Классификация технических средств обработки информации

 

Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков, рис. 3.2.:

· по принципу действия;

· по поколениям;

· по степени универсальности;

· по степени производительности;

· по особенностям архитектуры;

· по способу использования.

 

ЭВМ (компьютеры)

Принцип действия	Аналоговые
Цифровые
Гибридные

 

Поколение	Первое
Второе
Третье
Четвертое
Пятое
Будущее

 

Степень универсальности	Универсальные (общего назначения)
Специализированные
Проблемно-ориентированные

 

Степень производительности	Ординарной
Высокой
Сверхординарной

 

Особенности архитектуры	Суперкомпьютеры
Большие компьютеры
Малые компьютеры
Микрокомпьютеры
Персональные компьютеры
Мобильные, портативные и карманные
Встраиваемые микропроцессоры

 

Способ использования	Индивидуального
Коллективного

Рис. 3.2. Классификация ЭВМ

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые, цифровые, гибридные.

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают.

Цифровые вычислительные машины – это вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, то есть цифровой форме.

Аналоговые вычислительные машины – это вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

Гибридные вычислительные машины – это вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой и в аналоговой форме.

По принципу степень универсальности вычислительные машины руктивной и программной направленностью компьютера и подразделяются на: универсальные (общего назначения), специализированные, проблемно-ориентированные.

Универсальные (общего назначения) компьютеры предназначены для решения разнообразных по реализуемым алгоритмам задач (экономических, информационно-поисковых, научно-технических и др.). Характерными особенностями машин являются высокая производительность, огромный объем оперативной и внешней памяти, большое разнообразие выполняемых арифметических, логических и специальных операций, развитая система ввода-вывода информации с многообразным видом внешних устройств.

Специализированные компьютеры предназначены для решения сравнительно узкого класса задач или реализации строго регламентированной группы функций. Для этих компьютеров характерны строгая специализация структуры и наличие специального программного обеспечения. Сфера применения машин: управление техническими устройствами; маршрутизация потоков данных и согласование работы узлов компьютерных сетей и т.д. В последние годы такие компьютеры начинают встраиваться в устройства бытовой техники.

Проблемно-ориентированные компьютеры занимают промежуточное положение среди машин названных групп. Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами, обрабатывают относительно небольшие объемы данных по несложным алгоритмам. Они обладают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами, аппаратными и программными ресурсами.

По показателю степени производительности компьютеры подразделяются на три класса: ординарной, высокой и сверхординарной производительности.

Деление машин по этому признаку довольно условное. Электронно-вычислительные машины, которые сейчас относятся к классу высокой производительности, через несколько лет вполне могут оказаться в классе ординарной производительности.

На сегодняшний момент к компьютерам ординарной производительности относятся массовые персональные компьютеры. Обладая тем не менее высокими техническими характеристиками быстродействия и объема памяти, они служат для решения несложных задач индивидуальных пользователей или работают в составе небольших компьютерных сетей.

Компьютеры высокой производительности - это одно- или многопроцессорные машины, предназначенные для индивидуального применения при решении задач повышенной сложности либо при обслуживании локальных или региональных компьютерных сетей.

К компьютерам сверхординарной (сверхвысокой) производительности относят многопроцессорные машины или многомашинные вычислительные комплексы, целью эксплуатации которых является решение задач большой сложности (метеорология, управление космическими объектами, моделирование микро- и макроэкономических процессов, обслуживание больших компьютерных сетей и др.).

По особенностям архитектурны компьютеры можно подразделить на шесть групп машин, расположенных по производительности – суперкомпьютеры (суперЭВМ), большие компьютеры (мэйнфреймы), малые компьютеры (миниЭВМ), микрокомпьютеры, персональные компьютеры, мобильные компьютеры.

Суперкомпьютеры (суперЭВМ) – это мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду. В суперЭВМ применяются идеи массового параллелизма, когда данные одновременно обрабатывают сотни или тысячи процессоров.

Областью применения суперкомпьютеров являются крупномасштабные задачи, требующие больших объемов вычислений и моделирования. Особенно эффективны суперкомпьютеры для решения задач проектирования и масштабного анализа экономических процессов.

Большие компьютеры (мэйнфреймы) – это многопользовательские машины с центральной обработкой, высокой или сверхординарной производительностью, обеспечивающие подключение нескольких сотен внешних устройств, с большими возможностями для работы с базами данных и различными формами удаленного доступа.

Емкость оперативной памяти мэйнфреймов составляет до нескольких сотен гигабайтов, емкость внешней памяти - до десятков терабайтов.

В настоящий момент основным назначением больших ЭВМ является решение корпоративных задач в системах управления крупными комплексами - фирмами, корпорациями, аэропортами, банками, а также в научно-исследовательских центрах, органах государственного управления и для обслуживания больших компьютерных сетей.

Малые компьютеры (миниЭВМ) – это машины высокой, или сверхординарной производительности с одним или несколькими высокопроизводительными процессорами. Основные назначения машины - решение задач высокой сложности при индивидуальном использовании, а также управление крупными компьютерными сетями в виде серверов.

К основным характеристикам мини-ЭВМ относятся: многопроцессорность с большой интеграцией элементов; емкость памяти в несколько сотен гигабайтов; возможность подключения до нескольких сотен внешних устройств ввода-вывода.

Наряду с использованием миниЭВМ для управления технологическими процессами, они применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

Микрокомпьютеры очень многочисленны и разнообразны, среди них можно выделить несколько подклассов:

· многопользовательские микрокомпьютеры – это мощные микрокомпьютеры, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям;

· компьютеры – однопользовательские микрокомпьютеры, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения;

· рабочие станции – представляют собой однопользовательские микрокомпьютеры для работы в вычислительных сетях, часто специализированные для выполнения определенных видов работ;

· серверы – многопользовательские мощные микрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех рабочих станций сети;

· сетевые компьютеры – упрощенные микрокомпьютеры обеспечивающие работу в сети и доступ к сетевым ресурсам.

По способу применения выделяют компьютеры: коллективного пользования и индивидуального пользования.

Компьютерами коллективного пользования считаются такие, которые могут одновременно обслуживать работу нескольких пользователей. Обычно они имеют высокую производительность, могут работать в режиме разделения времени. Примером таких машин являются серверы компьютерных сетей или многопроцессорные мэйнфреймы.

Компьютеры индивидуального пользования в каждый момент времени может эксплуатироваться лишь одним пользователем. Примером являются ноутбуки и "компьютеры на ладони".

Персональные компьютеры

 

Персональные компьютеры (ПК) - относятся к классу микрокомпьютеров, но в виду их массовой распространенности заслуживают особого внимания.

Персональный компьютер должен обладать такими качествами:

· малая стоимость ПК, находящаяся в пределах доступности для индивидуального пользователя;

· гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптируемость к разнообразному применению в сфере управления, науки, образования, в быту;

· дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обуславливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

· высокая надежность работы.

Среди современных ПК в первую очередь необходимо отметить персональные компьютеры американской фирмы IBM (International Business Machine Corporation), первые модели которой появились в 1981 году.

В настоящее время мировой парк компьютеров составляет около миллиарда штук, из них около 90% - это персональные компьютеры. Самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IBM PC с микропроцессором Pentium III и 4.

Обобщенные характеристики современных персональных компьютеров приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2