Файл: Локальные и глобальные сети эвм основы компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей. Компьютерная сеть.pdf

1
Тенденции
развития современных технических средств для реализации
информационных
процессов
Современный
компьютер
Сейчас трудно представить, но лет 10 назад наличие домашнего компьютера считалось роскошью, а сейчас это вполне нормальное закономерное явление, сейчас компьютер является необходимым предметом, а для кого-то даже средством существования.
Возможности компьютера наиболее полно использует молодое поколение, пожилые люди относятся к нему более негативно, но это вовсе не означает, что они не пользуются его услугами. Проанализируем, как используем компьютер в современной жизни.
Самое распространенное использование компьютера в быту – это просмотр любимых фильмов и любимых телепередач, а подготовку компьютерного сигнала обеспечивает нам компьютерная техника.
Вычислительная техника сейчас отвечае за правильное функционирование метро.
Работу в офисе невозможно представить без компьютера: набор текстов, проведение расчетов, оформление бланков, заполнение ведомостей и отчетов.
В магазине мы покупаем товары, которые созданы роботизированной техникой, а упаковки и этикетки создаются на компьютере и печатаются на специальных принтерах, кассир считывает их сканером.
Да и отдыхая вечером, общаемся с друзьями в сети Интернет.
Примеры использования современных компьютеров можно продолжать и продолжать, однако, достаточно и этих простых примеров, чтобы понять, что компьютер в жизни современного человека просто незаменимый помощник во всех делах.
Компьютерная сфера всегда была прибыльна, разработки и исследования не останавливались и не останавливаются ни на секунду.

2
Домашний настольный ПК перестает быть диковинкой для простого потребителя. Компьютер постепенно становится обычным бытовым прибором, как стиральная машина или телевизор. Кроме этого, он начинает совмещать в себе функции нескольких бытовых приборов: телевизора, радио,
DVD-плеера, CD-плеера, видеомагнитофона и т.п. Сейчас активно продвигается концепция: компьютер – это бытовой прибор. Все это повышает спрос на настольные ПК. А для постоянного подогревания интереса потребителей необходимо всегда «радовать» их новинками.
Давайте попробуем оценить перспективы и направления развития компьютерной техники. Для этого нам необходимо решить следующие задачи.
Во-первых, сделаем попытку обобщить информацию о существующем положении дел на рынке компьютерной техники. Во-вторых, проследим, какие появлялись новинки в последние пять лет. Ну, и в-третьих, попробуем спрогнозировать разработки бущего.
Итак, немного истории. В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании первого микропроцессора – это очередное революционное событие в сфере электроники принято считать точкой отсчета компьютеров четвертого поколения. Изначально микропроцессоры использовались в различных технических устройствах (автомобили, самолеты). Они осуществляли автоматическое управление работой техники.
На базе микропроцессора был создан первый микроЭВМ, отличающийся от своих предшественников меньшими габаритами и сравнительно дешевой ценой. Это был первый тип компьютеров, появившийся в розничной продаже.
Начало продажи столь известных персональных компьютеров связано с именами Стива Джобса и Стива Возняка, основателями фирмы «Apple
Computer», которые вышли на рынок компьютерной техники в 1977 году с персональными компьютерами "Apple". С 1982 года был выпущен компьютер-эталон на долгое время - IBM PC (International Business Machines
Personal Computer). Фирма придерживалась принципа открытой архитектуры

