5.1. Классификация эвм Классификация эвм по принципу действия
Электронная вычислительная машина, компьютер- комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач [6].
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса (рис. 5.1): аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).
Рис.5.1. Классификация вычислительных машин по принципу действия.
Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают (рис. 5.2).
Рис.5.2. Две формы предоставления информации в машинах:
а-аналоговая;б- цифровая импульсная.
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ)- вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ)- вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения)
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.
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.
Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации - электронные цифровыевычислительные машины,обычноназываемые простоэлектронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания обихцифровомхарактере.
Классификация ЭВМ по этапам создания
По этапамсозданияи используемой элементнойбазе ЭВМ условно делятсяна поколения:
1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;
2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3-е поколение,70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе);
Примечание.Интегральная схема - электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.
4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле);
5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающихмикропроцессоров,позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
Классификация ЭВМ по назначению
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:универсальные (общегоназначения),проблемно-ориентированные и специализированные (рис. 5.3).
Рис.5.3. Классификация ЭВМ по назначению.
УниверсальныеЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:
высокая производительность;
разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;
большая емкость оперативной памяти;
развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированныеЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.
К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.
СпециализированныеЭВМ используются 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.
К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить (рис. 5.4) на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).
Рис. 5.4.Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности
Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:
быстродействие, измеряемоеусредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;
номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);
способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);
типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;
наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);
система и структура машинных команд;
возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
эксплуатационная надежность ЭВМ;
коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Некоторые сравнительные параметры названных классов современных ЭВМ показаны в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Сравнительные параметры классов современных ЭВМ
Параметр | Супер ЭВМ | Большие ЭВМ | Малые ЭВМ | Микро ЭВМ |
Производительность, MIPS | 1000 -100000 | 10 - 1000 | 1 -100 | 1 - 100 |
Емкость ОП, Мбайт | 2000 - 10000 | 64 - 10000 | 4 - 512 | 4 - 256 |
Емкость ВЗУ, Гбайт | 500 - 5000 | 50 - 1000 | 2 -100 | 0,5 - 10 |
Разрядность ,бит | 64 - 128 | 32 - 64 | 16 - 64 | 16 - 64 |
Исторически первыми появились большие ЭВМ,элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Примечание.Первая большая ЭВМ ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100 кв.м.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ,самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
Появление в 70-х гг. малых ЭВМобусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой - избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ - вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг, еще одного класса ЭВМ - микроЭВМ(рис. 5.5). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
Рис.5.5. Классификация микроЭВМ.
Многопользовательские микроЭВМ - это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Персональные компьютеры (ПК) - однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
Серверы (server) - многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.
Рассмотрим кратко современное состояние некоторых классов ЭВМ.
- Информатика Информатика: Учебник / Под ред. Проф. Н.В. Макаровой - м.: Финансы и статистика -2006. - 768 с. Www.Stu.Ru/inform/ Содержание
- 1. Основы информационной культуры
- 1.1. Информатизация общества
- 1.1.1. Представление об информационном обществе Роль и значение информационных революций
- Как понимают ученые информационное общество
- 1.1.2. Роль информатизации в развитии общества Что такое процесс информатизации общества
- 1.1.3. Опыт информатизации и перспективные идеи
- 1.1.4. Об информационной культуре
- 1.2. Информационный потенциал общества
- 1.2.1 Информационные ресурсы
- 1.2.2. Информационные продукты и услуги
- Рынок информационных продуктов и услуг
- История развития рынка информационных услуг
- 1.2.3. Правовое регулирование на информационном рынке
- 1.3. Информатика – предмет и задачи
- Структура информатики
- 2. Измерение и представление информации
- 2.1. Информация и ее свойства
- 2.1.1. Информация и данные
- 2.1.2. Формы адекватности информации
- 2.1.3. Меры информации Классификация мер
- Синтаксическая мера информации
- Семантическая мера информация
- Прагматическая мера информации
- Мера информации Единицы измерения
- Качество информации
- 2.2. Классификация и кодирование информации
- 2.2.1. Система классификации Общие сведения
- Иерархическая система классификации
- Фасетная система классификации
- Дескрипторная система классификации
- Система кодирования
- Классификационное кодирование
- Классификация информации по разным признакам
- 3.Информационные системы и технологии
- 3.1. Информационные системы
