Заблуждение о том, что ЭВМ и компьютер – это «две большие разницы. Реферат по информатике: "История развития компьютерной техники"

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники.

Компьютер – «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Принципиальное отличие компьютеров от арифмометров и других счетных устройств состоит в том, что арифмометры могут выполнять лишь отдельные операции (сложение, вычитание и т.д.), а компьютеры позволяют производить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной инструкции – программе. Кроме того для хранения данных компьютеры содержат память.

История компьютера тесным образом связана с попытками человека облегчить автоматизировать большие объёмы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счётное устройство-абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчёты. В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шаль де Кальмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял своё место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены ещё в 1833 английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчётов, где предугадал устройства современного компьютера, а также его задачи. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты-листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты использовались в текстильной промышленности. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путём.

Идеи Бэббиджа стали реально выполняться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счётную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение Холлерита было использовано в 11-ой американской переписи населения. Работу, которую 500 сотрудников выполняли в течении семи лет, Холлерит с 43 помощниками на 43 табуляторах выполнил за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит создал фирму COMPUTING TOBULATING RECORDING COMPANY, которая стала основой для будущей компании IBM (International Business Machines Corporation), внёсшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

В 40-х годах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Беббиджа. Так, в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM Говарт Эйкен создал компьютер под названием “Марк – 1”, который работал на базе электромеханических реле. Это был монстр весом в 35 тонн.

«Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длинной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды.

Но электромеханические реле работали недостаточно быстро, поэтому в это же время группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAK на основе электронных ламп, который работал в тысячу раз быстрее, чем “Марк – 1”. Её вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду.

В 1945 году к работе был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. В своем докладе фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров.

И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман:

Принцип программного управления . Обработка данных производится в соответствии с заранее составленной программой.

Принцип дискретности представления и преобразования информации . Информация в ЗУ представляется в виде двоичных слов, а работа машины состоит из последовательности отдельных действий.

Принцип адресности . Для обозначения слов, хранящихся в памяти используются адреса – тоже двоичные слова, обозначающие номера соответствующих ячеек памяти.

Принцип единства команд и данных (операндов). Одно и то же машинное слово может являться и командой и операндом. Выполняемая словом функция зависит от того, где оно размещается управляющей программой.

Принцип обратной связи . При получении определенных сигналов порядок выполнения команд может быть изменен.

Машины на электронных лампах работали существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили использовать изобретённые ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы-транзисторы. Использование транзисторов в качестве элементной базы компьютеров позволило во много раз уменьшить размеры ЭВМ. Так, если компьютеры, созданные на основе электронных ламп занимали огромные залы, то первый мини-компьютер, выпущенный фирмой Digital Equpment в 1965 г. был размером с холодильник.

Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объём информации.

В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы),в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.

К началу 1960-х годов компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчётов, решения оборонных задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность и дороговизна обслуживания больших вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 американской фирме DIGITAL EQUIPMENT выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

В 1970 году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру. Сотрудник компании INTEL Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Интегральная схема была аналогична по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, размер которого не превышал 3 см.

В 1974 г. сразу несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя.

Важный вклад в развитие компьютеров был сделан фирмой IBM. В 1981 г. IBM выпустила компьютер IBM PC, в основу конструкции которого был заложен принцип открытой архитектуры. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Это привело к тому, что многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры совместимые с IBM PC. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами. Конкуренция производителей IBM PC-совместимых компьютеров привела к удешевлению и стремительному улучшению их характеристик, росту популярности IBM PC-совместимых компьютеров.

Несмотря на то, что IBM PC-совместимые персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их возможности по обработке информации все же ограничены и не во всех ситуациях их применение оправдано. Помимо IBM PC-совместимых персональных компьютеров существуют:

Супер-ЭВМ – это компьютеры, предназначенные для решения задач, требующих громадных объемов вычислений. Основные потребители супер-ЭВМ – военные, метеорологи, геологи и многие прочие ученые.

Мэйнфреймы или большие ЭВМ, созданные для обработки больших объемов информации. Отличаются исключительной надежностью, высоким быстродействием и очень большой пропускной способностью каналов ввода-вывода. К ним могут подключаться тысячи терминалов.

Мини-ЭВМ – это компьютеры, занимающие промежуточное положение между персональными компьютерами и мэйнфреймами.

Компьютеры типа Macintosh – это единственный сколько-либо распространенный вид персональных компьютеров, не совместимый с IBM PC.

Карманные компьютеры или личные электронные помощники – это небольшие компьютеры весом около 300-500 грамм.

Бытовые компьютеры , которые встроены в различные бытовые приборы и устройства, например, стиральную машину и т.д.

Электронная вычислительная машина - это комплекс технических и программных средств, предназначенные для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ.

Структура - это совокупность элементов и их связей. Различают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств.

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ.

Детализацией архитектурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники. Инженеры - схемотехники проектируют отдельные технические устройства и разрабатывают методы их сопряжения друг с другом. Системные программисты создают программы управления техническими средствами, информационного взаимодействия между уровнями, организации вычислительного процесса. Программисты-прикладники разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ и необходимый сервис при решении ими своих задач.

