Файл: Локальные и глобальные сети эвм основы компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей. Компьютерная сеть.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 527
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
8 продано более пяти миллионов этих компьютеров. В то же время компания
Microsoft начинает выпуск программного обеспечения для IBM PC.
Появляются клоны IBM PC, так называемые IBM PC совместимые, но все они, так или иначе, отражают стандарты, заложенные IBM. Появление клонов IBM PC способствовало росту промышленного производства персональных компьютеров.
В 1984 году компания Apple представила компьютер «Макинтош».
Операционная система «Макинтош» включала в себя графический интерфейс пользователя.
Компьютеры стали символом прогресса в ХХ веке. По мере того, как человеку понадобиться обрабатывать все большее количество информации, будут совершенствоваться и средства обработки.
Отметим, что деление периода развития цифровой техники на этапы связано, в основном, с переводом базовой системы элементов на новые технологии производства электронных компонентов.
Первое
поколение ЭВМ (1945-1955 гг.)
В основе базовой системы элементов этого поколения компьютеров лежали электронные лампы. Электронные лампы работали с напряжениями в десятки вольт и расходовали много энергии, кроме того, размер электронных ламп, по современным понятиям микроэлектроники, был огромным — несколько десятков кубических сантиметров.
Для построения вычислительной машины нужны были тысячи логических элементов, поэтому размер ламповых вычислительных машин по занимаемой площади составлял десятки квадратных метров, а потребляемая мощность колебалась в пределах от единиц до десятков и даже сотен киловатт. Скорость обработки информации в ламповых машинах колебалась от нескольких сотен до нескольких тысяч операций в секунду. Программированием для машин первого поколения велось в кодах.
9
1 ... 15 16 17 18 19 20 21 22 ... 27
Второе
поколение ЭВМ (1955-1965 гг.)
Новая элементная база для компьютеров на основе транзисторов.
Значительное уменьшение габаритов, снижение потребляемой мощности и стоимости позволило создавать архитектуры компьютера с большими функциональными возможностями, резко повысить быстродействие компьютеров до сотен тысяч и даже миллионов операций в секунду.
Увеличение производительности обеспечивалось как за счет более высокой скорости работы транзисторов по сравнению с электронными лампами, так и путем введения в состав вычислительной машины нескольких обрабатывающих устройств, работающих параллельно. Площадь, требуемая для размещения компьютера, снизилась до нескольких квадратных метров, предпринимались попытки изготавливать и настольные варианты. Снижение стоимости увеличило число потенциальных пользователей компьютеров.
Появились крупные фирмы по производству компьютеров широкого назначения: International Business Machines (IBM); Control Data Corporation
(CDC); Digital Equipment Corporation (DEC).
Для программирования используются алгоритмические языки.
Третье
поколение ЭВМ (1965-1980 гг.)
На основе ИС строились мини-ЭВМ, которые выполнялись в виде одной стойки и периферийных устройств. Мощность, потребляемая компьютером на
ИС, уменьшилась до сотен ватт.
Увеличение быстродействия узлов, построенных на
ИС, позволило довести быстродействие компьютеров до десятков миллионов операций в секунду.
Электронная промышленность приступила к массовому производству электронных компонентов на ИС, что позволило снизить их стоимость и резко уменьшить стоимость аппаратной составляющей компьютеров.
Используется многослойный печатный монтаж. Уменьшение стоимости привело к разработке и практической реализации мощных вычислительных
10 систем, использующих параллельную обработку: многопроцессорные и конвейерные вычислители.
Стал возможен доступ с удаленных терминалов.
Четвертое
поколение ЭВМ (с 1980-х годов)
Микроминиатюризация электронных устройств привела к появлению новой отрасли промышленности — микроэлектроники. Используя последние научно-техпические достижения физики, химии, кристаллографии, материаловедения и даже космонавтики (в невесомости можно получить полупроводниковые кристаллы очень высокой чистоты), добились размещения на одном кристалле размером несколько квадрратных миллиметров сначала сотен, затем тысяч и, наконец, миллионов транзисторов и других электронных компонентов.
Теперь полупроводниковая схема содержала уже не набор нескольких логических элементов, из которых строились затем функциональные узлы компьютера, а целиком функциональные узлы и, в первую очередь процессор, который, учитывая его размеры, получил название микропроцессор, устройства управления внешними устройствами — контроллеры внешних устройств. Такие интегральные схемы получили название сначала больших интегральных схем (БИС), а затем и сверхбольших интегральных схем (СБИС).
Итогом такого бурного развития микроэлектроники стало появление одноплатных ЭВМ, где на одной плате, размером несколько десятков квадратных сантиметров, размещались несколько СБИС, содержащих все функциональные блоки компьютера.
Одноплатные компьютеры встраивались в различные промышленные, медицинские и бытовые приборы для оперативной обработки информации и управления. Стоимость одноплатных компьютеров так упала, что появилась возможность их приобретения отдельными людьми. Такой возможностью воспользовались английские инженеры Стив Джобс и Стив Возняк. Используя выпускаемые
11 промышленностью функциональные узлы: плата микро-ЭВМ с процессором и памятью, клавиатура, дисплей, они собрали дешевую настольную вычислительную машину — микрокомпьютер. Его привлекательность для непрофессиональных пользователей заключалась в том, что это было готовое к употреблению устройство, содержащее все необходимое оборудование и программное обеспечение для работы. Этот микрокомпьютер получил название Apple и стал первым в мире персональным компьютером.
Персональными компьютерами, которые получили большое распространение на компьютерном рынке, заинтересовалась крупная компания, занимавшаяся выпуском мощных вычислительных систем — IBM, и решила наладить выпуск своей модели персонального компьютера.
Совместно с фирмой Intel, разработавшей микропроцессорный комплект, и фирмой Microsoft, которая оснастила компьютер операционной системой MS
DOS, IBM создала персональный компьютер IBM PC. Значительный потенциал фирмы IBM позволил в короткие сроки произвести огромное количество таких компьютеров. Их привлекательная для покупателей цена и некоторые новшества, например, больший, по сравнению с выпускавшимися в то время персональными компьютерами других фирм, объем оперативной памяти, позволили компьютеру IBM PC стать самой популярной
«персоналкой» в мире.
Пятое
поколение ЭВМ (конец 20-го века)
Началась разработка интеллектуальных компьютеров, пока не увенчавшаяся успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий.
Шестое
поколение ЭВМ (начало 21-го века)
Нейрокомпьютеры относятся к шестому поколению электронно- вычислительных машин.
Основная идея нейрокомпьютинга была
12 позаимствована из биологии. Нейрокомпьютеры состоят из множества работающих параллельно простых вычислительных элементов, которые называют нейронами. Нейроны образуют так называемые нейросети. Каждый нейрон выполняет довольно простые функции, но так как он связан в среднем с 1 - 10 тыс. других нейронов, такой коллектив успешно обеспечивает работу человеческого мозга. Именно по такому принципу построены нейрокомпьютеры.
Архитектура
вычислительных систем
Архитектура ЭВМ - концепция, определяющая модель, общую организационную структуру, выполняемые функции, взаимосвязь устройств, методы кодирования обрабатываемых данных в ЭВМ. Понятие архитектуры
ЭВМ является комплексным и включает в себя:
структурную схему ЭВМ;
средства и способы доступа к элементам структурной схемы
ЭВМ
организацию и разрядность интерфейсов ЭВМ;
набор и доступность регистров;
организацию и способы адресации памяти;
способы представления и форматы данных ЭВМ;
набор машинных команд;
форматы машинных команд;
обработку нештатных ситуаций (прерываний).
Таким образом, архитектура ЭВМ – это воплощенная в аппаратуре и базовых программных средствах основа для выполнения программируемого процесса обработки данных.
Современная
классификация ЭВМ
Существует несколько видов классификации ЭВМ. Наиболее значимыми являются классификации:
13
по степени универсальности;
по способам использования;
по степени производительности;
по особенностям архитектуры.
По
степени универсальности выделяют:
ЭВМ общего назначения (универсальные);
специализированные (встроенные) ЭВМ.
ЭВМ общего назначения могут использоваться для решения любых задач обработки данных.
Специализированные (встроенные) ЭВМ – это ЭВМ, предназначенные для решения ограниченного круга задач. Обычно специализированные ЭВМ используются для управления сложными техническими устройствами.
Каждая специализированная ЭВМ рассчитана на решение ограниченного круга задач и, как правило, не может использоваться вне того устройства, в которое встроена. Такие ЭВМ встраиваются в системы автоматического управления сложными устройствами или технологическими процессами на производстве, транспорте, связи, военном деле и т.д.; часто встраиваются в бытовые устройства.
По
способам использования выделяют: ЭВМ коллективного использования и ЭВМ индивидуального использования.
ЭВМ коллективного использования – это ЭВМ, предназначенные для обслуживания одновременной работы нескольких пользователей. ЭВМ коллективного использования обычно имеют существенно более высокую производительность, чем
ЭВМ индивидуального использования, и выступают в качестве серверов компьютерных сетей (сетевых серверов).
ЭВМ индивидуального использования - это ЭВМ, способные в каждый момент времени обеспечить эксплуатацию только со стороны единственного пользователя.
По
степени производительности различаются:
14
ЭВМ ординарной производительности;
ЭВМ высокой производительности;
ЭВМ сверхординарной производительности (супер-ЭВМ).
