2020-04-12
466
Номенклатура видов ЭВМ в настоящее время достаточно обширна. Компьютеры различаются по назначению, мощности, габаритным размерам, устойчивости по отношению к неблагоприятным воздействиям и т.д. Самая общая схема классификации ЭВМ, исходя из их производительности, размеров и функционального назначения, приведена на рисунке 2.3.
Наиболее мощные среди всех существующих в рассматриваемый период времени ЭВМ, созданные на пределе современных им технических возможностей, принято называть суперкомпьютерами. Они предназначены для решения столь важных и сложных задач, что вопрос об их стоимости и прямом экономическом эффекте от их использования зачастую не имеет принципиального значения. В числе задач, решаемых с применением супер-ЭВМ, – сложнейшие научно-технические расчеты, задачи, связанные с обороноспособностью государства, создание и поддержка гигантских банков данных, управление региональными энергетическими системами и др. Большие ЭВМ по сравнению с суперкомпьютерами более доступны. Помимо сложных научно-технических расчетов, их применяют в качестве центральных машин автоматизированных систем управления крупных предприятий, банков. Мини-ЭВМ появились в начале 70-х гг. Они, как правило, достаточно резко отличаются от больших ЭВМ уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Их традиционные области применения – системы управления предприятиями среднего размера, в частности, обслуживание локальных вычислительных сетей масштаба предприятия, управление технологическими процессами. Нередко компьютеры этого класса используются крупными учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Микро-ЭВМ обязаны своим появлением микропроцессорам. Это самый многочисленный класс компьютеров, и поэтому в составе микро-ЭВМ выделяют дополнительные подклассы. Мы используем классификацию, принятую в [1]. Наиболее мощные микро-ЭВМ часто обслуживают достаточно многочисленные группы пользователей, работая в режиме разделения времени между большим количеством мелких задач. Назовем их многопользовательскими микро-ЭВМ.
Вопрос № 12.
Персональные компьютеры - это малогабаритные вычислительные машины, которые могут быть установлены на любом рабочем месте. Наиболее известны и распространены персональные компьютеры IBM PC и Macintosh.
Стандартом ПК считается IBM PC.. Но главной причиной успеха IBM PC стал так называемый принцип открытой архитектуры. Его суть заключается в том, что IBM PC, имея блочно-модульную конструкцию, мог легко модифицироваться, совершенствоваться и расширяться при помощи унифицированных дополнительных устройств, адаптируясь тем самым к решению различных профессиональных задач. Важнейшим обстоятельством было то, что техническая информация, необходимая для разработки и производства комплектующих для IBM PC, была доступна всем желающим.
RISС и CISC – архитектуры.
Чем выше набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команд (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах процессора.
Система команд процессоров семейства Pentium в настоящее время насчитывают более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой команд – CISC – процессорами (CISC – Complex Instruction Set Computing).
Противоположная системе CISC – система RISC с сокращенной системой команд (RISC – Reduced Instruction Set Computing). При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше и каждая выполняется быстрее. Таким образом, программы, состоящие из простых команд, выполняются этими процессорами намного быстрее.
Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного набора.
В результате конкуренции между двумя подходами к архитектуре процессов сложилось следующее распределение их сфер приминения:
· CISC – процессоры используют в универсальных вычислительных системах;
· RISC- процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.
Процессор – это микросхема, которая производит все арифметические и логические операции, осуществляется управление всем процессом решения задачи по заданной программе, т.е. является главным компонентом компьютера.
Многоядерная архитектура.
Многоядерная архитектура — это вариант архитектуры процессоров, предполагающий размещение двух или более «исполняющих», или вычислительных, ядер Pentium® в одном процессоре. Многоядерный процессор вставляется в один процессорный разъем, но операционная система воспринимает каждое из его исполняющих ядер как отдельный логический процессор, обладающий всеми соответствующими исполняющими ресурсами.
По сути, в основе такой реализации внутренней архитектуры процессора лежит стратегия «разделяй и властвуй». Иначе говоря, разделяя вычислительную работу, выполняемую в традиционных микропроцессорах одним ядром Pentium, между несколькими исполнительными ядрами Pentium, многоядерный процессор может выполнять больше работы за конкретный интервал времени и улучшать таким образом впечатления пользователей от работы с системой. Чтобы это улучшение стало возможным, ПО должно поддерживать распределение нагрузки между несколькими исполнительными ядрами. Эта функциональность называется параллелизмом на уровне потоков или организацией поточной обработки, а поддерживающие ее приложения и операционные системы (такие, как Microsoft Windows* XP) называются многопоточными.
Процессор, поддерживающий параллелизм на уровне потоков, может выполнять полностью обособленные потоки кода, например, поток приложения и поток операционной системы или два потока одного приложения (особенно большую выгоду извлекают из параллелизма на уровне потоков мультимедийные приложения, потому что многие их операции могут выполняться параллельно).
Вопрос № 13.
Под аппаратной конфигурацией понимают состав оборудования вычислительной системы. Как уже отмечалось, аппаратная конфигурация современного персонального компьютера может варьироваться в широких пределах в зависимости от того круга задач, для решения которых он предназначен. Тем не менее, существует понятие базовой аппаратной конфигурации, которая является общей для подавляющего большинства современных ПК. В укрупненную базовую конфигурацию входят следующие основные устройства:
· системный блок;
· монитор;
· клавиатура;
· ручной манипулятор.
Системная плата является основной в системном блоке. Она содержит компоненты, определяющие архитектуру компьютера:
· центральный процессор;
· постоянную (ROM) и оперативную (RAM) память, кэш-память;
· интерфейсные схемы шин;
· гнёзда расширения;
· обязательные системные средства ввода-вывода и др.
Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые называются чипсетами (ChipSets). Часто на системных платах устанавливают и контроллеры дисковых накопителей, видеоадаптер, контроллеры портов и др.
В гнёзда расширения системной платы устанавливаются платы таких периферийных устройств, как модем, сетевая плата, видеоплата и т.п.
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Важная характеристика модулей памяти — время доступа к данным, которое обычно составляет 60 – 80 наносекунд.
.КЭШ- память.
Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
Энергонезависимая память.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “ зашивается ” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.
Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:
автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера;
загрузки операционной системы в оперативную память.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:
В состав внешней памяти компьютера входят:
накопители на жёстких магнитных дисках;
накопители на гибких магнитных дисках;
накопители на компакт-дисках;
накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.
Периферийные устройства – это внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных.
Монитор – устройство визуального представления данных, Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. ЕЕ основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.
Устройство ввода.
Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а так же команд управления
Устройств вывода.
Принтер(печатающее устройство). Предназначен для вывода информации на бумагу. Все современные принтеры могут выводить и текст, и рисунки, и графики.
По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.
Сканер служит для листа бумаги и ввода в ЭВМ графической информации, изображения.
Сканеры подразделяются на ручные, планшетные и барабанные.
Сканер вводит изображение в ЭВМ как множество точек, указав для каждой координаты и номер цвета. По этим данным выводится на монитор копия изображения.
Вопрос № 14.
Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.
К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:
· технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
· методы тестирования программ [ссылка, ссылка];
· методы доказательства правильности программ;
· анализ качества работы программ;
· документирование программ;
· разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.
Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.
Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.
Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных.
