Классификация компьютеров

2.5 Х-Терминалы

X-Терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII-Терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись как дорогие дисплеи и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощность. Одновременно с этим много пользователей ASCII-Терминалов хотели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в многооконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали доступными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция применения «подчиненных» X-Терминалов, которые используют рабочую станцию в качестве локального сервера. На компьютерном рынке X-Терминалы занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями.

Типичный X-Терминал включает такие элементы:

• экран высокого разрешения;
• главный микропроцессор и графический сопроцессор, который поддерживает двухпроцессорную архитектуру;
• базовые системные программы, на которые работает система X-Windows и выполняются сетевые протоколы;
• программное обеспечение сервера;
• сменный объем локальной памяти для дисплея, сетевого интерфейса, который поддерживает сетевые протоколы;
• порты для подключения клавиатуры и мыши.

X-Терминалы отличаются от ПК и рабочих станций не только тем, что не выполняют функции обычной локальной обработки. Работа X-Терминалов зависит от главной (хост) системы, к которой они подключены с помощью сети. Для того, чтобы X-Терминал мог работать, пользователи должны инсталлировать программное обеспечение сервера на главном процессоре, который выполняет прикладную задачу. Х-Терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной системе. Больше того, локальная вычислительная мощность X-Терминалу по обыкновению используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются отдалено на главном компьютере (сервере). Вывод такого отдаленного применения просто отображается на экране X-Терминала.

Характеристика компьютерной памяти

Компьютерная память — это как человеческий мозг, который используется для хранения данных и инструкций. Память компьютера разделена на очень маленькие ячейки. Каждая из последних имеет уникальное местоположение, каждое место имеет постоянный адрес, который варьируется от 0 до 65535.

Компьютер в основном использует три типа памяти:

1. Кэш-память — это высокоскоростная память, которая ускоряет работу процессора. Она действует как буфер между процессором и основной памятью. Регулярно используемые файлы данных и программ, которые используются ЦП, хранятся в памяти кэша. CPU может получить доступ к данным, когда это потребуется. При запуске операционной системы он переносит некоторые важные файлы и данные с диска в кэш-память, откуда процессор может легко получить к ним доступ.
2. Первичная память (основная память). В первичной памяти есть все файлы и данные или инструкции, на которых работает компьютер. Когда компьютер выключен, данные, хранящиеся в первичной памяти, теряются навсегда. Емкость этого ресурса ограничена. Полупроводниковое устройство используется в первичной памяти, которая медленнее регистра. Две подкатегории основной памяти — ОЗУ и ПЗУ.
3. Вторичная память. Мы знаем ее как внешнюю. Она медленнее основной памяти. Ресурс используется для постоянного хранения данных и информации. Процессор получает доступ к данным вторичной памяти с помощью некоторых процедур ввода-вывода. Содержимое вторичных ячеек памяти сначала передается в основную память, а затем центральный процессор может получить к ней доступ. Пример дополнительной памяти: DVD, диск, CD-ROM и т. д.

Ознакомившись с этой информацией, пользователю несложно будет ответить на вопрос привести классификацию компьютеров.

1.2. Технические средства обработки информации

1.2.1. Классификация компьютеров

Компьютер – это устройство или средство, предназначенное для обработки информации. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Информацию в иной форме представления для ввода в компьютер необходимо преобразовать в числовую форму.

Современным компьютерам предшествовали ЭВМ нескольких поколений. В развитии ЭВМ выделяют пять поколений.

В основу классификации заложена элементная база, на которой строятся ЭВМ:

1. В 1943 году была создана вычислительных машин ЭВМ первого поколения на базе электронных ламп.
2. Второе поколение (50 – 60 г.г.) компьютеров построено на базе полупроводниковых элементов (транзисторах).
3. Основная элементная база компьютеров третьего поколения (60 – 70 г.г.) — интегральные схемы малой и средней интеграции.
4. В компьютерах четвертого поколения (70 – по н/в) применены больших интегральных схемах БИС (микропроцессоры). Применение микропроцессоров в ЭВМ позволило создать персональный компьютер (ПК), отличительной особенностью которого является небольшие размеры и низкая стоимость.
5. В настоящее время ведутся работы по созданию ЭВМ пятого поколения, которые разрабатываются на сверхбольших интегральных схемах.

