Файл: Учебник Макаровой.pdf

7.Макарова H.B., Гуревич В.И. Работаем на персональном компьютере единой системы. - Л.: Машиностроение, 1989.

8.Мячев А.А. Персональные ЭВМ: краткий энциклопедический справочник. - М.: Финансы и статистика, 1992.

9.Нортон П. Программно-аппаратная организация IBM PC. - М.: Радио и связь, 1992.

10.Основы компьютерной грамоты / Под ред. Н.В. Макаровой. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-

ние, 1987.

11.Скляров Е.Л. Применение ПК. Организация и управление ресурсами ПК. - М.: Высшая школа,

1992.

12.Холидей К. Секреты ПК. - Киев: Диалектика, 1996.

ГЛАВА 5. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЭВМ

5.1.КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ

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

Компьютеры могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: по принципу действия, назначению, способам организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному выполнению программ и др.

В главе предлагается многоаспектная классификация компьютерной техники. Приводятся сравнительные характеристики основных классов ЭВМ: больших, малых, суперЭВМ, серверов, персональных компьютеров. Особое внимание уделено наиболее перспективной группе портативных (переносных) компьютеров.

Цель главы - дать основные представления о различных классах ЭВМ, их функциональных возможностях и особенностях, назначении и сфере применения.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЛАВЫ ВЫ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:

ØПризнаки классификации вычислительных машин

ØКлассификационные группы ЭВМ и их особенности

ØОсновные характеристики и особенности больших ЭВМ

ØОсновные характеристики и особенности малых ЭВМ

ØОсновные характеристики и особенности персональных компьютеров

ØОсновные характеристики и особенности суперЭВМ

ØРазновидности структур суперЭВМ

ØОсновные характеристики и особенности серверов

ØОсновные характеристики и особенности переносных компьютеров

ØОсновные типы и назначение переносных компьютеров

ØТенденции развития вычислительных систем

5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ

Классификация ЭВМ по принципу действия

Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе

145

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 представления 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 цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.

Классификация ЭВМ по этапам создания

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

146

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 работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

6-е и последующие п о к о л е н и я: 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 (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Классификация ЭВМ по назначению

Универсальные ЭВМ 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-ориентированные ЭВМ 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.

147

Специализированные ЭВМ 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, измеряемое усредненным 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

148