Деление по степени производительности является очень условным.
ЭВМ, которые несколько лет назад относились к классу ЭВМ высокой производительности, сегодня являются
ЭВМ ординарной производительности.
ЭВМ ординарной производительности - предназначены для решения рядовых задач индивидуальных пользователей или обслуживания малых компьютерных сетей. Массовые персональные компьютеры являются ЭВМ ординарной производительности.
ЭВМ высокой производительности - одно- или многопроцессорные
ЭВМ, предназначенные для обслуживания компьютерных сетей среднего и большого размера или индивидуального применения при решении задач повышенной сложности.
ЭВМ сверхординарной производительности
(супер-ЭВМ)
– многопроцессорные
ЭВМ, предназначенные для решения задач чрезвычайной сложности. Основными приложениями супер-ЭВМ являются обслуживание очень больших компьютерных сетей, моделирование ядерных реакций, исследование структуры ДНК, управление сложными военными и космическими объектами, криптография, метеорология.
Супер-ЭВМ имеют десятки, сотни и даже тысячи процессоров, ОЗУ до нескольких десятков Тбайтов, емкость ВЗУ до нескольких Пбайтов, обеспечивают возможность подключения большого числа внешних устройств, а их стоимость составляет от сотен тысяч до десятков миллионов долларов. Они практически всегда имеют уникальную архитектуру и проектируются по специальному заказу, часто применительно к использованию для решения определенного класса задач.
Производительность супер-ЭВМ уже измеряется в единицах терафлопс – 2 40
операций в секунду над числами с плавающей запятой.
15
С точки зрения производительности следует рассматривать не только отдельно взятые ЭВМ, но и их совместно функционирующие конгломераты.
Часто несколько ЭВМ объединяются в кластеры. Кластер - совокупность
ЭВМ, совместно используемых для обеспечения необходимой производительности при решении задач повышенной сложности.
Высокой производительности компьютерной системы можно достичь при совместном функционировании даже
ЭВМ ординарной производительности. Сложная задача разделяется на небольшие части, каждая часть решается на ЭВМ ординарной производительности, потом результаты решения объединяются (компьютерная графика в кинофильмах –
покадровая обработка, криптография). Но не все задачи можно разделить на такие части, некоторые задачи нужно решать в реальном масштабе времени.
Поэтому конгломераты ЭВМ малой и средней производительности в обозримом будущем не смогут заменить супер-ЭВМ.
По
особенностям архитектуры выделяются:
сетевые компьютеры;
мэйнфреймы;
мини-ЭВМ;
персональные ЭВМ (микро-ЭВМ);
портативные (мобильные) устройства.
Строгого определения указанных классов дать нельзя.
Мэйнфрейм
–
ЭВМ высокой или сверхординарной производительности, использующая один или несколько высокопроизводительных процессоров, обеспечивающая подключение большого числа внешних устройств и предназначенная для обслуживания большого числа пользователей при осуществлении ими сложной обработки больших объемов данных. Основные их характеристики:
один или несколько высокопроизводительных процессоров;
ОЗУ от нескольких до нескольких сотен Гбайтов;
16
высокопроизводительные каналы ввода-вывода;
емкость ВЗУ - до десятков Тбайтов;
допускают подключение сотен устройств ввода-вывода;
имеют стоимость от десятков тысяч до нескольких миллионов долларов;
почти всегда выступают в качестве ЭВМ коллективного пользования.
Основное назначение мэнфреймов на текущий момент – обслуживание больших компьютерных сетей. В США установлено более 40 тыс. мэйнфреймов, и в их базах данных хранится 70% информации крупных корпораций. В России используется порядка 5 тыс. мэйнфреймов.
Мини
-ЭВМ
–
ЭВМ высокой или сверхординарной производительности, использующая один или несколько высокопроизводительных процессоров, предназначенная для управления крупными компьютерными сетями или решения задач высокой сложности при индивидуальном использовании.
Чаще всего используются как серверы средних и больших сетей, но нередко применяются как индивидуально используемые ЭВМ для решения задач повышенной сложности. В последнем случае их часто называют высокопроизводительными рабочими станциями.
Под высокопроизводительными рабочими станциями обычно понимаются индивидуально используемые мини-ЭВМ, применяющие так называемые RISC-процессоры или разновидность операционной системы
Unix. В последнее время многие производители высокопроизводительных станций все чаще начинают использовать СISC-процессоры Intel и ОС
Windows NT/2000.
Высокопроизводительные рабочие станции обычно используются для решения сложных инженерных задач (автоматизированное проектирование), научных и экономических задач, требующих большого объема вычислений, в компьютерном дизайне, в кинематографии и т.д.
Грань между