Существует и другие различные системы классификации ЭВМ:

1. По производительности и быстродействию.
2. По назначению.
3. По уровню специализации.
4. По типу используемого процессора.
5. По особенностям архитектуры.
6. По размерам.

Рассмотрим схему классификации ЭВМ (Рис. 1.), исходя из их вычислительной мощности и габаритов.

Рис. 1.

Суперкомпьютеры – это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины. К суперЭВМ относятся “Cray” и “IBM SP2” (США). Используются для  решения  крупномасштабных  вычислительных  задач и моделирования, для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, также находят применение и в финансовой сфере.

Большие машины или мейнфреймы (Mainframe). Мейнфреймы используются в финансовой сфере, оборонном комплексе, применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров.

Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в качестве сетевых серверов.

Микро — ЭВМ — это компьютеры, в которых в качестве центрального процессора используется микропроцессор. К ним относятся встроенные микро – ЭВМ (встроенные в различное оборудование, аппаратуру или приборы) и персональные компьютеры PC.

Современные персональные компьютеры имеют практически те же характеристики, что и мини-ЭВМ восьмидесятых годов. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня, используются как средство обработки информации в информационных системах.

К персональным компьютерам относятся настольные и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook (блокнот или записная книжка) и карманные персональные компьютеры (Personal Computers Handheld — Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA и Palmtop).

Далее…>>>Тема: 1.2.2. Архитектура ЭВМ

Сервер

Сервер (server) — компьютер, предназначенный для предоставления своих информационных и расчетных ресурсов в общее пользование. Он обслуживает запросы от рабочих станций или ПК.

Серверы делятся:

1. Сервер (программное обеспечение) — программное обеспечение, принимает запросы от клиентов, то есть программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные (обслуживающие) функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определенным ресурсам или услуг.
2. Сервер (аппаратное обеспечение) — компьютер (или специальное компьютерное оборудование), выделенный и / или специализированный для выполнения определенных сервисных функций.

Характерным для сервера являются:

• работа под управлением сетевой операционной системы;
• наличие сетевых карт, обеспечивающих требуемые скорости и объемы обмена данными;
• наличие быстродействующего процессора или нескольких — от двух до нескольких десятков и сотен — процессоров для обеспечения необходимой вычислительной мощности;
• высокие требования к объему оперативной и внешней памяти;
• применение устройств бесперебойного питания;
• невысокие требования к устройствам ввода и визуального отображения информации для управления сервером и даже, возможно, частичная или полное их отсутствие.

Классификация ЭВМ по принципу действия.

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.

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.

Классификация ЭВМ по этапам создания.

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

Первое поколение, 50-е годы; ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

Второе поколение, 60-е годы; ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).

Третье поколение, 70-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе).

Четвертое поколение, 80-е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном

Пятое поколение, 90-е годы; ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

Шестое и последующие поколения; оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейтронных биологических систем.

Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предыдущими существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличивается, как правило, больше чем на порядок.

Пять компьютерных поколений

По возрасту устройства сгруппированы по поколениям. К ним относятся машины первого, второго, третьего, четвертого и пятого поколений.

Пять компьютерных поколений отличаются механизмами обработки информации:

1. Первое – в вакуумных трубах.
2. Второе – в транзисторах.
3. Третье – в интегральных схемах.
4. Четвертое – в микропроцессорных чипах.
5. Пятое – в интеллектуальных устройствах, способных к искусственному интеллекту.

Компьютеры первого поколения. Это поколение машин, которые были созданы между 1946 и 1957 годами. Эти устройства имели следующие характеристики:

1. Вакуумные трубки для подключения.
2. Магнитные барабаны в качестве памяти для обработки данных.
3. Низкая операционная система.
4. Занимали большое пространство для установки, порой целую комнату.
5. Потребляли много энергии, в то же время выбрасывали огромное количество энергии в окружающую среду, которая могла привести к разрушению машин.

Компьютеры второго поколения существовали между 1958 и 1964 годами. Они обладали следующими особенностями:

1. Использовались транзисторы.
2. Меньший внешний объем машин по сравнению с компьютерами первого поколения.
3. Потребляли меньше энергии.
4. Операционная система была более быстрой.

