идея создания мультипроцессорной обработки — разделение решаемой задачи на несколько параллельных подзадач или частей. Каждая часть решается на своем процессоре. За счет такого разделения существенно увеличивается производительность. Параллельное вычисление особенно эффективно в тех задачах, где применяется большое количество операций с таблицами. Так, например, при суммировании чисел в таблице скорость расчетов может возрасти более чем в десять раз по сравнению с однопроцессорным компьютером.

В том случае, когда мультипроцессорную систему используют для решения задач, которые не удается разделить на части, возможен другой принцип организации структуры — конвейерный.

Рис. 26.1. Суперкомпьютер Cray

Поясним этот принцип на понятном каждому примере. Представим себе работу обычного конвейера на сборке, скажем, автомобиля. Технология сборки состоит из выполнения определенных операций каждым рабочим на своем месте. Кто-то прикру чивает колеса, кто-то навешивает двери, кто-то устанавливает двигатель и т. д. Чем проще операции, на которые разбит процесс, тем больше надо рабочих мест, тем выше скорость работы и больше объем выпуска продукции.

Аналогично осуществляется конвейерный принцип и в мультипроцессорной системе. Общая задача разбивается на ряд элементарных участков, каждый из которых будет решаться на своем процессоре. Участков программы столько, сколько процессоров. Каждый из них приступает к действию после окончания работы предыдущего и выполняет только определенную функцию. Управляющая программа определяет, какие и сколько процессоров надо выделить для решения очередной задачи, по какой программе будет работать каждый процессор. В результате для каждой задачи выделяется свой набор процессоров, причем любой из них настроен на выполнение какого-то одного участка работы. Из этого следует, что каждая задача образует свою структуру компьютера. Так возникло понятие виртуальной (условной) машины (VM — virtual machine), архитектура которой определяется структурой задачи.

В ближайшие годы ожидается появление суперкомпьютера с такими характеристиками:

♦ быстродействие порядка 100 ООО МФЛОПС;
♦ объем оперативной памяти — 10 Гбайт;
♦ объем дисковой памяти — от 1 до 10 Тбайт;
♦ разрядность — 64; 128 бит.

По прогнозам аналитиков, потребность в суперкомпьютерах со временем будет сокращаться. Все меньше и меньше находится желающих тратить миллионы долларов на приобретение таких компьютеров. Более дешевые малые компьютеры из года в год постоянно наращивают свои вычислительные мощности и уже во многом не уступают ранним моделям суперкомпьютеров. Это связано с тем, что идеи мультипроцессорной обработки успешно реализуются и в компьютерах других классов. Следует ожидать, что постепенно суперкомпьютеры станут выполнять роль суперсерверов.

Контрольные вопросы и задания

1. По какому признаку из класса больших компьютеров можно выделить две группы?

2. Что такое сервер?

3. Назовите основные типы серверов и их назначение.

4. Может ли один компьютер одновременно выполнять функции нескольких серверов?

5. Что такое суперкомпьютер?

6. Назовите основные идеи, заложенные в основу архитектуры суперкомпьютера.

7. Как вы понимаете принцип конвейерной обработки информации?

8. Как вы понимаете принцип параллельной обработки информации?

9. Что такое виртуальный компьютер?

10. Какие существуют прогнозы относительно направлений развития суперкомпьютеров и серверов?

Микро ПК

Микро ПК– машины на основе микропроцессора, они получили широкое распространение во всех сферах деятельности человека благодаря малым размерам, высокой производительности, повышенной надёжности и небольшой стоимости.

Классификация эвм, персональных компьютеров выглядит так:

а) многопользовательские, оснащённые рядом терминалов;

б) встроенные, предназначенные для управления технологическим оборудованием или подсистемой автомобиля, являясь по сути частью управляемого объекта;

в) рабочие станции, включающие в себя широкий круг достаточно мощных и дорогостоящих микро-Компьютеры, которые предназначены как для выполнения графических работ в системах автоматизированного проектирования, так и для работы в издательских системах. Рабочей станцией иногда называют компьютер, выполняющий роль хост-машины в глобальной вычислительной сети;

г) персональные Компьютеры предназначены для индивидуального обслуживания пользователя и ориентированы на решение различных задач неспециалистами в области вычислительной техники, т.е. для поддержки различных видов профессиональной деятельности. На основе эвм создаются автоматизированные рабочие места (АРМ) для представителей разных профессий: конструкторов, дизайнеров, технологов и т.д.;

д) портативные компьютеры (Notebook – записная книжка) по объёму значительно меньше эвм, они удобны для транспортировки. В корпусе размещены ЖК монитор и системный блок. Обычно он содержит только необходимый минимум устройств, причём большая их часть (дополнительный жёсткий диск, модем, дисководы) подключаются через специальные разъёмы;

е) электронные секретари представляют собой интеллектуальную электронную записную книжку и могут быть использованы для решения ограниченного круга задач: набора текста с помощью специального пера прямо на экране, составления несложной электронной таблицы, отправления электронной почты. Отдельные модели оснащены цветным дисплеем и миниатюрной клавиатурой.

С целью регулирования процесса развития и совершенствования аппаратных средств эвм, обеспечения совместимости с операционными системами Windows корпорации Microsoft, Intel, Compaq, начиная с 1997 г., разработали классификация эвм . При создании ежегодно обновляемых спецификаций (РС97, РС98, РС99, РС99А, РС2001 и др.) были поставлены следующие цели:

1) повысить качество аппаратных и программных средств, упростить работу и удовлетворить разнообразные запросы пользователей;

2) наладить производство аппаратных средств и драйверов для работы под управлением Windows как высококачественных, так и дешёвых, но обладающих достаточной производительностью;

3) способствовать внедрению новых конструкторских и технологических решений при создании новых моделей.

Данные спецификаций описывают архитектуру, набор устройств и требований к ним, функции BIOS, конструкцию и тип корпуса эвм и по сути являются руководством для разработки аппаратных средств. Согласно данным спецификациям на рынке компьютеров системы IBM PC классифицируются следующим образом:

• ConsumerPC – эвм для домашнего пользования, предназначенный для развлечений и игр, а также эвм , используемый в малом и ли домашнем офисе;
• OfficePC – эвм для корпоративного применения, отличающийся от ConsumerPC меньшей стоимостью и возможностью работать в локальной сети;
• Workstation – рабочая станция, используемая для работы с ресурсоёмкими приложениями: системами автоматического проектирования, банковскими программами, сложными издательскими системами;
• Mobile PC – мобильный эвм ;
• Entertainment РС – мультимедийный эвм , ориентированный на игры с 2D/3D-графикой и звуковым сопровождением; работу в Интернет; обеспечение персональной связи (электронная почта, видеотелефонная связь); интерактивное телевидением с большим разрешением. Кроме того, его можно использовать в звуковой системе домашнего кинотеатра; для игр и просмотра DVD-фильмов; в качестве источника видеосигнала для оцифровки изображения видеомагнитофона для редактирования и последующего воспроизведения видеосюжета на эвм .

Каждая из категорий эвм должна соответствовать базовому набору характеристик эвм , установленному в соответствующей спецификации.