Классификация компьютеров.

Определение компьютера.

Персональные компьютеры (ПК) и их классификация.

(Слайд 1)

1. Определение компьютера.

2. Классификация компьютеров по принципу действия

3. Классификация компьютеров по этапам создания и элементной базе.

4. Классификация по принципам функционирования и использования.

4.1. Большие компьютеры или мэйнфреймы (mainframe).

4.2. Малые компьютеры или Мини — ЭВМ.

4.3. Микрокомпьютеры или Микро — ЭВМ.

5. Сетевая классификация ЭВМ.

6. Персональные компьютеры (ПК) и их классификация.

6.1. Классификация по спецификации РС99.

6.2. Классификация по уровню специализации.

6.3. Классификация по назначению и типоразмерам.

6.4. Классификация по совместимости

6.5. Классификация по типу используемого процессора.

7. Основные выводы.
1. Определение компьютера.

Предварительные определения.

Вычислительная техника — совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных.
Вычислительная система — конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего места.
ЭВМ (электронно-вычислительная машина) или Компьютер — центральное устройство большинства вычислительных систем.
Компьютер — это универсальный электронный прибор, предназначенный для автоматизации процессов и работ по созданию, хранению, обработке, транспортировке, воспроизведении и выдаче данных.

<p>Основное определение.

Электронная вычислительная машина или компьютер — это комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных. Для снижения трудоемкости подготовки задач к решению, эффективного использования отдельных технических, программных средств и ЭВМ в целом, а также облегчения их эксплуатации, каждая ЭВМ имеет специальный комплекс программных средств.

Часть программных средств обеспечивает взаимодействие пользователей с ЭВМ и является своеобразным посредником между ними. Она получила название операционная система и является ядром программного обеспечения ЭВМ.

Под программным обеспечением понимается комплекс программных средств регулярного применения, имеющих целью создание необходимого сервиса для работы пользователей.

2. Классификация компьютеров по принципу действия.

Компьютеры могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:

принцип действия;
этапы создания и элементная база;
назначение;
способ организации вычислительного процесса;

размер, вычислительная мощность;
функциональные возможности;
способностьк параллельному выполнению программ и т. д.

По принципу действия ЭВМ делятся на три больших класса:

аналоговые;
цифровые;
гибридные.

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

АВМ — аналоговые вычислительные машины или 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 — гибридные вычислительные машины или 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.

В экономике,в науке и технике получили подавляющее применение ЦВМ сэлектрическимпредставлением дискретной информации — электронные цифровые вычислительные машины,обычно называемые просто электронными вычислительными машинами(ЭВМ).

3. Классификация компьютеров по этапам создания и элементной базе.

Основные этапы и тенденции развития компьютеров, их аппаратных и программных средств — (Слайд 2)

По этапам создания и элементной базе компьютеры условно делятся на поколения:

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

Основным активным элементом компьютеров первого поколения являлась электронная лампа, остальные компоненты электронной аппаратуры — это обычные резисторы, конденсаторы, трансформаторы. Для построения оперативной памяти уже с середины 50-х годов начали применяться специально разработанные для этой цели элементы — ферритовые сердечники. В качестве устройств ввода-вывода сначала использовалась стандартная телеграфная аппаратура (телетайпы, ленточные перфораторы, трансмиттеры, аппаратура счетно-перфорационных машин), а затем специально были разработаны электромеханические запоминающие устройства на магнитных лентах, барабанах, дисках и быстродействующие печатающие устройства.

Компьютеры этого поколения имели значительные размеры, потребляли большую мощность, имели сравнительно малое быстродействие, малую емкость оперативной памяти, невысокую надежность работы. Быстродействие этих машин составляло от нескольких сотен до нескольких тысяч операций в секунду, емкость памяти — несколько тысяч машинных слов, надежность исчислялась несколькими часами работы.

В них автоматизации подлежал только шестой этап, так как здесь практически отсутствовало какое-либо программное обеспечение. Все пять предыдущих пользователь должен был готовить вручную самостоятельно, вплоть до получения машинных кодов программ. Трудоемкий и рутинный характер этих работ был источником большого количества ошибок в заданиях. Поэтому в ЭВМ следующих поколений появились сначала элементы, а затем целые системы, облегчающие процесс подготовки задач к решению.

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

На смену лампам в машинах второго поколения (начало 60-х годов XX в.) пришли транзисторы. Компьютеры стали обладать большими быстродействием, емкостью оперативной памяти, надежностью. Все основные характеристики возросли на 1-2 порядка. Существенно были уменьшены размеры, масса и потребляемая мощность. Большим достижением явилось применение печатного монтажа. Повысилась надежность электромеханических устройств ввода-вывода, удельный вес которых увеличился. Машины второго поколения стали обладать большими вычислительными и логическими возможностями.

Особенность машин второго поколения — их дифференциация по применению. Появились компьютеры для решения научно-технических и экономических задач, для управления производственными процессами и различными объектами (управляющие машины).

Наряду с техническим совершенствованием ЭВМ развиваются методы и приемы программирования вычислений, высшей ступенью которых является появление систем автоматизации программирования, значительно облегчающих нелегкий труд математиков-программистов. Большое развитие и применение получили алгоритмические языки (Алгол, Фортран и др.), существенно упрощающие процесс подготовки задач к решению. С появлением алгоритмических языков резко сократились штаты чистых программистов, поскольку составление программ на этих языках стало под силу самим пользователям.

3-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни — тысячи транзисторов в одном корпусе).

Третье поколение ЭВМ (в конце 1960-х — начале 1970-х годов) характеризуется широким применением интегральных схем.

Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элементов (диодов и транзисторов) — представляет собой законченный логический и функциональный блок, соответствующий достаточно сложной транзисторной схеме.

Благодаря использованию интегральных схем удалось улучшить технические и эксплуатационные характеристики машин. Вычислительная техника стала иметь широкую номенклатуру устройств, позволяющих строить разнообразные системы обработки данных, ориентированные на различные применения. Этому способствовало также применение т.н. многослойного печатного монтажа.

В компьютерах третьего поколения значительно расширился набор различных электромеханических устройств ввода и вывода информации. Отличительной особенностью развития программных средств этого поколения является появление ярко выраженного программного обеспечения (ПО) и развития его ядра — операционных систем, отвечающих за организацию и управление вычислительным процессом. Именно здесь слово «ЭВМ» все чаще стало заменяться понятием «вычислительная система», что в большей степени отражало усложнение как аппаратурной, так и программной частей ЭВМ.

Операционная система (ОС) планирует последовательность распределения и использования ресурсов вычислительной системы, а также обеспечивает их согласованную работу.

Под ресурсами обычно понимают те средства, которые используются для вычислений:

машинное время отдельных процессоров или ЭВМ, входящих в систему;
объемы оперативной и внешней памяти;
отдельные устройства,
информационные массивы;
библиотеки программ;
отдельные программы, как общего, так и специального применения и т.п.

В машинах третьего поколения существенно расширены возможности по обеспечению непосредственного доступа к ним со стороны абонентов, находящихся на различных, в том числе и значительных (десятки и сотни километров) расстояниях. Удобство общения абонента с машиной достигается за счет развитой сети абонентских пунктов, связанных с ЭВМ информационными каналами связи, и соответствующего программного обеспечения.

4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых — микропроцессор (сотни тысяч — десятки миллионов активных элементов в одном кристалле).

БИС — большие интегральные схемы содержат плотно упакованные активные элементы. Все электронное оборудование компьютера 1-го поколения, занимавшего зал площадью 100-150 кв. м размещается в одном микропроцессоре площадью 1,5-2 кв. см. Расстояния между активными элементами в сверхбольшой интегральной схеме составляют десятые доли микрона. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет несколько десятков микрон.

Для машин четвертого поколения (80-е годы XX в.) характерно применение большихинтегральных схем (БИС). Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, усложнению ее функций, повышению надежности и быстродействия, снижению стоимости. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы.

