Средства вычислительной техники
Средства вычислительной техники (СВТ) реализуют обработку данных и представляют собой совокупность ЭВМ, вычислительных комплексов и вычислительных систем различных классов.
Определим смысловое значение каждого из упомянутых терминов -«ЭВМ», «вычислительный комплекс», «вычислительная система» — и покажем существующую между ними разницу.
ЭВМ (электронная вычислительная машина, компьютер) —совокупность технических средств, предназначенных для организации ввода, хранения, автоматической обработки по заданной программе и вывода данных (информации).
К техническим средствам относятся (рис. 1.3):
• центральный процессор (ЦП);
• оперативная (основная) память (ОП);
• внешние устройства (ВУ), включающие устройства ввода-вывода (УВВ) и внешние запоминающие устройства (ВЗУ);
• процессоры (каналы) ввода-вывода (ПВВ, КВВ).
 |
Вычислительный комплекс (ВК) — совокупность технических средств, содержащая несколько центральных процессоров и представляющая собой одну ЭВМ с несколькими ЦП (МПВК -многопроцессорный ВК)или объединение нескольких однопроцессорных ЭВМ (ММВК -многомашинный ВК)(рис. 1.4).
Основной целью построения ВКявляется обеспечение высокой надежности и/или производительности, не достижимой для однопроцессорных ЭВМ.
Вычислительная система (ВС) — совокупность технических и программных средств, ориентированных на решение определенной совокупности задач.
К программным средствам относятся (рис. 1.5):
• системное программное обеспечение, представляющее собой совокупность стандартных программных средств, обеспечивающих функционирование ВС и включающих операционную систему (ОС), основными составляющими которой для организации эффективного функционирования ВС, являются управляющие программы (УП), а также трансляторы с алгоритмических языков и библиотеки математических и служебных программ;
• прикладное программное обеспечение в виде множества прикладных программ (ПП), обеспечивающих ориентацию ВС на решение задач конкретной области применения.
Понятие «вычислительная система» в рассматриваемом контексте полностью согласуется с понятием «система», сформулированным в общей теории систем, в соответствии с которым система должна обладать структурной и функциональной организацией, атакже фундаментальными свойствами:целостностью, связностью, организованностью и интегративностъю. Последнее означает, что система обладает свойствами (функциями), которые не присущи ни одному из элементов, входящих в состав системы.
Именно программные средства обеспечивают функциональную организацию ВС, реализуемую управляющими программами операционной системы и прикладными программами. Свойство интегративности в значительной степени обеспечивается прикладными программами. Действительно, элементы (устройства) ЭВМ обеспечивают функции обработки данных (ЦП), хранения данных (ОП, ВЗУ), ввода и вывода данных (УВВ). В то же время вычислительная система с соответствующим программным обеспечением может выполнять функции перевода с одного языка на другой, играть в шахматы и другие игры, воспроизводить звук, фото- и видеоизображения и т.д., то есть ВС обладает функциями, не присущими отдельным устройствам ЭВМ.
Таким образом, многопроцессорный (многомашинный) ВК, рассматриваемый в совокупности с программным обеспечением, можно называть многопроцессорной (многомашинной) вычислительной системой — МПВС (ММВС), а суперЭВМ с программным обеспечением —высокопроизводительной ВС (ВПВС).
Ещё одной отличительной особенностью ЭВМ от ВС является единица измерения производительности. Производительность ЭВМ измеряется в MIPS (миллион инструкций, команд или операций в секунду) или в FLOPS (операций с плавающей точкой в секунду — для суперЭВМ), а производительность ВС — в количестве задач, выполняемых системой за единицу времени, называемой системной производительностью. Очевидно, что системная производительность зависит как от параметров технических средств ВС, так и от параметров программных средств, в частности, прикладных программ. Ясно, что количество «коротких» задач, выполняемых системой за единицу времени в ВС, всегда будет больше, чем «длинных» задач.
На системном уровне в качестве основной единицы работы ВС рассматривается задача,представляющая совокупность определенной прикладной программы с определенным набором данных (рис. 1.6).
Причиной инициализации задачи может быть задание (команда, запрос, транзакция).
Выполнение задач в ВС называется вычислительным процессом.
Определенный порядок (последовательность) прохождения задач через систему, то есть управление вычислительным процессом, осуществляется управляющими программами ОС.
К программным средствам ВС тесно примыкают базы данных и системы управления базами данных, которые можно рассматривать как самостоятельную составляющую ВС — информационное обеспечение (рис. 1.7).