3 и магистрально-модульного построения компьютера – за изготовителем оставалась возможность установки своих комплектующих к компьютеру.
Внимание
!
Открытая
архитектура
(open
architecture)
—
архитектура, допускающая сборку, усовершенствование и ремонт
компьютера по его составным элементам — модулям. Построенный по
этому принципу компьютер не является единым неразъемным устройством,
а состоит из независимо изготовленных частей, причем методы
сопряжения устройств с компьютером не являются секретом фирмы-
производителя, а доступны всем желающим. Открытые спецификации
архитектуры компьютера или периферийного устройства позволяют
сторонним производителям разрабатывать дополнительные устройства к
системам с открытой архитектурой.
Магистрально
-модульная архитектура. Модульная организация
компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена
информацией между устройствами. Магистраль (системная шина)
включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и
шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. К
магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также
периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые
обмениваются информацией на машинном языке.
Машинный
язык - последовательность нулей и единиц в форме
электрических импульсов.
Помимо развития компьютеров для розничной продажи активно развивали линию – суперЭВМ. Это машины с быстродействием в сотни миллионов и миллиардов операций в секунду. Первой суперЭВМ четвертого поколения была американская машина ILLIAK-4, а также отечественная машина – многопроцессорный вычислительный комплекс ЭЛЬБРУС.
Развитие суперЭВМ происходило путем увеличения числа процессоров и их быстродействия. Это направление используется и в компьютерах для розничной торговли до сих пор. Современные многопроцессорные

4 вычислительные комплексы включают в себя десятки тысяч процессоров. Их быстродействие исчисляется сотнями миллиардов операций в секунду.
Однако, вернемся к современным компьютерам. В первую очередь они превосходят все предыдущие поколения своей компактностью, а также множеством возможностей для различных категорий потребителей. Кроме того, это достаточно доступное устройство. Давайте еще раз проанализируем основные технические характеристики современного персонального компьютера. В первую очередь, это процессор, основными параметрами которого являются: быстродействие, которое зависит в первую очередь от тактовой частоты; разрядность. Далее объем оперативной и внешней памяти, к тому же важным параметром является скорость доступа к данным.
Важнейшей частью современного компьютера является и видеоподсистема.
Следует также учитывать средства ввода-вывода, средства коммуникации и многое другое.
Каждый современный компьютер в настоящее время сугубо индивидуален, все зависит от задач, которые ставит пользователь, его возможностей и предпочтений. Достаточно сказать, что модернизацию
(upgrade) для повышения производительности ПК вполне можно провести: увеличить тактовую частоту; объем кэш-памяти; пропускную способность системной шины и локальной шины; объем ОЗУ и его быстродействие; увеличить быстродействие накопителя жестких магнитных дисков; объем памяти видеоадаптера и его пропускная способность; увеличить пропускную способность мультикарты, содержащей адаптеры дисковых интерфейсов и поддерживающей последовательные и параллельный порты для подключения и т.д.
Рассмотрим некоторые современные модели. Ну, во-первых, это небольшой экономичный недорогой персональный компьютер, предназначенный для работы с Интернет-приложениями. Так называемый,
NetTop (неттоп). Он идеально подойдет для общения, просмотра интернет- ресурсов или публикации цифровых фотографий в глобальной сети. В

5 качестве основы используются процессоры с энергетически эффективными микроархитектурами, предлагающими выгодное сочетание производительности и энергопотребления. Вычислительной мощности такого компьютера, помимо работы в сети Интернет и с различными сетевыми сервисами, обычно хватает для прослушивания музыки, любительской работы с фотографиями, для просмотра видео стандартного разрешения и нетребовательных игр. Среди этой группы компьютеров выделяют, так называемый, Barebone (баребон). Это урезанная версия ПК, которая представляет собой промежуточный вариант между приставкой и компьютером. Электронные компоненты баребонов частично или совсем не подлежат замене. Графический ускоритель в них отсутствует, может быть представлена упрощенная его мультимедиа версия, позволяющая только просматривать видео, без поддержки трёхмерной графики. Все электронные компоненты объединены в одной плате. Главным достоинством является хорошее охлаждение, а следовательно бесшумность.
Компоненты стандартного ПК всем известны: системный блок под столом или там, где удобнее его владельцу, монитор перед глазами, мышка с клавиатурой под рукой. Экономия места привела к объединению системного блока и монитора в одном. Сейчас почти все крупнейшие марки предлагают покупателю такой вариант. Современные компьютеры, которые условно называют моноблоки, можно разделить на три основные группы.
Во-первых, самые дешевые модели компьютеров «все в одном». Чаще всего они построены на платформе Intel Atom, а по производительности не превосходят неттоп. Даже мощный компьютер на базе двухъядерного процессора Atom подойдет только для использования дома или в офисе, причем при загрузке трехмерных игр придется столкнуться с жесткими ограничениями. Такие моноблоки обычно оснащаются экранами размером до
20 дюмов.
Во-вторых, классические модели на базе мобильных версий процессоров Intel, включая новейшую линейку Core i3/i5/i7. Они обычно