- Общее представление Понятие информационной системы
- Этапы развития информационных систем
- Период времени
- Процессы в информационной системе
- Что можно ожидать от внедрения информационных систем
- Роль структуры управления в информационной системе Общие положения
- Структура управления организацией
- Персонал организации
- Прочие элементы организации
- Примеры информационных систем
- 3.2. Структура и классификация информационных систем
- Информационное обеспечение
- Техническое обеспечение
- Математическое и программное обеспечение
- Организационное обеспечение
- Правовое обеспечение
- Классификация информационных систем по признаку структурированности задач Понятие структурированности задач
- Классификация информационных систем по функциональному признаку и уровням управления Что означает функциональный признак
- Типы информационных систем
- Информационные системы оперативного (операционного) уровня
- Информационные системы специалистов
- Информационные системы для менеджеров среднего звена
- Стратегические информационные системы
- Прочие классификации информационных систем
- 3.3. Информационные технологии
- Новая информационная технология
- Инструментарий информационной технологии
- Как соотносятся информационная технология и информационная система
- Составляющие информационной технологии
- Этапы развития информационных технологий
- Проблемы использования информационных технологий Устаревание информационной технологии
- Методология использования информационной технологии
- Выбор вариантов внедрения информационной технологии в фирме
- 3.4. Виды информационных технологий
- Основные компоненты
- Информационная технология управления Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- Автоматизация офиса Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- Характеристика и назначение
- Основные компоненты
- 4.1. Информационно-логические основы построения
- 4.2. Функционально-cтруктурная организация
- Основные блоки пк и их назначение
- Внутримашинный системный интерфейс
- Функциональные характеристики пк
- 4.3. Микропроцессоры
- 4.4. Запоминающие устройства пк
- 4.5. Основные внешние устройства пк
- 5. Состояние и тенденции развития эвм
- 5.1. Классификация эвм Классификация эвм по принципу действия
- 5.2. Большие эвм
- 5.3. Малые эвм
- 5.4. Персональные компьютеры
- 5.5. Суперэвм
- 5.6. Серверы
- 5.7. Переносные компьютеры
- 5.8. Тенденции развития вычислительных систем
- 6.1. Коммуникационная среда и передача данных назначение и классификация компьютерных сетей
- Аппаратная реализация передачи данных
- Звенья данных
- 6.2. Архитектура компьютерных сетей
- Эталонные модели взаимодействия систем
- Протоколы компьютерной сети эталонные модели взаимодействия систем
- Протоколы компьютерной сети
- 6.3. Локальные вычислительные сети
- Типовые топологии и методы доступа лвс
- Объединение лвс
- 6.4. Глобальная сеть internet
- Представление о структуре и системе адресации
- 7. Офисная техника
- 7.1. Классификация офисной техники
- 7.2. Средства изготовления, хранения, транспортирования и обработки документов
- Организационные автоматы
- Диктофонная техника
- Средства хранения документов
- Средства транспортирования документов
- Средства обработки документов
- 7.3. Средства копированияи размножения документов
- Средства копирования документов
- Средства оперативной полиграфии
- 7.4. Средства административно-управленческой связи
- Каналы связи
- Классификация систем административно-управленческой связи
- Системы передачи недокументированной информации
- Радиотелефонная связь
- Системы передачи документированной информации
- 7.5. Компьютерные системы в оргтехнике
- Системы управления электронными документами
- Компьютерные системы административно-управленческой связи системы управления электронными документами
- Компьютерные системы административно-управленческой связи
- 8. Состояние и тенденции развития программного обеспечения
- Характеристика программного продукта
- Жизненный цикл программного продукта.
- Защита программных продуктов. Основные понятия о защите программных продуктов.
- 8.2. Классификация программных продуктов.
- Системное программное обеспечение.
- Минимальный состав системного программного обеспечения современных персональных компьютеров.
- Инструментарий технологии программирования.
- Средства для создания приложений.
- Пакеты прикладных программ.
- Проблемно-ориентированные ппп.
- Ппп автоматизированного проектирования.
- Офисные ппп.
- Операционные системы windows 95 и windows 98
- Требования к аппаратной части
- 32-Разрядная архитектура
- Вытесняющая многозадачность и многопоточность
- Графический пользовательский интерфейс
- Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play
- Использование виртуальной памяти
- Совместимость с ранее созданным программным обеспечением
- Наличие коммуникационных программных средств
- Сетевые средства операционной системы Windows 95 позволяют:
- Наличие средств мультимедиа
- Концепция операционной системы windows 98
- Интеграция с глобальной сетью Интернет
- Повышение надежности и качества управления
- Повышение производительности
- 12.2. Объектно - ориентированная платформа windows
- Объекты файловой системы - файл и папка Объект - файл
- Объект - папка
- Назначение ярлыка
- Иерархическая структура подчиненности папок
- Объекты пользовательского уровня - приложение и документ
- Пользовательский графический интерфейс windows Основные понятия
- Формы указателя мыши при работе с объектами
- Окна приложения и документа
- Диалоговое окно
- Назначение Рабочего стола
- 12.3. Организация обмена данными
- Понятие составного документа
- Обмен данными перетаскиванием объекта мышью
- Обмен данными через буфер Роль буфера обмена
- Технология обмена данными через буфер
- Технология внедрения и связывания объектов ole
- Внедрение объекта
- Связывание объекта
- Программа работы с изображениями Imaging.
- Комплекс программ мультимедиа Развлечения
- Комплекс программ Связь
- Стандартные приложения служебного назначения
- Очистка диска
- Проверка диска
- Дефрагментация диска
- Мастер обслуживания дисков