Структуру ЭВМ определяет следующая группа характеристик:

· технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности эксплуатации т.д.);

· характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; возможность расширения состава технических и программных средств; возможность изменения структуры;

· состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная система или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации программирования).

К основным характеристикам ЭВМ относятся:

Быстродействие это число команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду.

Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, не обеспечивает достоверных оценок. Очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику производительность.

Производительность это объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени.

Применяются также относительные характеристики производительности. Фирма Intel для оценки процессоров предложила тест, получивший название индекс iCOMP (Intel ComparativeMicroprocessor Performance). При его определении учитываются четыре главных аспекта производительности: работа с целыми числами, с плавающей запятой, графикой и видео. Данные имеют 16- и 32-разрядной представление. Каждый из восьми параметров при вычислении участвует со своим весовым коэффициентом, определяемым по усредненному соотношению между этими операциями в реальных задачах. По индексу iCOMP ПМ Pentium 100 имеет значение 810, а Pentium 133-1000.

Емкость запоминающих устройств. Емкость памяти измеряется количеством структурных единиц информации, которое может одновременно находится в памяти. Этот показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.

Наименьшей структурной единицей информации является бит - одна двоичная цифра. Как правило, емкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения - байтах (байт равен восьми битам). Следующими единицами измерения служат 1 Кбайт = 210 = 1024 байта, 1 Мбайт = 210 Кбайта = 220 байта, 1 Гбайт =210 Мбайта = 220 Кбайта = 230 байта.

Емкость оперативной памяти (ОЗУ) и емкость внешней памяти (ВЗУ) характеризуются отдельно. Этот показатель очень важен для определения, какие программные пакеты и их приложения могут одновременно обрабатываться в машине.

Надежность это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени (стандарт ISO (Международная организация стандартов) 2382/14-78).

Высокая надежность ЭВМ закладывается в процессе ее производства. Применение сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) резко сокращают число используемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с другом. Модульный принцип построения позволяет легко проверять и контролировать работу всех устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей.

Точность это возможность различать почти равные значения (стандарт ISO - 2382/2-76).

Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными единицами представления информации (байтом, словом, двойным словом).

Достоверность это свойство информации быть правильно воспринятой.

Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения эталонных задач и повторных расчетов. В особо ответственных случаях проводятся контрольные решения на других ЭВМ и сравнение результатов.

Возможна следующая классификация ЭВМ:

– ЭВМ по принципу действия;

– ЭВМ по этапам создания;

– ЭВМ по назначению;

– ЭВМ по размерам и функциональным возможностям.

Классификация ЭВМ по принципу действия. Электронная вычислительная машина, компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса:

аналоговые (АВМ),

цифровые (ЦВМ)

гибридные (ГВМ).

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

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). АВМ 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:

1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронно-вакуумных лампах;

2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных микросхемах с малой и средней степенью интеграции (сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе);

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 поколения: оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Каждое следующие 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

– специализированные.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных 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.

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.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого крута 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 на:

· сверхбольшие (суперЭВМ),

· большие (Mainframe),

· сверхмалые (микроЭВМ).

Персональные компьютеры можно классифицировать по типоразмерам . Так, различают настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (palmtop) модели. Совсем недавно появились устройства, сочетающие возможности карманных персональных компьютеров и устройств мобильной связи. По-английски они называются РDА, Personal Digital Assistant. Пользуясь тем, что в русском языке за ними пока не закрепилось какое-либо название, их можно называть мобильными вычислительными устройствами (МВУ).

Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.

Портативные модели удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Особая привлекательность портативных компьютеров связана с тем, что их можно использовать в качестве средства связи. Подключив такой компьютер к телефонной сети, можно из любой географической точки установить обмен данными между ним и центральным компьютером своей организации. Так производят обмен сообщениями, передачу приказов и распоряжений, получение коммерческих данных, докладов и отчетов. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры не очень удобны, но их можно подключать к настольным компьютерам, используемым стационарно.

Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ,

Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи (сотовых радиотелефонов). Их отличительная особенность - возможность мобильной работы с Интернетом, а в ближайшем будущем и возможность приема телевизионных передач. Дополнительно МВУ комплектуют средствами связи по инфракрасному лучу, благодаря которым эти карманные устройства могут обмениваться данными с настольными ПК и друг с другом.

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.

Классификация по уровню специализации. По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами.

Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Компьютеры, интегрированные в бытовую технику, например в стиральные машины, СВЧ-плиты и видеомагнитофоны, тоже относятся к специализированным. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию расхода топлива объекта в зависимости от конкретных условий движения). Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют При подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами.

Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использование специализированных систем все-таки эффективнее. Критерием оценки эффективности выступает отношение производительности оборудования к величине его стоимости.

Классификация по совместимости. В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными.

Аппаратная совместимость . По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы: 1ВМ РС и Аррlе Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам - понижает.

Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.