6 снабжаются довольно мощной дискретной видеокартой, благодаря которой запускаются и воспроизводятся 3D-игры. Размер экранов может превышать
24 дюйма, кроме того, дисплеи поддерживают технологию сенсорного управления Multitouch.
В-третьих, моноблоки Apple семейства iMac. Они используют собственную операционную систему Mac OS, которая не поддерживает программы, разработанные под семейства Windows. Это заметно сужает область их использования. Однако модели от Apple очень эргономичны, а дизайн всегда был сильной стороной разработчиков «яблочной» компании.
Неоспоримое достоинство моноблоков – компактность. Объединение системного блока и монитора в одном корпусе позволяет уменьшить размеры компьютера до габаритов обычного ЖК-экрана. Моноблоки работают гораздо тише, чем большинство ПК. Объясняется это просто: в системах «все в одном» в качестве аппаратной основы используется платформа ноутбуков с невысоким уровнем шума. Еще одно преимущество моноблоков – сенсорное управление с экрана и отсутствие кабелей для подключения монитора.
Недостатком моноблоков, безусловно, является производительность.
Даже у самых мощных моноблоков она существенно ниже, чем у лучших представителей настольных компьютеров, и вряд ли эта ситуация коренным образом изменится. К тому же моноблоки дороже, чем аналогичные по характеристикам пары, состоящие из системного блока и монитора. Причем чем выше класс компонентов, тем больше разница в цене между моноблоком и настольным компьютером. Наконец, очень серьезный недостаток моноблоков – непригодность к апгрейду. У пользователя нет возможности самостоятельной модернизации ключевых элементов конструкции: центрального процессора, видеокарты и модулей оперативной памяти.
Стоит обратить внимание на такую модель современного компьютера, как смартбук. Смартбук — небольшой ноутбук, построенный на аппаратной платформе того же класса, которая используется для смартфонов и интернет- планшетов. Ключевая особенность — архитектура процессора. В нетбуках и

7 ноутбуках применяются процессоры семейства x86или его потомка x86-64, в смартбуках почти всегда процессоры семейства ARM, также встречаются машины на процессоре MIPS, в основном на рынке Китая. Для процессоров одинаковой производительности ARM оказывается значительно экономичнее в сравнении с x86. Проще говоря, смартбук – это портативный миникомпьютер, соединяющий в себе смартфон и ноутбук. Его основными функциями являются выход в интернет и работа с офисными приложениями.
Основным предназначением смартбуков является то, что с их помощью пользователь может практически всегда оставаться онлайн, так как данные устройства в обязательном порядке снабжены модулем беспроводной связи
3G или WiMAX. Поэтому с помощью этих гаджетов можно оперативно выполнять работу или постоянно находиться на связи со своими онлайн- друзьями. Процессорные возможности позволяют смартбуку воспроизводить флэш-анимацию и даже видео в высоком разрешении и поддерживать работу с такими пакетами ПО, как Microsoft Office и Adobe.
Смартбук - перспективное устройство, так как его функциональность намного шире, чем у нетбука, а стоимость заметно ниже.
Обратим внимание еще на модель субноутбуки. Это компьютер, обладающий маленьким размером и весом и большинством характерных черт обычного ноутбука. Обычно поставляется в комплекте с ОС на базе Linux или с Windows. Обычно субноутбуки оснащены маленьким дисплеем от 7 до
13.3 дюймов и весят 1-2 килограмма. Вследствие малых размеров обычно имеют малое количество внешних портов и не имеют DVD-привода.
Преимущества субноутбуков – малые габариты и вес. Их легко переносить: некоторые субноутбуки помещаются даже в женские сумочки средних размеров. Субноутбуки позволяют работать в любых условиях, и легко выдерживают постоянные перемещения.
Недостатки – следствия компактности таких ультрапортативных моделей. Далеко не рекордная мощность подобных компьютеров вряд ли позволит владельцу насладиться современными трехмерными играми и