База данных (БД) — упорядоченные наборы данных (файлы), имеющие определенную структуру.
Системы управления базами данных (СУБД) — специальные программные средства, предназначенные для формирования, модификации и выборки данных.
Часто термин «вычислительная система» используется в качестве обобщенного понятия. При этом предполагается, что ВС может быть построена на базе однопроцессорной ЭВМ, многомашинного или многопроцессорного вычислительного комплекса, а компьютерная сеть, представляющая собой объединение нескольких ВС, может рассматриваться как система более высокого уровня.
Компьютерная сеть кроме функций ввода, хранения, обработки и вывода данных реализует функции по передаче данных на значительные расстояния между абонентами сети, в качестве которых выступают ВС и пользователи сети, имеющие доступ к ресурсам сети с помощью удаленных терминалов.
Средства телекоммуникаций
Средства телекоммуникаций (СТК) реализуют передачу данных и образуют телекоммуникационную сеть (сеть связи, сеть передачи данных), состоящую из узлов связи (УС), объединенных каналами связи (КС) для передачи данных (рис. 1.8).
Способ объединения УС и КС определяет топологию (конфигурацию) телекоммуникационной сети.
Канал связи (КС) включает в себя линию связи (ЛС) и каналообразующее оборудование.
Линия связи (ЛС) представляет собой физическую среду передачи, по которой передаются сигналы, вместе с аппаратурой передачи данных (АПД), формирующей сигналы, соответствующие типу ЛС (рис. 1.9).
Аппаратура передачи данных (АПД) осуществляет преобразование сигналов в соответствии с типом среды передачи (линии связи). К АПД относятся различного типа модемы (модуляторы-демодуляторы), используемые в телефонных и высокочастотных КС: телефонные, кабельные, радиомодемы, xDSL-модемы, адаптеры и т.д.
Каналообразующее оборудование (КО) предназначено для формирования канала передачи данных между двумя взаимодействующими абонентами, при этом в одной и той же линии связи одновременно может быть сформировано несколько каналов за счет использования различных методов уплотнения.
Технология уплотнения и формирования многоканальных систем передачи данных в компьютерных сетях называется мультиплексированием и реализуется мультиплексорами и демультиплексорами. Обычно каналообразующее оборудование входит в состав узлов телекоммуникационной сети.
Основными функциями узлов связи являются:
• маршрутизация, заключающаяся в выборе направления передачи (маршрута) данных;
• коммутация, заключающаяся в установлении физического или логического соединения между входными и выходными портами узла;
• мультиплексирование, заключающееся в объединении нескольких входящих в узел потоков данных в один выходящий из узла поток;
• демультиплексирование, заключающееся в разделении одного входящего в узел потока данных на несколько выходящих из узла потоков.
В качестве узлов связи в вычислительных сетях используются специализированные сетевые устройства: концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.
В качестве оконечного оборудования данных (00Д) (рис. 1.9) могут выступать компьютеры и сетевое оборудование (мосты, коммутаторы, маршрутизаторы), находящееся в узлах сети.
Состав ЭВМ, вычислительного комплекса, системы и сети, а также взаимосвязь между рассмотренными понятиями иллюстрируется рис.1.10.
Источник
Классификация средств вычислительной техники. Типы современных компьютеров
Компьютер- это комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Видов компьютера много, они различаются по назначению, мощности, размерам, элементной базе и т.д., поэтому и классифицируют их по разным признакам, однако любая классификация является условной, поскольку развитие вычислительной техники настолько бурное, что, например, сегодняшний ПК не уступает по мощности мини-ЭВМ пятилетней давности и даже суперкомпьютерам недавнего прошлого.
Распространенные критерии классификации компьютеров:
1. По принципу действия
2. По этапам создания
3. По уровню специализации
4. По назначению
6. По совместимости
7. По используемой платформе
1. Классификация ЭВМ по принципу действия
· аналоговые вычислительные машины (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).
· цифровые вычислительные машины (ЦВМ)-вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
· 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.
2. Классификация ЭВМ по этапам создания
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.
3. Классификация ЭВМ по уровню специализации
· Универсальные ЭВМпредназначены для решения самых различных задач: инженерно-технических, экономических, математических, информационных и др., отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
· Проблемно-ориентированные ЭВМслужат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно несложных алгоритмов; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.
· Специализированные ЭВМиспользуются 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.
4. Классификация ЭВМ по назначению
· Большие ЭВМ:эксплуатировали в 70-х -80-х годах для решения научных и производственных задач. Основная память от 64 до 10000 МВ, внешняя память не менее 50 ГВ, многопользовательский режим работы.
