Разновидности программ для компьютеров: системные программы, прикладные программы, системы программирования
Классификация ЭВМ.
1. Классификация эвм по принципу действия
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (авм), цифровые (цвм) и гибридные (гвм). Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают: аналоговая, цифровая, импульсная.
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. Авм работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме. Чаще всего она представляется в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины, например, электрического напряжения. Аналоговые вычислительные 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.
2. 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 электронных вакуумных лампах;
2-е поколение, 60-е гг.: эвм на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3-е поколение, 70-е гг.: эвм на полупроводниковых интегральных схемах 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 - со 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: оптоэлектронные эвм с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующее поколение эвм имеет по сравнению с предшествующим поколением существенно лучшие характеристики. Так, производительность эвм и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
3. Классификация эвм по назначению
По назначению эвм можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.
Универсальные эвм предназначены для решения самых различных инженерно-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.
Характерными чертами универсальных эвм являются:
-высокая производительность;
-разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
-обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;
-большая емкость оперативной памяти;
-развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированные эвм служат для решения более узкого круга задач, связанных:
-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 круга 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:
-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.
4. Классификация эвм по размерам и функциональным возможностям
По своим размерам и функциональным возможностям современные эвм делятся на классы:
· Суперэвм (типа cray и эльбрус) – применяются в решении сложнейших народнохозяйственных задач и проведении научных экспериментов (космические проекты, геофизические исследования и т.д.)
· Большие эвм (типа ус-1066) – используются для решения задач управления производством, имеют большой объем памяти.
· Средние эвм (типа ес-1022, ibm-360) – то же, что и большие.
· Мини-эвм (типа eclipc,pdp(cm-эвм)) – имеют большое количество дополнительных устройств – средств для автоматизации различных технологических процессов, научных исследований, проектно-конструкторских работ.
· Микроэвм или пк (типа «электроника-60», celeron, pentium) – используются для автоматизации отдельных рабочих мест, обработки деловой информации, в быту и т.д.
Функциональные возможности эвм обуславливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:
-быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
-разрядность и форма представления чисел, с которыми оперирует эвм;
-номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
-номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, устройств обмена и устройств 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.
Электронно-вычислительная машина или, как теперь ее называют - компьютер, состоит из двух взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов: электронных блоков (аппаратуры) и программного обеспечения.
Программное обеспечение (по) - совокупность программ и правил, позволяющая использовать эвм для решения различных задач. Программное обеспечение микроэвм разделяются прикладное, системное.
прикладное программное обеспечение (ппо) - совокупность программ, предназначенных для решения конкретных задач. Прикладное программное обеспечение разрабатывается самим пользователем в зависимости от интересующей его задачи. В некоторых источниках можно встретить деление прикладного программного обеспечения на кроссовое и тестовое.
кроссовое программное обеспечение (кпо) - предназначено для работы с соответствующей микроэвм и ее программами, но реализованное на вычислительных машинах других классов (больших или мини-эвм) или на микроэвм другого типа.
тестовое программное обеспечение (тпо) - совокупность предназначенных для проверки работоспособности устройств, входящих в состав микроэвм на стадиях ее изготовления, эксплуатации и ремонта.
системное программное обеспечение (спо) - совокупность программ и языковых средств, предназначенных для поддержания функционирования эвм и наиболее эффективного выполнения его целевого назначения. По функциональному назначению в системном программном обеспечение можно выделить две системы - операционную систему и систему программирования.
операционная система (ос) - комплекс программ, предназначенный для обеспечения определенного уровня эффективности вычислительной системы за счет автоматизированного управления ее работой и представляемых пользователям услуг. Эту систему можно рассматривать как программное продолжение и расширения аппаратуры микроэвм.
система программирования (сп) - совокупность языка программирования и соответствующего ему языкового процессора, обеспечивающие автоматизацию отработки и отладки программ. Программные компоненты системы программирования работают под управлением операционной системы наравне с прикладными программами пользователя.