8 комфортно работать в ресурсоемких приложениях (программы для работы с двухмерной и трехмерной графикой, нелинейного видеомонтажа).
Разработчики снабжают
«малышей» не слишком мощными комплектующими, чтобы избежать перегрева.
Впрочем, мощности субноутбуков вполне достаточно для работы с офисными приложениями.
Также следует учесть, что для обеспечения компактности за основу субноутбуков берется материнская плата с максимальным числом интегрированных устройств – включая и видеокарту. Встроенный видеоадаптер справляется с выводом двухмерной графики, однако, для обработки трехмерной его производительности явно недостаточно. У подобных видеокарт отсутствует встроенная память, вместо нее используется системная, что также негативно сказывается на общей производительности.
Помимо вычислительной мощности, субноутбукам свойственны и проблемы с эргономикой – под дисплеем диагональю 9 дюймов сложно разместить большую клавиатуру, и зачастую пользователю приходится довольствоваться совсем миниатюрными клавишами. Однако, маленький размер может стать большой проблемой для людей с плохим зрением – разглядеть мелкие буквы на нем зачастую бывает непросто.
Средняя цена на субноутбуки значительно превышает стоимость обыкновенных ноутбуков, поэтому не каждый человек может приобрести это чудо мобильного компьютеростроения. Однако, несмотря на все недостатки, субноутбуки имеют много поклонников.

9 технологии позволяют получить следующие преимущества по сравнению с современными моделями. Их использование позволит принципиально повысить производительность, даст уменьшение размеров элементов схем и снизит потребляемую мощность.
Самый впечатляющий элемент оптического компьютера – это голографический экран. В отличие от современных электронно-лучевого или жидкокристаллического экранов, голографический экран может иметь произвольный размер, например, во всю стену. Он может быть плоским или объемным. Несмотря на то, что многие принципиальные вопросы на пути создания оптических компьютеров уже решены, построение мощного законченного работоспособного оптического компьютера все еще остается трудной технической проблемой, неразрешимой при нынешнем уровне науки и техники. Оптический компьютер размером с ноутбук даст обычному пользователю возможность разместить в нем едва ли не всю информацию о мире, при этом компьютер сможет решать задачи любой сложности, в том числе такие, с которыми сегодня едва справляются мощные серверы.
Оптический компьютер – это новая цифровая компьютерная система для обработки двоичных данных. Такой подход дает возможность в краткосрочной перспективе разработать технологии для коммерческого применения, поскольку оптические компоненты могут быть внедрены в стандартные компьютеры, сначала создавая гибридные системы, а впоследствии и полностью фотонные. Однако опто-электронные приборы теряют 30 % энергии на конвертацию электронов в фотоны и обратно. Это также замедляет передачу информации в опто-электронных повторителях. В полностью оптическом компьютере надобность преобразования сигнала из оптического в электронный и обратно полностью исчезнет.
Фундаментальным компонентом электронных компьютеров является управляемый электронный переключатель, которым чаще всего выступает транзистор. Для замены электронной логики оптической при одновременном сохранении существующей концептуальной логической схемотехники