· Малые ЭВМ:использовали на небольших предприятиях, в научно-исследовательских институтах для решения специфических задач, а также для обучение студентов в вузах. Ёмкость основной памяти — 4-512 МВ, ёмкость дисковой памяти — 2 — 100 ГВ.
· Микрокомпьютеры:в 90-х годах заменили большие и маленькие компьютеры. Сегодня микрокомпьютеры используют на предприятиях, в научных организациях, учебных заведениях, а также в быту.
· Персональные компьютеры:это компьютеры, которые могут использоваться одним человеком автономно, независимо от других компьютеров. Персональные компьютеры могут быть настольными, переносными и карманными.
5. Классификация ЭВМ по размеру
Наиболее распространенными являются настольные ПК, которые позволяют легко изменять конфигурацию.
Портативные удобны для пользования, имеют средства компьютерной связи.
Карманные модели можно назвать «интеллектуальными» записными книжками, разрешают хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.
6. Классификация по совместимости
Существует множество типов компьютеров, которые собираются из деталей, изготовленных разными производителями. Важным является совместимость обеспечения компьютера:
· аппаратная совместимость (платформа IBM PC и Apple Macintosh);
· совместимость на уровне операционной системы;
· совместимость на уровне данных.
7. По используемой платформе
Платформа IBM. Платформа IBM-совместимых компьютеров включает громадный спектр САМЫХ различных компьютеров, от простеньких домашних персоналок до сложных серверов. Именно с IBM-совместимыми компьютерами вам придется сталкиваться в абсолютном большинстве случаев. Современный IBM-совместимый ПК похож на детский конструктор типа «сделай сам». Каждое из входящих в его состав устройств можно свободно поменять на другое — того же типа, но более совершенное. Благодаря этому становятся возможными две вещи — быстрая сборка компьютера непосредственно «под клиента» в любой, даже самой маленькой компьютерной фирме, а также простая (в большинстве случаев — силами самого пользователя) модернизация
Платформа Apple. Специалисты по компьютерной истории отдают приоритет в создании персональных компьютеров именно компании Apple. С середины 70-х годов эта фирма представила несколько десятков моделей персональных компьютеров — начиная с Apple I и заканчивая современным iMac, — и уверенно противостояла мошной корпорации IBM. В середине 80-х компьютеры серии Macintosh стали самыми популярными «персоналками» в мире — и сегодня компьютеры от Apple частенько называют «Маками», несмотря на то, что сам AppleMacintosh давно уже стал частью компьютерной истории (как, впрочем, и его конкурент IBM PC). В отличие от IBM, компания Apple всегда делала ставку на «закрытую» архитектуру — комплектующие и программы для этих компьютеров выпускались лишь небольшим числом «авторизованных» производителей. За счет этого «Маки» всегда стоили несколько дороже своих PC-совместимых коллег — что, впрочем, компенсировалось их высокой надежностью и удобством.
Именно на компьютерах Apple впервые появились многие новинки, со временем ставшие неотъемлемой частью персонального компьютера: графический интерфейс и мышь, звуковая подсистема и компьютерное видео. Собственно говоря, и интерфейс самой Windows был частично скопирован с одной из ранних операционных систем Apple, созданной для компьютера Lisa (справедливости ради стоит отметить, что специалисты самой Apple точно так же скопировали разработки лаборатории компании Xerox).
Работа с графикой и сегодня остается основным козырем Apple — вот почему «Макинтоши» по-прежнему незаменимы в таких областях, как издательское дело, подготовка и дизайн полноцветных иллюстраций, обработка видео и звука. В этом качестве компьютеры Apple и используются сегодня в России (в Америке же новые модели Apple с успехом используются и дома).
Платформа Amiga. Компьютер Amiga, созданный одноименной компанией, в середине 80-х успешно конкурировал с обеими платформами-«гигантами». Пик популярности Amiga пришелся на 1985 год, когда компания Commodore представила знаменитую модель Amiga 1000 — фактически, первый мультимедийный компьютер, оснащенный полноцветным дисплеем и звуковой подсистемой. Успех этого компьютера был настолько велик, что интерес к его потомкам сохранялся до начала 90-х годов. К сожалению, в середине прошлого десятилетия интерес к Amiga резко снизился: рынок захватили PC-совместимые компьютеры, оттеснив на обочину даже мощный Macintosh. 1995 год ознаменовался банкротством Amiga, после чего выпуск новых компьютеров этой марки был прекращен.
Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 867 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник