3. Классификация ЭВМ

Классификация ЭВМ

ЭВМ любого типа можно оценить, классифицировать с помощью их технических характеристик. Основными характеристиками ЭВМ являются: операционные ресурсы, емкость памяти, быстродействие, надежность, стоимость.

Операционные ресурсы ЭВМ характеризуют множества реализуемых в ней операций, формы представления данных, их форматы, а также используемые способы адресации данных в памяти. Чем шире операционные ресурсы, тем больше аппаратных затрат при построении ЭВМ.

Емкость памяти ЭВМ определяет общее количество ячеек памяти для хранения информации. Основной единицей хранения является байт (8 двоичных разрядов - бит), каждый из которых имеет свой номер (адрес). Емкость памяти измеряется в байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб).

Быстродействие ЭВМ определяет число коротких операций типа сложения, выполняемых за 1 сек. Для более объективной оценки быстродействия ЭВМ при решении различных классов (научно-технических, экономических и т.п.) используют производительность ЭВМ. Производительность оценивается статистически и определяет среднее число задач определенного класса, решаемых на конкретной ЭВМ за единицу времени (час, сутки).

Надежность ЭВМ характеризует свойство ЭВМ выполнять свои функции в течение заданного времени без ошибок. В качестве показателя надежности обычно используется среднее время работы между двумя отказами в часах, которое определяется статистическим путем.

Стоимость ЭВМ определяет суммарные затраты на приобретение аппаратных и программных средств ЭВМ, а также на их эксплуатацию за определенный период времени (обычно за год).

Многообразие свойств и характеристик порождает и многообразие классификаций ЭВМ, отличающихся разными признаками. Часто в качестве основного признака используют размеры системы. По этому признаку различают:

сверхбольшие(суперЭВМ),

большие,

малые (мини-ЭВМ)

микро- ЭВМ.

Однако бурное развитие технологии и успехи в разработке программных средств ЭВМ приводят к сглаживанию различий между этими классами ЭВМ. Поэтому наиболее существенным признаком классификации ЭВМ является область их применения. По этому признаку различают:

ЭВМ общего назначения,

проблемно-ориентированные ЭВМ

специализированные ЭВМ.

ЭВМ общего назначения отличаются большими операционными ресурсами, обладают большой емкостью и комплектуются широкой номенклатурой периферийных устройств. Такие ЭВМ часто называются универсальными и используются в крупных вычислительных центрах. Большие ЭВМ общего назначения, выпускаемые фирмой ЭВМ IBM наиболее известны под “именем” майнфрейм (mаinframе)

Проблемно-ориентированные ЭВМ используются для решения ограниченного круга задач, имеющих проблемное применение. Они сравнительно дешевы, просты в эксплуатации и обслуживании и рассчитаны на массовое применение. Наиболее часто подобные ЭВМ используются в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУПТ), в системах автоматизированного проектирования (САПР) и т.п.

Снижение стоимости ЭВМ данного класса достигается за счет разумного уменьшения операционных ресурсов применительно к конкретным проблемным задачам. В качестве машин этого класса используются мини- и микроЭВМ, в том числе персональные компьютеры (ПК).

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач с фиксированными алгоритмами. Такая специализация позволяет увеличить их быстродействие, что весьма важно при управлении объектами в реальном масштабе времени (бортовые системы самолетов, космических кораблей, в автомобилях и т.д.).

История создания и развития персональных компьютеров

Прообразом персонального компьютера (ПК) был компьютер, созданный американской фирмой MITS в 1975г., который был назван Altair 8800. Следующий ПК был создан основателями фирмы Apple Computer в 1989г. и фирму Apple считают родоначальником персональных компьютеров, а 1989г. годом рождения ПК.

Необходимо заметить, что компьютеры небольших размеров существовали и ранее, но назывались игровыми или домашними компьютерами. Персональными они стали называться с возможностью использования ЭВМ малых габаритов для производственных задач. До 1981 года фирма IBM выпускала только большие ЭВМ. В 1980 году фирма понимает перспективы персональных компьютеров и принимает решение о разработке собственной модели.

Далее история отсчитывается с августа 1981 г., когда фирма IBM известила о создании ”Персонального компьютера IBM” (PC IBM). С момента принятия решения о создании PC IBM до момента официального объявления о его создании прошел всего один год.

Фирма IBM собиралась создать 8-разрядный ПК, потому что это соответствовало существующим стандартам того времени. Одним из специалистов, консультировавших IBM в процессе создания ПК, был Билл Гейтс, основатель фирмы Microsoft. Он предложил перейти в область более производительных 16-разрядных вычислений и изменить свои планы.

IBM PC появился осенью 1981 г. К весне 1982 г. этот ПК продавался в больших количествах, но к всеобщему удивлению спрос намного превысил предложение. С самого начала появления ПК стало ясно, что необходима модель ПК, которую можно носить с собой в небольшом чемодане. Это привело к появлению фирмы Compaq Computer. И первым пополнением семейства ПК стал компьютер, известный под названием Compaq. О его создании было официально объявлено осенью 1982 г., спустя чуть больше года после выпуска оригинального ПК.

Следующей весной, в 1983 г., свой вклад в пополнение семейства ПК внесла фирма IBM. Появилась модель ХТ, которая добавила к ПК жесткий диск памяти большого объема. Фирма Compaq Computer ответила тем же, создав аналогичную машину в переносимом варианте осенью 1983 г. Эта модель была названа Compaq Plus.

Летом 1984 г. появились две высокопроизводительные модели ПК. Одной из них была модель Compaq Desk Pro, первый член семейства ПК, превосходивший исходную модель по производительности вычислений которого намного превышала соответствующие параметры моделей исходных компьютеров и ХТ, и даже нового Desk Pro.

Изучение ПК неразрывно связано со знакомством с микропроцессорами, которые представляют ”мозг” машины. Если производитель компьютеров самостоятельно проектирует компьютер, что называется с нуля, то он сам определяет параметры и технические характеристики будущей машины, включая и систему команд, и внутренний язык машины. Однако большинство компьютеров создается на основе стандартных микропроцессоров, предлагаемых производителями компьютерных интегральных схем.

Фирма IBM выбрала микропроцессор Intel 8088 в качестве основы своего ПК. Intel 8088 представляет собой всего лишь один микропроцессор из большого семейства, называемого семейством 8086, разработанного фирмой Intel. Существенным шагом вперед стало создание микропроцессора 80286 (или сокращенно 286), который используется в качестве базового для целой серии ПК.

В дальнейшем Intel разработала 386-й процессор, главным преимуществом которого была возможность работать с 32 битовыми данными.

Затем появился 486 микропроцессор, который был в 2-4 раза производительнее МП 80386. В 486 микропроцессоре используются раздельные 32-разрядные шины адреса и данных, обеспечивающие в монопольном режиме скорость передачи данных до 106 Мбайт/с (при тактовой частоте 33 МГц).

Следующим шагом в развитии микропроцессорной технике было появление 586 микропроцессора (Pentium). Pentium при полной совместимости с предыдущими моделями имеет производительность свыше 100 млн. в сек., два отдельных кэш по 8 Кбайт (для команд и для данных), что позволяет снизить число обращений к внешней памяти и увеличить производительность системы. Разрядность шины данных увеличена до 64 разрядов. Это позволяет за один такт передавать вдвое больше информации. Блок предсказаний ветвлений позволяет предсказать ход выполнения программы. Два параллельных конвейера выполняют одновременно две команды.

В процессе аппаратно реализованы умножение, деление и сложение. Благодаря этому большинство операций с плавающей запятой выполняются за один такт. Pentium работает в 2 раза быстрее, а на задачах с плавающей арифметикой – в 5 раз быстрее, чем 486.

Затем появляется модель Pentium PRO (P6), которая является еще более мощной (тактовая частота Р6 от 200 МГц и более). Следующие господствующие модели Pentium II, Pentium III.

Многие фирмы, за исключением фирмы Apple Computer, стали выпускать двойники компьютеров фирмы IBM, таким образом появилось семейство машин, совместимых с IBM PC. Фирма Apple Computer выпускает свои ПК, серии Macintosh, основанные на микропроцессорах фирмы Motorola-конкурентом фирмы Intel,

Благодаря своему техническому совершенствованию персональные компьютеры превращаются в миникомпьютерные настольные системы высокой производительности, которые более известны как рабочие станции.

Существуют бездисковые рабочие станции (Х-терминалы). Вычислительная мощь Х-терминала обычно используется для многооконного вывода различных приложений (на экране монитора одновременно выводится работа нескольких приложений, а сами приложения выполняются на другом: главном, компьютере). Здесь уже речь идет о работе ЭВМ в сети.

С появлением сетей ЭВМ объединяются в сеть и делятся на основные и вспомогательные. Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). Сервер это ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента, работающего в сети.(поэтому и называется вспомогательной). Существуют:

сетевые,

файловые,

терминальные,

серверы баз данных

и др.

Сетевой сервер поддерживает выполнение следующих функций сетевой операционной системы:•управление вычислительной сетью, •планирование задач, •распределение ресурсов, •доступ к сетевой файловой системе, •защиту информации.

Терминальный сервер поддерживает выполнение функций многопользовательской системы.

Файл-сервер обеспечивает доступ к центральной базе данных удаленным пользователям.

Сервер баз данных - многопользовательская система, обеспечивающая обработку запросов к базам данных. Он является средством решения сетевых задач, в которых локальные сети используются для совместной обработки данных, а не просто для организации коллективного использования удаленных внешних устройств.