Классификация по типу используемого процессора . Процессор - основной компонент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный блок, а в персональных компьютерах - специальная микросхема, которая выполняет все вычисления. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора. Тип используемого процессора в значительной (хотя и не в полной) мере характеризует технические свойства компьютера.

Классификация по назначению - один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.

Большие ЭВМ – э то самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainfram ). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет до многих десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

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 100кв.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.

Основные направления эффективного применения мэйнфреймов - это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление - использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных.

Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой - избыточностью ресурсов больших ЭВМ 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 - микро ЭВМ.

Центральный процессор

Рис. Структура современного вычислительного центра на базе большой ЭВМ

Классификация микроЭВМ:

· универсальные (многопользовательские, однопользовательские (персональные))

· специализированные (многопользовательские (серверы), однопользовательские (рабочие станции))

Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микро ЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

Функциональные возможности ЭВМ обуславливают 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

К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду.

Несмотря на широкое распространение персональных компьютеров, значение больших ЭВМ не снижается. Из-за высокой стоимости их обслуживания при работе больших ЭВМ принято планировать и учитывать каждую минуту. Для экономии времени работы больших ЭВМ малопроизводительные операции ввода, вывода и первичной подготовки данных выполняют с помощью персональной техники. Подготовленные данные передают на большую ЭВМ для выполнения наиболее ресурсоемких операций.

Центральный процессор - основной блок ЭВМ, в котором непосредственно и происходит обработка данных и вычисление результатов. Обычно центральный процессор представляет собой несколько стоек аппаратуры и размещается в отдельном помещении, в котором соблюдаются повышенные требования по температуре, влажности, защищенности от электромагнитных помех, пыли и дыма.

Группа системного программирования занимается разработкой, отладкой и внедрением программного обеспечения, необходимого для функционирования самой вычислительной системы. Работников этой группы называют системными программистами. Они должны хорошо знать техническое устройство всех компонентов ЭВМ, поскольку их программы предназначены в первую очередь для управления физическими устройствами. Системные программы обеспечивают взаимодействие программ более высокого уровня с оборудованием, то есть группа системного программирования обеспечивает программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы.

Группа прикладного программирования занимается созданием программ для выполнения конкретных операций с данными. Работников этой группы называют прикладными программистами. В отличие от системных программистов им не надо знать техническое устройство компонентов ЭВМ, поскольку их программы работают не с устройствами, а с программами, подготовленными системными программистами. С другой стороны, с их программами работают пользователи, то есть конкретные исполнители работ. Поэтому можно говорить о том, что группа прикладного программирования обеспечивает пользовательский интерфейс вычислительной системы.

Группа подготовки данных занимается подготовкой данных, с которыми будут работать программы, созданные прикладными программистами. Во многих случаях сотрудники этой группы сами вводят данные с помощью клавиатуры, но они могут выполнять и преобразование готовых данных из одного вида в другой. Так, например, они могут получать иллюстрации, нарисованные художниками на бумаге, и преобразовывать их в электронный вид с помощью специальных устройств, называемых сканерами.

Группа технического обеспечения занимается техническим обслуживанием всей вычислительной системы, ремонтом и наладкой устройств, а также подключением новых устройств, необходимых для работы прочих подразделений.

Группа информационного обеспечения обеспечивает технической информацией все прочие подразделения вычислительного центра по их заказу. Эта же группа создает и хранит архивы ранее разработанных программ и накопленных данных. Такие архивы называют библиотеками программ или банками данных.

Отдел выдачи данных получает данные от центрального процессора и преобразует их в форму, удобную для заказчика. Здесь информация распечатывается на печатающих устройствах (принтерах) или отображается на экранах дисплеев.

Большие ЭВМ отличаются высокой стоимостью оборудования и обслуживания, поэтому работа таких суперкомпьютеров организована по непрерывному циклу. Наиболее трудоемкие и продолжительные вычисления планируют на ночные часы, когда количество обслуживающего персонала минимально. В дневное время ЭВМ исполняет менее трудоемкие, но более многочисленные задачи. При этом для повышения эффективности компьютер работает одновременно с несколькими задачами и, соответственно, с несколькими пользователями. Он поочередно переключается с одной задачи на другую и делает это настолько быстро и часто, что у каждого пользователя создается впечатление, будто компьютер работает только с ним. Такое распределение ресурсов вычислительной системы носит название принципа разделения времени.

Мини-ЭВМ – от больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями, банками и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.

На промышленных предприятиях мини-ЭВМ управляют производственными процессами, но могут сочетать управление производством с другими задачами. Например, они могут помогать экономистам в осуществлении контроля себестоимости продукции, нормировщикам в оптимизации времени технологических операций, конструкторам в автоматизации проектирования станочных приспособлений, бухгалтерии в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.

Микро-ЭВМ – компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких-человек. В число сотрудников вычислительной лаборатории обязательно входят программисты, хотя напрямую разработкой программ они не занимаются. Необходимые системные программы обычно покупают вместе с компьютером, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям.

Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретенного или заказанного программного обеспечения, выполняют его доводку и настройку, согласовывают его работу с другими программами и устройствами компьютера. Хотя программисты этой категории и не разрабатывают системные и прикладные программы, они могут вносить в них изменения, создавать или изменять отдельные фрагменты. Это требует высокой квалификации и универсальных знаний. Программисты, обслуживающие микро-ЭВМ, часто сочетают в себе качества системных и прикладных программистов одновременно.

Несмотря на относительно невысокую производительность по сравнению с большими ЭВМ, микро-ЭВМ находят применение и в крупных вычислительных центрах. Там им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла использовать дорогие суперкомпьютеры.

Персональные компьютеры (ПК) – эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer , РС) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности должен иметь следующие характеристики:

· малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

· гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

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

· высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

За рубежом распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IВМ РС с микропроцессорами Рentium и Pentium Pro.

Отечественная промышленность (страны СНГ) выпускала DЕС –совместимые (диалоговые вычислительные ДВК-1 - ДВК- 4 на основе Электроники МС-1201, Электроники 85, Электроники 32 и др.) и IВМ РС-совместимые (ЕС1840 - ЕС1842, ЕС1845, ЕС1849, ЕС1861, Искра1030, Искра 4816, Нейрон И9.66 и др.) компьютеры. Сейчас подавляющее большинство отечественных персональных компьютеров собирается из импортных комплектующих и относится к IBM РС- совместимым.

Персональные компьютеры можно классифицировать по ряду признаков.

По поколениям персональные компьютеры делятся следующим образом:

· ПК 1-го поколения - используют 8-битные микропроцессоры;

· ПК 2-го поколения - используют 16-битные микропроцессоры;

· ПК 3-го поколения -используют 32-битные микропроцессоры;

· ПК 4-го поколения - используют 64-битные микропроцессоры.

· ПК 5-го поколения – используют 128-битные микропроцессоры.

Особенно широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995 г. в связи с бурным развитием Интернета. Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры являются также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях ограниченной трудозанятости.

До последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК. Бытовые модели, как правило, имели меньшую производительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требовалось для профессиональных моделей. В связи с достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стерлись, и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессиональные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения мультимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых устройств. Под термином мультимедиа подразумевается сочетание нескольких видов данных в одном документе (текстовые, графические, музыкальные и видеоданные) или совокупность устройств для воспроизведения этого комплекса данных.

Начиная с 1999 г. в области персональных компьютеров начал действовать международный сертификационный стандарт - спецификация РС99. Он регламентирует принципы классификации персональных компьютеров и оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Новый стандарт устанавливает следующие категории персональных компьютеров:

Сonsumer РС (массовый ПК);

Оffice РС (деловой ПК);

Мobi1е РС (портативный ПК);

Workstation РС (рабочая станция);

Entertaimemt РС (развлекательный ПК).

Согласно спецификации РС99 большинство персональных компьютеров, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа, то есть средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК – к средствам воспроизведения графики и звука.

Таким образом, в заключение можно сказать следующее. На настоящий момент существует множество систем и методов, принципов и оснований классификации ЭВМ. В данной работе были приведены наиболее распространенные классификации ЭВМ.

Таким образом, ЭВМ классифицируются по назначению (большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, персональные компьютеры), по уровню специализации (универсальные и специализированные), по типоразмерам (настольные, портативные, карманные, мобильные), по совместимости, по типу используемого процессора и др. Четких границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.

Наиболее ранним методов классификация является классификация ЭВМ по назначению.

Наиболее распространенным видом ЭВМ являются персональные компьютеры, подразделяющиеся на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.

Деление компьютерной техники на поколения - весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа: офисные (универсальные); специальные.

Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.

Специальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.

2. Шифратор, Дешифратор

Шифратором , или кодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входам шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача активного логического сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал преобразуется на выходе шифратора в двоичный код. Согласно сказанному, если шифратор имеетn выходов, число его входов должно быть не более чем 2 n . Шифратор, имеющий 2 n входов и n выходов, называется полным . Если число входов шифратора меньше 2 n , он называется неполным .

Рассмотрим работу шифратора на примере преобразователя десятичных чисел от 0 до 9 в двоично-десятичный код. Таблица истинности, соответствующая этому случаю, имеет вид

Так как число входов данного устройства меньше 2 n = 16, имеем неполный шифратор. Используя таблицу для Q 3 , Q 2 , Q 1 и Q 0 , можно записать следующие выражения:

Полученная система ФАЛ характеризует работу шифратора. Логическая схема устройства, соответствующая системе приведена на рисунке ниже .

Похожая информация.

Эта статья о происхождении и значении терминов ЭВМ, компьютер и computer ; в ней раскрываются классификационные отношения между терминами: computer , вычислительная машина, аналоговая вычислительная машина (АВМ), цифровая вычислительная машина (ЦВМ), электронная цифровая вычислительная машина (ЭЦВМ), программируемая электронная цифровая вычислительная машина, универсальная программируемая электронная цифровая вычислительная машина (ЭВМ), персональный компьютер (ПК, ПЭВМ), стационарный персональный компьютер, носимый персональный компьютер, и пр.; в статье объясняется отличие ЭВМ от прочих вычислительных машин.

