Первые ПК
Рис.1.1.4. Классификация по сферам применения и методам использования
Сферы применения и методы использования.
Лекция №3 Классификация ЭВМ.
Здесь ЭВМ можно разделить на следующие группы (рис.1.1.4, табл.1.1.4 ).
| Компьютер |
| Супер- компьютер |
| Базовый компьютер |
| Мини-компьютер |
| Рабочая станция |
| Микро-компьютер |
| Персональный компьютер (ПК) |
| Портативный персональный компьютер |
| Настольный персональный компьютер |
| Блокнотный персональный компьютер |
| Домашний компьютер |
| Карманный персональный компьютер |
| Класс ЭВМ | Основное назначение | Основные технические данные | Общий вид ЭВМ |
| СуперЭВМ, суперкомпьютер, вычислительная система (ВС) | Высокоскоростное выполнение прикладных процессов | Имеет скалярные и векторные процессоры. Совместная работа процессоров основывается на различных архитектурах | IBM Blue Gene/L |
| Большие ЭВМ (мэйнфреймы - mainframe) | Обработка больших объемов данных крупных предприятий и организаций | Мультипроцессорная архитектура, позволяющая подключение нескольких сотен рабочих мест | Honeywell-Bull DPS7 Mainframe |
| Мини-ЭВМ | Системы управления предприятиями | Однопроцессорная архитектура, разветвленная система периферийных устройств (ограниченные возможности, обработка слов меньшей длины и.т.д.) | PDP-11 |
| Рабочие станции | Системы автоматизированного проектирования, системы автоматизации эксперимента, индустриальные процессы др. | Высокое быстродействие процессора, емкость оперативного запоминающего устройства 32-64 Мбайт, специализированная система периферийных устройств | Sun SPARCstation 1+ |
| МикроЭВМ; настольный (desktop) персональный компьютер (ПК) | Индивидуальное обслуживание пользователя | Центральный блок с одним или несколькими, монитор, акустическая система, клавиатура, электронное перо с планшетом, устройство ввода информации, принтеры, жесткие диски, гибкие диски, магнитные ленты, оптические диски и пр. | IBM PC-подобный ПК |
| Персональный ПК “наколенник” (laptop) | То же | Малогабаритный книжного размера портативный вариант стационарного персонального компьютера | “Mid-range HP Laptop” |
| Блокнотный ПК, ноутбук (notebook) | Модели могут иметь процессор Pentium, оперативную память до 96 Мбайт, жесткий диск до 9 Гбайт, встроенные компакт-диск и факс-модем, дисплей жидкокристаллический, время работы от собственного источника питания от 2 до 8 ч. | Sony VAIO SZ (Intel Core Duo) | |
| Карманный компьютер “наладонник” (palmtop) | Индивидуальное обслуживание пользователей | Оперативная память выполняет функцию долговременной памяти размером в несколько мегабайт. Жесткий диск отсутствует. Работает под управлением Windows CE, имеет интерфейс с другими компьютерами, встроенные интегрированные системы, жидкокристаллический дисплей | PalmOne Tungsten T5 |
Таблица 1.1.4. Классификация ЭВМ по сферам применения, методам использования и габаритным характеристикам
Суперкомпьютер (supercomputer) предназначен для высокоскоростного выполнения прикладных процессов. В 1976 г. Корпорация Cray Research изготовила первый сверхбыстродействующий компьютер, образовав новый класс компьютеров. Первоначально Cray Research предполагала, что потребность в таких компьютерах будет небольшой, однако она увеличивается и особенно в последние годы. Кроме этого, производители суперкомпьютеров постоянно улучшали показатель стоимость/производительность. Появился и получил большую популярность новый класс – суперминикомпьютеры. Это уменьшенные по габаритам и более экономичные варианты суперкомпьютеров, нередко – настольного исполнения.
Суперкомпьютер может иметь один процессор, и тогда в нем одна последовательность команд работает с одним потоком данных. Вместе с этим большие скорости обработки данных можно получить лишь в многопроцессорных системах. Поэтому во всех последующих архитектурах степень параллельной обработки возрастает. Растет соответственно и число входящих в суперкомпьютер процессоров. В дополнение к обычным (скалярным) подключаются векторные процессоры. В первом случае обрабатываются скалярные величины, а во втором – векторные.