В течение этого поколения были разработаны языки программирования, такие как Cobol и Fortran, которые использовался в перфокартах для ввода и распечатки данных.

Компьютеры третьего поколения существовали между 1965 и 1971.

Особенности:

1. Использовали интегральные схемы (ИС).
2. Были меньшими по размеру благодаря использованию чипов.
3. Имели большую память для обработки данных.
4. Скорость обработки была намного выше.
5. Технология, используемая на этих компьютерах – технология малой степени интеграции (SSI).

5-е поколение компьютеров: настоящее и будущее

Компьютеры пятого поколения построены на технологическом прогрессе, полученном в предыдущих поколениях устройств. Реализация их планируется на улучшении взаимодействия между людьми и машиной путем использования человеческого интеллекта и баз данных, накопленных с самого начала эпохи цифровых технологий. Многие эти проекты уже внедряются, а другие все еще находятся на стадии разработки.

Классификация современных компьютеров для устройств 5-го поколения – это система, имеющая начало, но не обладающая концом, поскольку девайсы этой группы все еще находятся в разработке и изобретениях. Развитие их началось в 1990-х годах и продолжается в настоящее время. Они используют технологию широкомасштабной интеграции (VLSI).

Пионерами в ускорении AI являются Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla. Первоначальные результаты уже видны на интеллектуальных домашних устройствах, которые предназначены для автоматизации и интеграции действий в системе жизнеобеспечения дома.

Корпоративные компьютеры

Этот класс компьютеров применяется в производстве, бизнесе, науке и образовании.

Автоматизированное рабочее место

Workstation, Automated workplace или АРМ – составная часть АСУ (автоматической системы управления). Представляет собой один или несколько персональных компьютеров с соответствующим программным обеспечением и устройствами вывода информации, ориентированных на решение производственных задач. Человек выполняет в АРМ в основном контролирующую функцию. АРМ должно отвечать требованиям гибкости, устойчивости, эффективности и системности.

Сервер

Слово «сервер» произошло от английского to serve – «служить». Так называется мощный компьютер (или их совокупность), постоянно подключённый к интернету, и выполняющий запросы от своих клиентов – рабочих станций или обычных персональных компьютеров. Интернет-провайдеры предоставляют своим клиентам интернет-услуги, взаимодействуя с такими серверами. Другой серверный тип, известный пользователям под названиями файлообменники, хостинги и облачные сервисы – хранилище информации, включая личные файлы.

Фото: datacenterfrontier.com

Мейнфрейм

Mainframe (от названия процессорных стоек корпорации IBM) – мощный универсальный сервер, используемый в критически важных системах.

В конце прошлого века мейнфрейм реализовывался как множество громоздких ЭВМ, занимающих огромные залы.

Фото: forbes.com

Этого, однако, не произошло. Родоначальница данной категории вычислительных средств – корпорация IBM, не только продолжает их выпускать, но и разрабатывает новые модели.

Мейнфреймы отличает высокая производительность, отказоустойчивость, надёжность и защита от ошибок.

Суперкомпьютеры

Часто употребляющаяся не к месту приставка «супер» в данном случае отлично характеризует мощность этого вида класса корпоративных компьютеров. Она не имеет себе равных. Современный суперкомпьютер – комплекс множества быстродействующих серверов, параллельно выполняющих задачи и соединённых высокоскоростной магистралью. Выполняемые задачи требуют для своего решения вычислений экстремальной интенсивности – например, для моделирования ядерных испытаний или прогноза погоды обширных географических регионов.

Фото: extremetech.com

2.1 Технологические и экономические аспекты

Главная движущая сила развития компьютерной промышленности ‒ способность производителей помещать с каждым годом все больше и больше транзисторов на микросхему. Чем больше транзисторов (крохотных электронных переключателей), тем больше объем памяти и мощнее процессоры. Гордон Мур (Gordon Moore), один из основателей и бывший глава совета директоров Intel, отметил в своем докладе для одной из промышленных групп, что появление каждого нового поколения микросхем происходит с интервалом в три года: увеличение памяти в 4 раза, количество транзисторов возрастает на постоянную величину. Закон Мура свидетельствует, что количество транзисторов на одной микросхеме удваивается каждое 18 месяцев (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Графическое отображение закона Мура

В сущности, закон Мура ‒ это эмпирическое наблюдение за тем, с какой скоростью физики и инженеры-технологи развивают компьютерные технологии, и предположение о том, что с такой скоростью они будут работать и в будущем. Много специалистов считают, что закон Мура будет действовать еще лет десять, а возможно, и дольше. Закон Мура связан с тем, что некоторые экономисты называют эффективным циклом.

Достижение в компьютерных технологиях (увеличение количества транзисторов на одной микросхеме) приводят к продукции лучшего качества и низших цен. Низкие цены ведут к появлению новых прикладных программ, которые в свою очередь приводят к возникновению новых компьютерных рынков и новых компаний. Существование всех этих компаний ведет к конкуренции между ними, которая, в свою очередь, порождает спрос на лучшие технологии. Круг замыкается. Еще один фактор развития компьютерных технологий ‒ первый закон программного обеспечения, названный в честь Натана Мирвольда (Nathan Myhrvold), главного администратора компании Microsoft. Этот закон свидетельствует: «Программное обеспечение ‒ это газ. Он распространяется и полностью заполняет резервуар, в котором находится». Программное обеспечение продолжает развиваться и порождает постоянный спрос на процессоры, которые работают с высшей скоростью, на память большего объема, на устройства ввода-вывода высшей производительности.

Классификация компьютеров по мощности и размерам

Компьютеры доступны в разных размерах и благодаря этим различиям они выполняют разнообразные виды работ различной мощностью.

Классификация памяти компьютера по видам:

1. Микрокомпьютеры.
2. Миникомпьютеры.
3. Суперкомпьютеры.
4. Мейнфреймы.
5. Мобильные компьютеры.

Микрокомпьютеры. Они меньше и дешевле по сравнению с мейнфреймами и суперкомпьютерами, но и менее эффективны. Например, персональные компьютеры (ПК) и настольные устройства.

Миникомпьютеры. Это компьютеры среднего размера, которые стоят дешевле, чем мейнфреймы и суперкомпьютеры. Например, машины среднего класса IBM.

Мобильные девайсы. Классификация персональных компьютеров – это ноутбуки и нетбуки среднего размера, размещенные на коленях пользователя при работе, карманные устройства меньшего размера, которые могут удерживаться руками – мобильные телефоны, калькуляторы и карманный персональный компьютер (КПК).

ЭВМ-мейнфреймы. Это очень большие дорогостоящие компьютерные системы. Они быстрее обрабатывают данные и дешевле по сравнению с суперкомпьютерами.

Суперкомпьютеры. Более быстрые машины, очень дорогие, так как выполняют большое количество математических вычислений. Их используют для обработки очень больших массивов данных.

Самый быстрый и мощный суперкомпьютер очень дорог и используется для специализированных приложений, требующих огромных математических расчетов, например, для прогнозирования погоды. Другие применения суперкомпьютеров включают анимированную графику, жидкостные динамические расчеты, исследования ядерной энергии и разведку нефти.

Основное различие между суперкомпьютером и мейнфреймом заключается в том, что первый направляет всю свою мощность на выполнение немногих специфических задач, тогда как мейнфреймы используют свою мощность для одновременного выполнения многих программ. Компьютер для мейнфреймов очень большой и дорогой, способный одновременно поддерживать сотни или даже тысячи пользователей.

В иерархии, которая начинается с простого микропроцессора, например, в часах внизу и суперкомпьютеров на вершине списка, мейнфреймы находятся чуть ниже суперкомпьютеров. В некотором смысле, мейнфреймы более мощные, чем суперкомпьютеры, потому что они поддерживают множество одновременно работающих пользователей, но суперкомпьютеры могут выполнять одну программу быстрее, чем мейнфреймы.

Микрокомпьютер — самая маленькая система обработки общего назначения. Старший ПК начал 8-битный процессор со скоростью 3,7 Мб и текущий 64-процессорный процессор с частотой 4,66 Гб.