Сокращения

Вспоминая сокращение и перевод, получаем:

ЭВМ - это электронно-вычислительная машина,

Компьютер - computer - э то вычислитель.

Другими словами, и то, и другое является вычислителем. Первый термин лишь подчеркивает, что вычислитель является (а) машиной, а не человеком, и (б) электронной машиной, а не механической, к примеру, он не является арифмометром. Второй термин таких уточнений в себе не несёт.

Происхождение, значение и сопоставление

Слово computer появилось в английском литературном языке в начале XVII века , правда, тогда оно означало "человек, занимающийся вычислениями". В конце девятнадцатого века у этого слова появилось второе значение "машина-вычислитель", но лишь в середине XX века второе значение "машина-вычислитель" вытеснило первое. И теперь computer означает в английском языке любую вычислительную машину: аналоговую, цифровую, гибридную и др.

Слово ЭВМ (точнее, ЭСМ, электронная счётная машина) появилось в СССР в сороковых годах XX века, т. е. в то же самое время, когда за словом computer в английском языке закрепилось значение машины-вычислителя. Однако с самого начала сокращение ЭВМ подразумевало не любую машину, а электронную.

В те годы «железный занавес» разделял не только государства, но и лексиконы народов , поэтому до конца 80-х в русском языке употреблялось только слово ЭВМ, которым с разными приставками обозначали и «большие» ЭВМ, и мини-, и микро-ЭВМ.

После перестройки в СССР начались массовые поставки персональных ЭВМ (т. е. personal computers ); вместе с поставками в русском языке укоренилось слово «компьютер». Поэтому в нашем быту - но не в науке и технике - «компьютер» означает всего лишь «персональный компьютер». В отличие от бытового языка, в современном научном, юридическом и техническом русском языке ЭВМ и компьютер - одно и то же.

ЭВМ и компьютер - это машина-вычислитель, которая отличается от прочих вычислителей:

Дискретными (цифровыми) вычислительными блоками, а не аналоговыми;

Электронным (не механическим) устройством вычислительных блоков;

Автоматической обработкой данных по заданной программе;

Универсальностью назначения;

Сменой программ.

Дискретность вычислителя означает, что операндами в вычислительных операциях являются числа, состоящие, естественно, из цифр, поэтому второе название дискретного вычислителя "цифровой".

Электронное устройство вычислительных блоков подразумевает, что основные арифметические и логические блоки вычислителя состоят из электронных компонентов (вакуумных ламп, транзисторов, микросхем и т. п.). В частности, вычислитель на основе реле, т. е. на основе электротехнических, а не электронных компонент, сделанный Конрадом Цузе в 1941 году, сегодня компьютером по-русски не называют, но в английском предложении его упомянут как computer .

Автоматическая обработка данных предполагает невмешательство человека в обработку, пока она не завершится. Разумеется также, что обработка достаточно «длинная», т. е. состоит из нескольких операций, иначе нет смысла устраивать автоматическую обработку. Переключение с одной операции на следующую управляется программой, а не человеком.

Универсальность назначения понимается в каждую эпоху по-своему, сообразно человеческой фантазии и возможностям технических средств. В сороковых годах универсальность компьютера заключалась в том, что результатом работы его программ были разнообразные математические расчеты: баллистические, аэродинамические и т. п. В пятидесятых и шестидесятых программы универсального компьютера должны были уметь делать еще и научные, экономические, финансовые расчеты, управлять сложными технологическими процессами. В семидесятых, помимо уже упомянутого, - планировать перевозки, резервировать билеты на транспорт, пересылать электронную почту; в восьмидесятые годы - показывать картинки, помогать проектировать здания, электронные приборы, а в девяностых - играть и развлекать.

Сегодня программы универсального компьютера должны, по-прежнему, уметь делать любые расчеты, проводить численное моделирование физических процессов, раскодировать ДНК, обрабатывать картинки, географические карты, тексты, показывать кино, проигрывать музыку и пр. Все только что перечисленные возможности программ являются внешними проявлениями внутренних способностей компьютера. Само собой разумеется, что внешние проявления основаны на внутренних способностях алгебраических, арифметических и логических блоков, которые остаются по-прежнему исключительно вычислительными. Других внутренних способностей у компьютера просто нет.

Неуниверсальный, специализированный вычислитель и его программы умеют делать что-нибудь одно: либо обрабатывать картинки, либо прокладывать маршрут по географической карте, либо показывать кино. Специализированный вычислитель называют контроллером. Контроллерами, а не компьютерами являются вычислители, встроенные в коммуникаторы, навигаторы, видеорегистраторы, стиральные машины и прочие бытовые приборы. Контроллеры, встроенные в движущиеся механизмы (самолеты, автомобили, танки), называют бортовыми.

Смена программ в ЭВМ означает, что её владелец, а не производитель, может легко выбрать для исполнения любую из установленных на ЭВМ программ или установить новую программу, которая появилась даже позже, чем была выпущена эта ЭВМ.

Классификационные отношения

Прародительницами всех ЭВМ можно считать вычислительные машины, которые бывают трех типов: аналоговые, дискретные или цифровые, гибридные. Цифровые вычислительные машины могут быть механическими (арифмометр), электротехническими (машина Конрада Цузе на реле), электронными. Последние и называются ЭВМ или компьютерами. Еще раз стоит отметить, что в английском языке словом computer называют любые вычислительные машины.

На классификационной схеме (Рисунок 1) достаточно полно показана та ветвь вычислительных машин, которая ведёт от вычислительных машин к ЭВМ и их разновидностям. Прочие классификационные ветви не полны. На схеме также показано место нескольких английских понятий.

На схеме достаточно полно показана (и выделена цветом) только ветвь ЭВМ.

Рисунок 1 - ЭВМ = компьютер = разновидность вычислительных машин

Эта схема задумана , чтобы показать, в первую очередь:

Место ЭВМ в семействе вычислительных машин;

Классификационную равнозначность терминов «ЭВМ» и «компьютер»;

Деление персональных компьютеров на два вида: стационарные (например, настольные) и носимые (например, ноутбуки и планшеты).

Возможно, что после появления и массового распространения оптических или биологических вычислительных машин термин "компьютер" станет по значению гораздо шире термина "электронная вычислительная машина". Возможно, что тогда появится термин "оптическая вычислительная машина, ОВМ" или, скорее, "оптический компьютер". Тогда изменится классификационная схема.

Кстати, производные понятия: ПЭВМ (" персональная ЭВМ" ) и " персональный компьютер" сошлись в русском бытовом языке гораздо ближе между собой, чем исходные.

Слова ЭВМ и компьютер нельзя противопоставлять. В современном русском языке в научном, юридическом и техническом смыслах они означают одно и то же.

Когда в быту говорят «компьютер», то чаще имеют в виду «персональный компьютер» только потому, что с другими ЭВМ мало знакомы.

Слово «компьютер» постепенно вытесняет слово «ЭВМ». Возможно, что вскоре термин "компьютер" будет означать не только электронную (возможно, что вообще не электронную), а оптическую или биологическую основу вычислительной машины, то есть станет по значению гораздо шире термина "электронная вычислительная машина". Тогда понятия ЭВМ и компьютер разойдутся в значениях.

1 От железного занавеса, впрочем, была кое-какая польза. Изоляция заставляла переводчиков переводить иноязычные термины на русский язык, а не просто пытаться произнести их на русский лад. К примеру, недавно я обнаружил в научной книге 60-х годов перевод слова gadget ; он звучал как «штуковина». 2 Этот замысел оправдывает некоторую эклектичность схемы, которая получилась из-за смешения нескольких классификационных признаков. 1 . Wikipedia. http://en.wikipedia.org/wiki/Computer .

Компьютер (от английского computer — вычислитель) - это программируемое электронно-вычислительное устройство, предназначенное для хранения и передачи информации, а также обработки данных. То есть компьютер представляет собой комплекс программно-управляемых электронных устройств.

Термин «персональный компьюте р» - синоним аббревиатуры «ЭВМ » (электронная вычислительная машина). Когда появились персональные компьютеры, термин ЭВМ вскоре вышел из употребления, будучи замененным термином «компьютер», «PC » или «ПК ».

Компьютер может при помощи вычислений производить обработку информации по определенному алгоритму. Помимо этого, программное обеспечение позволяет компьютеру хранить, принимать и искать информацию, а также выводить ее на различные устройства ввода. Название компьютеров произошло от их основной функции - вычислений, но сегодня помимо вычислений компьютеры используют для обработки информации, а также для игр.

Схему компьютера предложил в1949 году математик Джон фон Нейман, и с тех пор принцип устройства почти не изменился.

По принципам фон Неймана компьютер должен состоять из следующих устройств:

арифметическо-логическое устройство, которое выполняет логические и арифметические операции;

запоминающее устройство для хранения данных;

устройство управления, организующее процесс выполнения программ;

устройства ввода-вывода информации.

Компьютерная память должна состоять из определенного числа пронумерованных ячеек, каждая из которых содержит инструкции программ или обрабатываемые данные. Ячейки доступны всем устройствам компьютера.

Большинство компьютеров проектируются по принципу открытой архитектуры:

описание конфигурации и принципа действия ПК, позволяющее собирать компьютер из отдельных деталей и узлов;

наличие в компьютере расширительных гнезд, в которые можно вставлять устройства, которые соответствуют заданному стандарту.

В большинстве сегодняшних компьютеров проблема в первую очередь описывается в понятном виде, предоставляя информацию в двоичном виде, а затем она обрабатывается при помощи логики и простой алгебры. Так как почти всю математику можно свести к выполнению булевых операций, то при помощи быстрого электронного компьютера можно решить большинство математических задач. Результат вычислений представляется пользователю устройствами ввода информации - принтерами, ламповыми индикаторами, мониторами, проекторами.

Однако было выяснено, что компьютерам не под силу решить любую математическую задачу. Английский математик Алан Тьюринг описал первые задачи, которые невозможно решить с помощью компьютера.