Внедрение суперкомпьютеров долго сдерживалось отсутствием развитого программного обеспечения. В настоящее время ситуация изменяется, появились языки, предназначенные для параллельной обработки, все больше предлагается эффективных операционных систем. Суперкомпьютеры выпускаются значительным числом фирм. Корпорация IBM создала суперкомпьютер в одном кристалле интегральной схемы (ИС).
Базовый (большой) компьютер – mainframe – основной тип компьютера, используемый в больших информационных сетях, работает с большой скоростью и по производительности уступает суперкомпьютеру, но охватывает более широкий круг решаемых задач. С другой стороны, он превосходит мини-компьютер по скорости работы и сложности выполняемых прикладных процессов. Базовый компьютер обладает относительно большой оперативной памятью и предоставляет свои ресурсы через коммуникационную сеть большому числу пользователей. Вследствие сказанного, базовые компьютеры принимают на себя основные потоки обработки данных. Нередко под базовым компьютером понимают лишь центральную часть крупного компьютера, включающую процессоры и оперативное запоминающее устройство.
В связи с развитием архитектуры “клиент-сервер” базовые компьютеры стали нередко использоваться в качестве серверов. Интеграция средств распределенной обработки данных с большими базовыми компьютерами обеспечивает эффективную обработку данных в корпоративных сетях. Базовые компьютеры не только функционируют как крупные серверы, но обеспечивают автоматизацию процессов, протекающих в сети.
Мини-компьютер – minicomputer – компьютер с ограниченными возможностями обработки данных. По сравнению с базовым компьютером микки-компьютер работает со словами меньшей длины, имеет ограниченную оперативную память и относительно небольшое быстродействие. Поэтому мини-компьютер используется для решения более простых задач, чем базовый. Но, по сравнению с последним, мини-компьютер имеет небольшую стоимость, размеры и проще в эксплуатации. Термин “мини-компьютер” появился тогда, когда не было персональных компьютеров. Теперь же существуют такие персональные компьютеры, которые превосходят даже базовые компьютеры 80-х годов. Поэтому рассматриваемый термин применяется все реже, уступая понятиям рабочая станция и персональный компьютер.
Рабочая станция – workstation – абонентская система, специализированная на выполнение определенных задач пользователя.
Первая рабочая станция, названная Сетевым изделием Станфордского университета (SUN), была создана корпорацией SUN Microsystems под девизом “сеть есть компьютер”. Это связано с тем, что рабочая станция в своей основе предназначена для работы в информационной сети. Рабочая станция, нередко именуемая рабочим местом, создается на базе малого, но достаточно мощного настольного либо напольного компьютера. Для этого разрабатывается архитектура рабочей станции, подбираются необходимые устройства (процессоры, запоминающие устройства, графопостроители, принтеры и т.д.). Создается нужное программное обеспечение, станция включается в сеть. Она предназначается для любого специалиста (программиста, системотехника, менеджера, исследователя и др.). Рабочая станция занимает среднее место среди компьютеров и характеризуется многозадачностью – режимом, при котором пользователь может запускать несколько задач. Это позволяет выполнять группу прикладных процессов.
Важное значение в архитектуре рабочей станции имеет визуализация информации. Она заключается в создании условий для формирования и обработки изображений. Это позволяет пользователям не только удобно отображать на экране физические объекты, но также строить модели, манипулировать ими и наблюдать ход экспериментов в реальном масштабе времени.
Все большое распространение получают рабочие станции с комбинированным сервисом. Они имеют широкий набор устройств связи с внешней средой:
измерительные приборы;
· устройства видеоввода и микрофоны;
· оптические диски;
· клавиатура и сенсорные устройства.
В рабочих станциях часто используются графические акселераторы (плиты, содержащие процессоры, специализирующие по обработке изображений). Акселераторы выполняют геометрические преобразования двухмерных изображений в трехмерные изображения, учитывая ряд сложных требований, таких, например, как движущиеся источники света на экранах, отображение особенностей структуры поверхностей объектов. Акселераторы повышают стоимость станций, но резко увеличивают скорость выполнения ими сложных прикладных процессов. Широкую известность получили рабочие станции корпораций SUM Microsystems и Silicon Graphics.
Микрокомпьютер (microcomputer) – устройство, созданное на основе одного либо нескольких микропроцессоров. Существует два подхода к определению микрокомпьютера. Первый из них заключается в том, что под микрокомпьютером понимается одна либо несколько сверхбольших интегральных схем. Для этого схемы должны содержать все логические элементы, необходимые для получения полноценного компьютера небольшой производительности. Во втором походе микрокомпьютером называется любой компьютер, в котором основными компонентами являются микропроцессоры. В дальнейшем эти ЭВМ стали именовать персональными компьютерами (ПК). В этой связи под микрокомпьютером чаще всего понимают устройство, созданное на одной либо группе интегральных схем. Для этой цели нередко бескорпусные интегральные схемы группируются в одном корпусе. Что же касается высокопроизводительного персонального компьютера, то в нем может использоваться группа микрокомпьютеров. Микрокомпьютеры также широко используются в технологии производства и в разнообразной аппаратуре автоматического уровня.
Персональный компьютер (ПК) – personal computer (PC)– недорогой компьютер, созданный на базе микропроцессора. ПК, или персональные вычислительные машины (ПЭВМ), в ряду компьютеров характеризуются небольшими размерами и массовым производством. Это позволяет их широкодоступным товаром, обеспечивающим обработку различной информации. ПК предназначены для обработки текстов, звука и изображений.
Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должен обладать такими качествами как:
· малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
· гибкость архитектуры, обеспечивающая адаптируемость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту;
· дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работы пользователя без специальной профессиональной полготовки;
· высокая надежность работы (более 5000 ч. Наработки на отказ).
ПК делятся на несколько классов. Если за признак классификации взять “тип решаемых на ПК задач”, то IBM-совместимые ПК могут быть разделены на: серверы, графические станции, портативные, ПК для корпоративных пользователей, ПК для дома и малого офиса. По определенным характеристикам самих ПК, например, IBM – совместимые компьютеры можно поделить на классы:
· PC XT – eXtended Technology (8-разрядный ПК, у которого предусмотрен жесткий диск, шина ESA и т.д.);
· AT – Advanced Technology (16-, 32-, 64-разрядный ПК с шинами ISA(16), EISA (16/32, MCA (16/32), PCMCIA, VL-bus(16/32/64), PCI (32/64).
Настоящие персональные компьютеры являются стационарными и предоставляют наибольшие возможности их пользователям. Портативные персональные компьютеры имеют наибольшие размеры. Особенно важно, что они транспортабельны, и с таким компьютером можно работать, находясь в самолете, поезде либо автомобиле. Управление ПК осуществляется с помощью клавиатуры, мыши или светового пера. Информация вводится с клавиатуры, сканера, микрофона или камеры. Ввод информации осуществляется на экран, динамик или принтер.
В последние годы использование высокоскоростных 32- и 64-разрядных микропроцессоров и версий операционной системы UNIX привело к интеграции ПК с рабочими станциями. С другой стороны, создаются устройства, в которых объединяются функции персонального компьютера с телевизором и телефонным аппаратом. Такое устройство, например, предложено корпорацией Microsoft. Это – простой интерактивный персональный компьютер (Simple Interactive Personal Computer - SIPS). Он несложен в эксплуатации, легко соединяется с телевизионной или телефонной сетью.
Среди всех перечисленных здесь типов ЭВМ задержимся на ПК или персональных электронных вычислительных машинах (ПЭВМ), которые в ряду компьютеров характеризуются небольшими размерами и массовым производством. Это позволяет делать их широкодоступным товаром, обеспечивающим обработку различной информации – текстов, звука, изображений и пр. В связи с их доминированием в сегодняшней ситуации остановимся на них подробнее.
История ПК началась в 80-е гг. XX в., когда практически одновременно компании Motorola, Zilog и Intel выпустили на рынок достаточно мощные микропроцессоры – Intel 8086, Z80 и M68000.
На этих микропроцессорах были построены первые микрокомпьютеры (ПК):
· Kaypro II (Zilog);
· Macintosh 128K (Motorola);
· IBM PC – XT/AT (Intel – INTegrated ELectronics ).
Kaypro II был представлен публике в августе 1982 г. (рис.1.1.5, а). Несмотря на название, это была первая модель компании Э. Кея (Andrew F. Kay) Non-Linear Systems, Inc. (позже переименованной в Kaypro Corporation.