Подобные устройства можно разделить на два типа:

1. Настольные девайсы.
2. Портативные механизмы.

Разница заключается в том, что портативные варианты могут использоваться во время поездок, тогда как настольные компьютеры не могут переноситься.

Заключение

Подводя итоги вышесказанного, следует еще раз отметить, что роль компьютера в жизни человека невозможно переоценить. Проникновение во все сферы нашей деятельности, привело к появлению большого разнообразия видов компьютеров.

В этой курсовой работе были рассмотрены  наиболее распространенные классификации компьютеров, которые возможно позволят более осмысленно взглянуть на прошлые этапы, и на современные тенденции развития обще­ства.

Кенин А.М., Кенина Л.В. Самоучитель по IBM PC, или Как научиться работать на компьютере: Научно-популярное издание. Екатеринбург: ООО «Издательский дом Восток», 2001., С.5.

Практическая часть

1. Общая характеристика задачи

Предприятие ООО  «Красный Октябрь» осуществляет деятельность, свя­занную с выпуском различных видов деталей для промышленного оборудо­вания. Для повышения эффективности функционирования предприятия еже­месячного производится анализ плановых и фактических показателей вы­пуска продукции. Данные фактических и плановых показателей выпуска продукции приведены (рис. 1 и 2).

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.
2. Выполнить расчет отклонения фактических показателей от плановых в аб­солютной форме, подвести итоги за месяц.
3. Результаты вычислений представить в виде консолидированной таб­лицы, содержащей сводные данные о выпущенной продукции.
4. Сформировать и заполнить форму сводной ведомости по учету выпущен­ной продукции за квартал (рис. 3).
5. Результаты плановых и фактических показателей выпуска продукции за квартал по каждой бригаде представить в графическом виде.

Ведомость учета выпущенной продукции за январь 2006 г.

Номер бригады	По плану	Фактически	Абсолютное от­клонение от пла­новых показате­лей	Относительное отклонение от плановых по­казателей
1		225
2		158
3		200
Итого

Ведомость учета выпущенной продукции за февраль 2006 г.

Номер бригады	По плану	Фактически	Абсолютное откло­нение от плановых показателей	Относительное от­клонение от плано­вых показателей
1		245
2		140
3		200
Итого

Ведомость учета выпущенной продукции за март 2006 г.

Номер бригады	По плану	Фактически	Абсолютное от­клонение от пла­новых показате­лей	Относительное отклонение от плановых по­казателей
1		280
2		160
3		230
Итого

Рис. 1. Фактические данные выпуска продукции по месяцам

Плановые показатели выпуска продукции

Номер бригады	План выпуска продукции
январь	февраль	март
1	250	240	270
2	160	150	180
3	210	200	215

Рис. 2. Плановые показатели выпуска продукции

ООО «Красный Октябрь»

Расчетный период
с	по
__.__.20__	__.__.20__

СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ УЧЕТА ВЫПУСКА ПРОДУКЦИИ

За__квартал 20__г.

Номер бригады	По плану	Фактически	Абсолютное от­клонение от пла­новых показате­лей	Относительное отклонение от плановых по­казателей
1
2
3
Итого

Экономист   ____________________________

Рис.3. Сводная ведомость учета выпуска продукции за квартал

2. Описание алгоритма решения задачи смотрите в файле

Список использованной литературы

1. Акулов О.А., Медведев Н.В. Информатика: базовый курс. – М.:Омега-Л, 2005.
2. Евсюков В.В. Экономическая информатика: Учеб. пособ. – Тула: Гриф и К, 2003.
3. Ковтанюк Ю.С., Соловьян С.В. Самоучитель работы на персональном компьютере — К.: Юниор, 2001.
4. Кушниренко А.Г. Информатика. — М.: Дрофа, 1998.
5. Микляев А.П. Настольная книга пользователя IBM PC 3-издание М.: Солон-Р, 2000.
6. Основы информатики. Кузнецов А.А. — М.: Дрофа, 1998.
7. Острейковский В.А. Информатика: Учеб. для вузов.– М.: Высш. шк., 1999.
8. Информатика: Учебник / Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и стати­стика, 2005.
9. Экономическая информатика: Учебник / Под ред. Косарева, — М: Финансы и статистика, 2005.