Применение компьютеров

Первые ЭВМ были созданы только для вычислений (что следует из названия), и первым высокоуровневым языком программирования стал Фортран, который был предназначен только для производства математических расчетов.

Затем компьютерам нашли еще одно применение - базы данных. В первую очередь в них нуждались банки и правительства. Для баз данных требовались более сложные компьютеры с развитыми системами хранения информации и ввода-вывода. Был разработан соответствующий этим требованиям язык Кобол. Через некоторое время появились системы управления базами данных (СУБД), у которых были собственные языки программирования.

Еще одно применение компьютеров - управление различными устройствами. Эта область развивалась постепенно, от узкоспециализированных устройств (зачастую аналоговых) до стандартных компьютерных систем, с помощью которых запускаются управляющие программы. Помимо этого, все больше современной техники включает в себя управляющий компьютер.

Сегодня развитие компьютера достигло такого уровня, что он является основным информационным инструментом как дома, так и в офисе. Таким образом, через компьютер осуществляется почти вся работа с информацией - от набора текстов до просмотра фильмов. Это также относится к хранению и пересылке информации.

Ученые используют современные суперкомпьютеры, чтобы смоделировать сложные биологические и физические процессы, такие как климатические изменения или ядерные реакции. Некоторые проекты осуществляются с использованием распределённых вычислений, при которых большое количество не очень мощных компьютеров одновременно решает разные части одной и той же задачи, тем самым формируя один мощный компьютер.

Самое сложное и пока еще не сильно развитое направление применения компьютеров - искусственный интеллект - использование компьютеров в решении задач, которые не имеют четкого относительно простого алгоритма. Примерами таких задач являются игры, экспертные системы, машинный перевод текста.

ЭВМ и микропроцессор

Электронная вычислительная машина (ЭВМ ) – это устройство, выполняющее операции ввода данных, их обработку по программе, вывод результатов обработки в форме, пригодной для восприятия человеком.

В составе ЭВМ можно выделить устройства ввода информации (клавиатура, мышка, …), арифметико-логическое устройство (АЛУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), устройство управления (УУ), устройства вывода информации (экран дисплея, принтер, …) .

АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое. УУ координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ. ОЗУ предназначено для записи, считывания и временного хранения программ (при выключении компьютера, информация в ОЗУ стирается), исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. Доступ к элементам памяти прямой. Все ячейки памяти объединены в группы по 8 бит (1 байт) и каждая такая группа имеет адрес, по которому к ней можно обратиться.

Первая миниатюрная ЭВМ, размещенная в одной сверхбольшой интегральной схеме (СБИС) на кристалле кремния, была разработана и выпущена в 1971 г. фирмой Intel (США). Такая СБИС была названа микропроцессором (МП) типа i8008. В этой схеме содержалось несколько тысяч активных элементов (транзисторов), реализующих принципиальную схему ЭВМ (АЛУ, УУ, ОЗУ).

Количество таких активных элементов в кристалле МП называется его степенью интеграции . Вместе с величиной тактовой частоты , разрядностью и адресным пространством они определяют основные параметры МП .

Тактовая частота МП характеризует его быстродействие. Она задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Современные МП имеют тактовую частоту до двух и более ГигаГерц (ГГц).

Разрядность МП – это число одновременно обрабатываемых МП битов (8, 16, 32, 64 бит). Чем больше разрядность МП, тем больше информации он может обработать в единицу времени, тем выше его эффективность.

Максимальное количество памяти, которое МП может обслужить, называется его адресным пространством . Определяется адресное пространство разрядностью адресной шины.

Сегодня принято делить МП по особенностям их архитектуры на следующие 4 группы . RISC – это высокоскоростные МП с сокращенным набором команд. Их основные производители фирмы Sun, DEC, HP, IBM. CISC – это МП со сложным набором команд. К ним относятся все МП х86, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III, 4. Их основные производители фирмы Intel, AMD. VLIW – это МП со сверхдлинным командным словом (Intel Itanium). EPIC – это МП вычислений с "явным параллелизмом" (Intel Itanium).

Персональная ЭВМ, центральным устройством которой является микропроцессор, называется персональным компьютером. Т.е. персональный компьютер (ПК) - это ЭВМ, реализованная на базе микропроцессорной техники и ориентированная на личное использование человеком.

2. Классификация современных компьютеров

В литературе предложен вариант деления современных компьютеров на следующие категории.

1) Карманные ПК гораздо проще ПК других категорий, однако в комплекте с сотовым телефоном, факс-модемом и принтером они могут представлять полноценное оборудование мобильного офиса. OС Windows CE. ОЗУ не менее 4 Мб. Связь с настольными ПК - беспроводная инфракрасная. Вес около 200 гр. Батареи работают около 10 часов без подзарядки.

2) Ноутбуки являются полноценными ПК. Для них используются мобильные МП Intel Сeleron/Pentium III/IV и SVGA-дисплеи. ОС - Windows 2000. Имеются приводы CD-ROM или DVD-ROM. Масса 3-4 кг. Толщина - 5 см.

3) ПК для сферы автоматизации домашнего хозяйства (Home PC ) появились относительно недавно (в 1998 г.). Развиваются две линии таких ПК. Первая – это eHome (разработка фирмы MicroSoft) для управление электроникой дома (холодильник, стиральная машина, кондиционер), для работы с игровой приставкой и просмотра Интернет-страниц. Вторая – это беспроводной ПК (разработка фирмы Intel). Обеспечивается связь ПК с телевизором или со стерео-системой по беспроводной сети.

4) Базовые настольные ПК являются самыми распространенными. С 2002 г. в их основе микропроцессор Intel Pentium 4.

В спецификации РС 99 (это рекомендации Intel и MicroSoft) предложено ПК 2000-го года делить на категории : Consumer PC (потребительский ПК), Office PC (ПК для офиса), Entertainment PC (ПК развлекательного назначения), Mobile PC (мобильный ПК), Workstation PC (рабочая станция).

Спецификация РС 2001 (также разработана фирмами Intel и MicroSoft) содержит требования к ПК:

В ПК не должно быть ISA слотов, PS/2 портов, 1,2/1,44 Мбайт дисководов и MS-DOS.

Обязательна поддержка шины USB, т.к. все клавиатуры, мыши, джойстики должны иметь USB интерфейс.

Процессор от 500 МГц (рабочая станция - от 700 МГц).

КЭШ от 128 Кбайт (рабочая станция - от 512 Кбайт).

Память от 64 Мбайт (рабочая станция - от 128 Мбайт).

Система должна контролировать встроенный вентиллятор.

Видео в формате не менее 1024*768 пикселей (при частоте регенерации не ниже 85 Гц).

Аудиоподсистема должна поддерживать 2 ключевых формата 44,1 48 КГц, не загружая МП более чем на 10%.

Накопители CD-ROM должны работать со скоростью 8х или более высокой.

Если есть DVD-ROM, то он должен воспроизводить DVD-RАM, DVD+RW диски, а также все форматы CD-ROM дисков.

Приветствуется ASDN, ADSL и адаптеры беспроводной связи.

Спецификация ПК для Windows XP требует:

ОЗУ 128 Мб, видеопамять 64 Мб, загрузка ПК быстрее 30 с, выход из состояния временного отключения за 20 с.

НЖМД не менее 40 Гб.

Магнитооптические накопители CD-R/W, DVD и комбинированные.

В системе должно быть 4 порта USB.

Графическая подсистема 1024*768 (но лучше 1280*1024).

Иметь цифровой интерфейсный разъем DVI для ЖК-мониторов.

Иметь сетевой Ethernet адаптер 10/100, встроенный DSL или кабельный модем.

Шум от ПК не выше 37 db.

5) Сетевые ПК продвигаются фирмами Sun, IBM, Oracle, а также Intel, MicroSoft и HP. Такие ПК, как правило, не имеют жесткого диска и зависят от дисковой памяти сервера. Они имеют низкую стоимость. Часто - это запечатанный ПК без возможности установки плат расширения.

6) Высокопроизводительные настольные ПК и серверы начального уровня являются более дорогими устройствами. Они предназначены для пользователей настольных издательских систем, где нужно работать со сложной графикой. Они обычно имеют корпус миди-тауэр с большим количеством разъемов расширения. Могут поддерживать несколько накопителей. Имеют большую кэш-память. Их главное качество – надежность и отказоустойчивость.

7) Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют от двух до восьми производительных процессоров. Для них важно понятие "масштабируемости" – т.е. возможность наращивания количества процессоров, модулей памяти и других ресурсов для выполнения практических задач более высокого уровня.

8) Суперкомпьютеры предназначены для научных исследований, для метеорологии, аэродинамики, сейсмологии, атомной и ядерной физики, математическое моделирование и т.п. Производительность и цена этих компьютеров огромные.

9) Кластерная система – это объединение компьютеров, являющееся единым целым для ОС, системного ПО, прикладных программ и пользователей. Они обеспечивают высокую степень отказоустойчивости и в то же время эти системы дешевле чем суперкомпьютеры.

Выбор персонального компьютера (ПК) для решения прикладных задач – это серьезная задача. Обычно она не имеет однозначного решения и во многом зависит от предполагаемой сферы применения ПК (класса решаемых прикладных задач).

Например, для компьютерного контроля знаний студентов можно сформулировать следующие требования к оборудованию в современном компьютерном классе.

1) Оснащение персональных компьютеров русской версией Windows 2000/XP.

2) Наличие выхода в Интернет (достаточно иметь один выход на все классы для передачи файлов с протоколами через Интернет на сервер университета).

3) Наличие в классе одного компьютера со звуковой картой и с колонками для субтеста "Аудирование" при тестировании по английскому языку, по русскому языку как иностранному и т.п.

4) Специальные требования к дополнительному оборудованию в классе (фальшпанели, видеокамера, панорамное стекло и др.), связанные со спецификой процедуры компьютерного тестирования и с необходимостью обеспечить информационную безопасность.