При весе более десяти килограмм Kaypro II позиционировался как переносная система. Возможность работы в полевых условиях была подтверждена во время ралли Париж-Дакар в 1984 г., на котором организаторами использовалось десять компьютеров Kaypro II.
Рис. 1.1.5. Первые ПК: а – Kaypro II; б – Macintosh 128K; в – IBM PC XT
Технические характеристики этой модели близки к системе Osborne 1, выпускаемой фирмой А. Осборна, и HP-85 (Hewlett-Packard). Следует, однако, что при близости возможностей Kaypro II был почти вдвое легче Osborne 1, что для переносной системы имеет первоочередную важность, и на два года “моложе” HP-85.
Kaypro II оснащался процессором Zilog Z80 с тактовой частотой 2, 5МГц. Объем ОЗУ составлял 64 Кб, ПЗУ – 2 Кб. Встроенный дисплей размером 9`` был способен работать в текстовом режиме 80х24, поддержка графического режима не предусматривалась. Клавиатура компьютера была довольно удобной, с курсорными и цифровыми клавишами. Устройством хранения данных служили два дисковода для односторонних 5,25`` дисков двойной плотности емкостью 190 Кб. Работал Kaypro II под управлением ОС СР/M (Control Program for Microprocessor) и на момент выхода стоил 1795 долл.
Модель 128К – первый продукт в семействе компьютеров Macintosh (рис. 1.1.5, б). Корпорация Apple представила ее в январе 1984 г., развернув интенсивную маркетинговую компанию.
Macintosh 128K базировался на 32-разрядном микропроцессоре Motorola 68000 с тактовой частотой 8 МГц, имел 128 Кб ОЗУ, 64 Кб ПЗУ, односторонний флоппи-дисковод (400 Кбайт; 3,5``), встроенный 9`` черно-белый экран с графическим разрешением 512х345 точки, оснащался, помимо клавиатуры, манипулятором “мышь” и весил 20 фунтов (8 кг).
Многое в новом компьютере было заимствовано из разработок исследовательского центра PARC компании Xerox, 15 специалистов которой в начале 1980-х гг. перешли на работу в Apple. Именно PARC были предложены система “окон” на экране, интерфейс, основанный на символических изображениях действий, устройство “мышь”.
Хотя первый Macintosh стоил в 5 раз дороже, чем требовали спецификации проекта – 2495 долл. Вместо 500 долл., продолжи шли успешно, и за первые 9 мес. Было реализовано 275 тыс. компьютеров.
“Мак”, как вскоре окрестили поклонники новую машину, принес Apple грандиозный успех. Владельцы компьютеров других типов завидовали графическим средствам “Мака” и простате обращения с ним. Программы, позволяющие использовать “окна” и “мышь” в компьютерах других моделей, раскупались нарасхват.
Однако очень скоро пользователи Macintosh 128К столкнулись с проблемой слишком малого объема оперативной памяти при том, что возможностей для решения ОЗУ конструкцией модели предусмотрено не было. Многочисленные нарекания побудили корпорацию Apple усовершенствовать свой продукт, и уже осенью того же 1984 г. был представлен “Fat Mac” – модель Macintosh 512К – (Macintosh 128К был снят с производства в октябре 1985 г. ).
IBM PC. На рис. 1.1.5,в изображена ПЭВМ IBM PC XT (eXtendet Tecnology – расширенная технология, по сравнению с IBM PC), не самая первая машина в серии (8 марта 1983 г.). Процессор Intel 8088 – 4,77 МГц, ОЗУ 256 Кбайт, ПЗУ 64 Кбайт, небольшой винчестер, два дисковода по 360 Кбайт и адаптер MDA (CGA), операционная система – CP/V-86, MS-DOS, Minix.
Контрольные вопросы: 1. . Классификация по сферам применения – ?
2. Суперкомпьютер (supercomputer) предназначен-?
3. Базовый (большой) компьютер – mainframe -?
4. Мини-компьютер – minicomputer -?
5.Рабочая станция –workstation–?
6. Многозадачность -?
7.Станции с комбинированным сервисом. Они имеют широкий набор устройств связи с внешней средой: -?
8. Микрокомпьютер (microcomputer) -?
9. Персональный компьютер (ПК) – personal computer (PC) -?
10. Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должен обладать такими качествами как: ?
11. Первые ПК- ?
12Kaypro II -?
13. Модель 128К -?
14. IBM PC -?