В недрах четвертого поколения с появлением в США микропроцессоров (1971 г.) появился новый класс вычислительных машин — микроЭВМ, на смену которым в 1980-х годах пришли персональные компьютеры (ПК). В этом классе ЭВМ наряду с БИС стали использоваться сверхбольшие интегральныесхемы (СБИС) 32-,а затем 64-разрядности.

5-е поколение — настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих сотни последовательных команд программы.

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью из десятков тысяч несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Производительность каждого следующего поколения компьютеров и емкость всех запоминающих устройств увеличивается, как правило, больше чем на порядок. Соответствующим образом эволюционировали и компьютерные технологии (Слайд 3).

4. Классификация по принципам функционирования и использования.

Различают (Слайд 4):

большие компьютеры (ЭВМ) или мэйнфреймы ,
малые компьютеры или мини — ЭВМ,
микрокомпьютеры или микро — ЭВМ,
ПК — персональные компьютеры (Классификация ПК будет рассмотрена ниже).

4.1. Большие компьютеры или мэйнфреймы (mainframe).

Самые мощные компьютеры, применяющиеся для обслуживания очень крупных организаций и целых отраслей народного хозяйства. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет многие десятки человек. На базе таких суперкомпьютеров создаются ВЦ — вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Несмотря на широкое распространение ПК, 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 ПК, работающих в комплексе. Подготовленные данные передают на большую ЭВМ.

Центральный процессор (ЦП) — основной блок ЭВМ -блок обработки данных и вычисления результатов. ЦП и накопители представляют собой несколько стоек аппаратуры, и размещаются в отдельном помещении — т.н. гермозоне, в котором соблюдаются повышенные требования по температуре, влажности, защищенности от электромагнитных помех и пыли.

Большие ЭВМ обслуживаются следующими структурными подразделениями ВЦ:

Группа системного программирования обеспечивает программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы. Персонал — системные программисты.
Группа прикладного программирования обеспечивает пользовательский интерфейс вычислительной системы. Персонал — прикладные программисты.
Группа подготовки данных.
Группа технического обеспечения.
Группа информационного обеспечения — создает и хранит архивы ранее разработанных программ и накопленных данных — библиотеки программ или банки данных.
Отдел выдачи данных. 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. При этом для повышения эффективности компьютер работает одновременно с несколькими задачами и, соответственно, с несколькими пользователями. Распределение ресурсов вычислительной системы носит название принципа разделения времени.

Большие компьютеры за рубежом часто называют мэйнфреймами (mainframe); к ним относят, как правило, компьютеры, имеющие, как минимум:

производительность, не менее 100 MIPS;
основную память емкостью от 512 до 10 000 Мбайт;
внешнюю память не менее 100 Гбайт;
многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — 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 как наиболее актуальное.

Родоначальником современных больших компьютеров, по стандартам которых в последние несколько десятилетий развивались машины этого класса в большинстве стран мира, являются машины фирмы IBM.

1-е поколение мэйнфреймов — модели IBM 360 и IBM 370 с их архитектурой и программным обеспечением взяты за основу и при создании отечественной системы больших машин ЕС ЭВМ.

2-е поколение мэйнфреймов (1979 год) — IBM 3090, IBM 4300;

3-е поколение мэйнфреймов (1990 год) — IBM ES/9000;

4-е поколение мэйнфреймов:

1997 год — малогабаритные мэйнфреймы S/390 с объемом оперативной памяти до 16 Гбайт представляли собой семейство мэйнфреймов от однопроцессорной модели с быстродействием 50 MIPS до 10-процессорной модели с быстродействием 500 MIPS. Для повышения производительности можно объединять до 32 машин S/390 в т.н. кластеры.
1999 год — мэйнфреймы средней производительности AS/400, включающая в свой состав 12 моделей. Максимальная емкость оперативной памяти нового семейства составляет 16 Гбайт, а дисковой памяти — 2,1 Тбайт..

Статьи к прочтению:

Деление на ноль на механической вычислительной машине

Похожие статьи: