Классификация компьютеров и их систем

Оглавление
Введение 3
1. Краткий исторический обзор 4
2. Современная классификация ЭВМ 5-6
2.1 Классификация по степени универсальности 5
2.2 Классификация по способам использования 6-7
2.3 Классификация по степени производительности 6
2.4 Классификация по особенностям архитектуры 7-12
3. Классификация вычислительных систем 13
4. Заключение 15
1. Общая характеристика задачи 16-19
2. Описание алгоритма решения задачи 19-25
Список литературы 26
Введение
XXI в. характеризуется необходимостью обрабатывать огромное количество информации. Для сбора хранения, использования и распространения большого объема информации необходимо специальные устройства. Такими устройством является компьютер. В последние годы благодаря развитию интегральной технологии значительно выросли технические характеристики ЭВМ, развилось программное обеспечение, изменился внешний вид ЭВМ, появились новые внешние устройства, расширилась сфера применения ЭВМ. Несмотря на значительный прогресс в области создания новых ЭВМ, принципы функционирования остались прежними.
Данную тему раскрывают перечень таких вопросов, как:
1. Классификация по степени универсальности;
2. Классификация по способам использования;
3. Классификация по степени производительности;
4. Классификация по особенностям архитектуры;
В практической части данной курсовой рассматривается решение экономической задачи.
Для выполнения и оформления данной курсовой была использована операционная система (ОС) MicrosoftWindowsXPProfessional и пакет прикладных программ MicrosoftOffice: табличного процессора MS Excel и текстового редактора MS Word на персональных компьютерах (ПК).
Тема моей курсовой работы, является актуальной, так как она является теоретической основой информатики, без нее невозможно изучить компьютер. Уже, как известно, в настоящее время компьютеры представлены практически во всех областях жизни человека.
1. Краткий исторический обзор
Первый арифмометр был создан в 1642 г. французским ученым Б. Паскалем. В 1671 г. немецкий математик Г. Лейбниц создал счетную машину, известную как «зубчатое колесо Лейбница».
В XXI в. английский математик Ч. Бэббидж разработал «аналитическую машину», названную его именем. «Аналитическая машина »являлась программируемым автоматическим вычислительным устройством. Автор проекта- графиня Ада Августа Лавлейс, была программистом этой «аналитической машины». [4,С.119-120]
Во второй половине XXI в. Г. Холлерит разработал машину с перфокарточным вводом, способную автоматически классифицировать и составлять таблицы данных. Эта машина использовалась в 1890 г. США при обработке результатов переписи населения.
1930-е гг. начались разработки электронных вычислительных машин (ЭВМ), элементарная база которых основывалась на электрических лампах. Весьма значительный вклад в эту область внес англ. математик А. Тьюринг.
С 1943 по1946 г. в университете г. Пенсильвания (США) была построена первая полностью электронная цифровая ЭВМ, получившая название ENIAK. Эта ЭВМ весила 30т, занимала площадь 200 кв. м и содержала 18 тыс. ламп.
Сложности в программировании на ENIAK натолкнули американского ученого Джона фон Неймана на формулировку основных принципов построения ЭВМ: принципов хранения программы и произвольной доступа к памяти. Эти принципы вместе с двоичной арифметикой были воплощены в последующих моделях ЭВМ – EDSAK (1949 г., Англия) и EDVAC(1951 г., США).
2. Современная классификация ЭВМ
Компьютер (от анг. Coputer-вычислитель), представляет собой программируемое электронное устройство способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулированными символами.
Существует 2 основных класса компьютеров:
· Цифровые компьютеры , обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;
· Аналоговые компьютеры , обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электр. напряжение, время, и т.д.), кот. Является аналогами вычисляемых величин.
Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Мы рассмотрим лишь некоторые из них, сосредоточившись на тех, о которых наиболее часто упоминают в доступной технической литературе и средствах массовой информации. Наиболее значимыми являются классификациями по:
· степени универсальности;
· способам использования;
· степени производительности;
· особенностям архитектуры.
2.1 Классификация по степени универсальности
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. 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.
2.2 Классификация по способам использования
По способам использования выделяют: ЭВМ коллективного использования и ЭВМ индивидуального использования.
ЭВМ коллективного использования - это ЭВМ, предназначенные для обслуживания одновременной работы нескольких пользователей. Эти ЭВМ обычно имеют существенно более высокую производительность, чем ЭВМ индивидуального использования, и выступают в качестве серверов компьютерных сетей (сетевых серверов).
Компьютерная сеть - совокупность ЭВМ и (или) диалоговых устройств ввода-вывода (терминалов),объединенных средствами коммуникаций для возможности совместного использования общих технических и информационных ресурсов.
ЭВМ индивидуального использования - ЭВМ, способные в каждый момент времени обеспечить эксплуатацию только со стороны единственного пользователя.
2.3 Классификация по степени производительности
По степени производительности различают:
· 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 обслуживание 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 решение 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 космическими объектами, криптография, метеорология.
С точки зрения производительности следует рассматривать не только отдельно взятые ЭВМ, но и их совместно функционирующие конгломераты. Часто несколько ЭВМ объединяются в кластеры[1] . [1,С.68]
2.4 Классификация по особенностям архитектуры
По особенностям архитектуры выделяются:
· Сетевые компьютеры;
· Мэйнфреймы;
· Мини-ЭВМ;
· Персональные ЭВМ (микро-ЭВМ);
· Портативные (мобильные) устройства.
Мэйнфрейм - ЭВМ высокой или сверхординарной производительности, использующая один или несколько высокопроизводительных процессов, 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 процессов;
· ОЗУ от нескольких до нескольких сотен Гбайтов;
· Высокопроизводительные каналы ввода-вывода;
· Допускают сотен устройств ввода-вывода;
· Емкость ВЗУ- до десятков Тбайтов;
· Имеют стоимость от десятков до нескольких млн. долл.;
· Почти всегда выступают в качестве ЭВМ коллективного пользования.
Исторически это самый старый тип ЭВМ. Классические мэйнфреймы 60-70 гг.- это семейство IВМ 360/370. Тогда они имели характеристики объема ОЗУ и ВЗУ ниже, чем современные.
Основное назначение мэйнфреймов на текущий момент- обслуживание больших компьютерных сетей. В США установлено более 401 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 процессов, предназначенная для управления крупными компьютерными сетями или решение задач высокой сложности при индивидуальном использовании.
Чаще всего используются как серверы[2] средних и больших сетей, но нередко применяются как индивидуально используемое ЭВМ для решения задач повышенной сложности [1, С.66]
Исторически мини-ЭВМ возникли в начале 70-х годов как более дешевое решение, рассчитанное на средние фирмы в противовес дорогостоящим мэйнфреймам, которые были доступны только крупным богатым организациям. До последнего времени активно вытесняли мэйфреймы, поскольку имели лучшее соотношение производительность/цена.
Основные их характеристики:
· Один или несколько высокопроизводительных процессов;
· Обычно используют ту или иную разновидность OC Unix;
· ОЗУ до десятков и сотен Гбайт;
· Емкость ВЗУ до нескольких сотен Гбайт;
· Обычно имеют подключение меньшого, чем мэйнфреймы, числа внешних устройств;
· Имеют стоимость от нескольких тысяч до нескольких млн. долл.
Персональные ЭВМ (ПЭВМ, ПК, РС) - ЭВМ ординарной производительности, допускающие использование относительно небольшого числа устройств ввода-вывода.
Термин «персональный компьютер» используется, чтобы указать на то, что это ЭВМ, архитектура которой ориентирована главным образом на индивидуальное использование (табл. 2.4.1). Однако ПК часто используются и в качестве сетевых серверов для управления относительно небольшими сетями (ПК-серверы). Персональные ЭВМ разделяют на стационарные и портативные.
Стационарные ПК (настольные ПК, desktop РС) предназначенные для использования в условиях подключения к стационарной электрической сети. (рис.2.4.1)
Портативные ПК (мобильные ПК) имеют небольшие размеры, малый вес и могут использоваться как при стационарном, так и при автономном электропитании. (рис.2.4.2)
Рис.2.4.1 рис. 2.4.2
Различают портфельные (ноутбуки, субноутбуки-notebooks, subnotebooks) и карманные (КПК, PDA(PersonalDigitalAssistant), Росkеt РС) портативные ПК. Карманные и часть портфельных ПК с точки зрения особенностей архитектуры относятся к особому классу мобильных устройств . Традиционные ноутбуки и субноутбуки также являются мобильными устройствами, но с учетом основных особенностей архитектуры идентичны настольным ПК.
Сейчас 92-93% рынка настольных и портативных портфельных ПК приходятся на так называемые IBM-совместимые ПК. Их производят тысячи фирм-производителей во всем мире. Своей популярностью IBM-совместимые ПК обязаны так называемой открытой архитектуре [3] . [2,С. 52]
Таблица 2.4.1
Тип Вес, кг Источник питания Комментарий
Настольные
(DeskTop)
5-10
Бытовая электросеть
Используются внутри помещений для оборудования рабочих мест;
Обладают широким набором функциональных возможностей
Переносные
(LapTop)
2,5-5
Бытовая электросеть или батареи
Предназначены для использования в поездках. Достаточно широкий набор возможностей, включая подключение к вычислительным сетям
Блокнотные
(NoteBook)
0,7-2,5
Батареи или преобразователь напряжения
Предназначены для использования в поездках. Набор возможностей сокращен
Электронныйсекретарь
(PDA= Personal Digital Assistant)
Менее 0,7
Батареи или преобразователь напряжения
Можно легко держать в руке. Набор функций позволяет выполнять записи текстов, некоторые вычисления, вести расписание
Сетевые компьютеры -ЭВМ, предназначенные только для использования в компьютерной сети. Они не имеют ВЗУ и загружают программы с сетевого сервера. Исполнение программ происходит на самом сетевом компьютере, но программы и обрабатываемые ими данные хранятся на сетевом сервере. Этим они отличаются от традиционных ПК, загружающих ОС и прикладные программы с собственных дисков.
Идея создания и применения сетевых компьютеров возникла относительно недавно. Ее выдвинули и поддерживали компании, не желающие мириться с фактической монополией Intel и Microsoft. Достоинство сетевых компьютеров в том, что их легче администрировать, поскольку все программы хранятся в единственном экземпляре на сетевом сервере. Недостаток в том, что вне сети не могут функционировать.
Мобильные устройства . Точного определения понятия «мобильные устройства» нет. В широком смысле к мобильным устройствам относятся все разновидности цифровых переносных устройств. В более узком понимании мобильными устройствами называют переносные ПК. Как отдельную группу мобильных устройств, следует рассматривать карманные компьютеры (КПК), которые имеют особую архитектуру, используют свои типы процессоров. Они разделяются на клавиатурные (HandHelpPC) и бесклавиатурные (PalmTopPC). [3, С.15-16]
В последнее время наблюдается большой рост интереса к КПК. Становится популярной идея объединения в КПК нескольких устройств: собственно КПК, мобильного телефона, цифровой камеры, диктофона, приемника, МР3-плеера. Для них используется термин «смартфон[4] ». [1,С 72]
3 Классификация вычислительных систем
Одним из наиболее распространенных способов классификации ЭВМ является систематика Флинна (Flynn), в рамках которого основное внимание уделяется способам взаимодействия последовательностей (потоков) выполняемых команд и обрабатываемых данных. В результате такого подхода различают следующие основные типы систем:
· SISD ( Single Instruction, Single Data) -системы, в которых существует одиночный поток данных, к данному типу систем можно отнести обычные последовательные ЭВМ.
· SIMD ( Single Instruction, Multiple Data) - системы, с одиночным потоком команд и множественным потоком данных, подобный класс составляют многопроцессорные вычислительные системы, в которых в каждый момент времени может выполняться одна и та же команда для обработки нескольких информационных элементов.
· MISD ( Multiple Instruction, Single Data) -системы, в которых существует множественный поток команд и одиночный поток данных.
· MIMD ( Multiple Instruction, Multiple Data) - системы с множественным потоком команд и множественным потоком данных; к подобному классу систем относят большинство параллейных многопроцессорных вычислительных систем.
Следует отметить, что хотя систематика, Флинна широко используется при конкретизации типов компьютерных систем, такая классификация приводит к тому, что практически все виды параллейных систем (несмотря на их существенную разнородность) относятся к одной группе MIMD.
Для класса MIMD предложена практически общепризнанная структурная схема (схема 3.1), в которой дальнейшее разделение типов многопроцессорных систем основывается на используемых способах организации оперативной памяти в этих системах.
Схема 3.1
Данный подход позволяет различать 2 важных типа многопроцессорных систем- multiprocessors (мультипроцессоры или системы с общей разделимой памятью) и multicomputers (мультикомпьютеры или системы с распределенной памятью).[3, С. 40]
Заключение
Существует достаточно много систем классификации компьютеров. В теоретической части данной курсовой работе рассмотрены лишь те, о которых наиболее часто упоминают в доступной технической литературе и средствах массовой информации.
Появление компьютера справедливо считают грандиозной научно-технической революцией, сравнимой по масштабам с изобретением радио.
В настоящее время в мире используются сотни миллионов компьютеров, как на производстве, так и в повседневной жизни.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию