Системный блок

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям

Классификация ЭВМ по назначению

Классификация ЭВМ по этапам создания

Классификация ЭВМ по принципу действия

Классификация ЭВМ

 

ЭВМ – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Многообразие свойств и характеристик ЭВМ порождает многообразие классификаций ЭВМ, отличающихся разными признаками.

В зависимости от формы представления обрабатываемой информации вычислительные машины делятся на три класса:

1) ЦВМ – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме. В ЦВМ информация циркулирует в виде двоичных сигналов (кодов). Все данные и команды заменяются сигналами двух уровней высокого (единицей) и низкого (нулем).

ЦВМ получили наиболее широкое распространение, именно их подразумевают, когда говорят про ЭВМ.

2) АВМ – вычислительные машины непрерывного действия, работают c информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (электрического напряжения, тока).

Непрерывноизменяющиеся физические величины (машинные переменные) – являются аналогами соответствующих исходных переменных решаемой задачи, а искомые соотношения моделируются физическими процессами, протекающими в электрических цепях.

О результатах вычислений судят по величине электрического напряжения на выходе операционных усилителей, которые составляют основу АВМ. (в этом случае величина напряжения является аналогом значения некоторой измеряемой переменной. Например, ввод числа 19.42 при масштабе 0.1 эквивалентен подаче на вход напряжения в 1.942 В)

АВМ имеют приемлемое быстродействие, но точность решения очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). Используются в основном в проектных и научно-исследовательских учреждениях в составе различных стендов по обработке сложных образцов техники. По своему назначению являются специализированными вычислительными машинами.

ГВМ – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой и аналоговой форме.

В таких машинах цифровые устройства обычно служат для управления и выполнения логических операций, а аналоговые устройства – для решения дифференциальных уравнений.

 

По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

1-е поколение ЭВМ (1948-1958) создавалось на основе электронных вакуумных ламп, потребляющих огромное количество электроэнергии и выделяющих много тепла.

Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора переключателей, а программа задавалась соединением гнезд на специальных наборных платах. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы. Производительность такой ЭВМ была ниже, чем современного калькулятора. Программы были написаны на языке машинных кодов.

Машинный код - система команд, которые ЦП компьютера может выполнять сразу, без перевода. Команды машинного кода написаны в двоичном коде. Каждая команда имеет две составляющие: код операции и адресную часть. Код операции определяет какую команду должен исполнить процессор. Адресная часть указывает где в памяти компьютера хранятся операнды и куда поместить результат выполнения операции.

ЭВМ первого поколения предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. Они имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало нескольких тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб.

2-е поколение, (1959-1967). Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы – транзисторы. Появление ЭВМ, построенных на транзисторах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергопотребления и стоимости, а также к увеличению их надежности и производительности.

Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами на производстве.

ЭВМ второго поколения обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент. Имели быстродействие от нескольких десятков тысяч операций в секунду до миллиона операций в секунду, емкость оперативной памяти от 8 до 128 кб.

3-е поколение, (1968–1973). Это ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе). Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). ЭВМ третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие (десятки миллионов операций в секунду), повышенную надежность, а потребляемая мощность, габариты и стоимость уменьшились.

Примечание: интегральная схема - электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.

4-е поколение, (1974–1982). Это ЭВМ на больших интегральных схемах – микропроцессорах (десятки тысяч электронных элементов в одном кристалле). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК).

Машины предназначались для повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости.

Быстродействие – сотни миллионов операций в секунду. Объем оперативной памяти – до 16Мб.

5-е поколение, (1990-настоящее время). Созданы на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС) (сотни тысяч – миллионы электронных элементов в одном кристалле).

Основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

– компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

– компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Быстродействие – миллиарды операций в секунду;

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

 

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.

Универсальные ЭВМ — предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами этих ЭВМ являются высокая производительность, разнообразие форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т.д.), разнообразие выполняемых операций (арифметических, логических, специальных), большая емкость оперативной памяти, развитая организация ввода-вывода информации;

Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач. Они сравнительно дешевы, просты в эксплуатации и обслуживании. Они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. Наиболее часто подобные ЭВМ используются в качестве управляющих в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), в системах автоматизированного проектированного (САПР) и т. п.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач с фиксированными алгоритмами. Такая узкая ориентация позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость, а также увеличить их быстродействие, что весьма важно при управлении объектами в реальном масштабе времени. Обычно машины данного класса используются в качестве бортовых (на самолетах, ракетах, космических аппаратах, в автомобилях и т. п.).

 

По данному признаку ЭВМ можно разделить на:

СуперЭВМ. Это мощные многопроцессорные компьютеры с огромным быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач и увеличивает объемы памяти, что значительно убыстряет процесс решения.

СуперЭВМ используются для решения задач так называемых предельных классов, для которых требуется колоссальное сосредоточение вычислительных мощностей. Это задачи метеопрогноза в планетарных масштабах, задачи расчета и проектирования современных самолетов и космических кораблей, задачи из области ядерной физики, задачи управления системами противоракетной и космической обороны и т. д.

Большие ЭВМ (mainframe) - это компьютеры с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей (характеризуются многопользовательским режимом).

(Многопользовательский режим - режим доступа к ресурсам операционной системы и прикладным программам, при котором к данным ресурсам и приложениям могут обращаться несколько пользователей в один и тот же момент времени.)

Основные направления эффективного применения мэйнфреймов - это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами в качестве крупных серверов.

Однако их доля в общем парке ЭВМ постоянно снижается.

Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) -малогабаритные ЭВМ малой или средней производительности. Используются как управляющие компьютеры для контроля над технологическими процессами. Применяются также для вычислений в многопользовательских системах, в системах автоматизации проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

МикроЭВМ. По назначению микроЭВМ могут быть:

– универсальными;

– специализированными.

По числу пользователей, одновременно работающих за компьютером:

– многопользовательские;

– однопользовательские.

1) Специализированные многопользовательские микроЭВМ (серверы) являются мощными компьютерами, используемыми в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютеров сети.

2) Специализированные однопользовательские (рабочие станции) - комплекс технических и программных средств, предназначенных для решения определенного круга задач.

Рабочая станция создается на базе достаточно мощного компьютера.

На подобных компьютерах работают профессионалы в сфере дизайна, создания и редактирования цифрового видео и звука, инженеры и художники, учёные и медики.

Также термином «рабочая станция» обозначают компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС) по отношению к серверу

3) Универсальные многопользовательские микроЭВМ являются мощными компьютерами, оборудованными несколькими видеотерминалами (видеотерминал - устройство для дистанционного ввода или вывода информации в вычислительных системах, оснащенное экраном визуального контроля) и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

Режим разделения времени - технология, которая предусматривает чередование вовремени процессов решения разных задач в одном компьютере. В режиме разделения времени для оптимального использования ресурсы компьютера(системы) предоставляются сразу группе пользователей (или их программам) циклично, накороткие интервалы времени. Выполнение заданий (задач) происходит так быстро, что пользователю кажется, чтоон один работает с системой. В режиме разделения времени могут быть разные приоритеты. Одновременное ис-пользование ресурсов системы группой пользователей дает возможность максимальной за-грузки компьютеров и устройств, их наиболее эффективного использования.

4) Универсальные однопользовательские микроЭВМ (ПК) – это персональные ЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

По конструктивным особенностям ПК делятся:

– на стационарные (настольные – тип DeskTop);

– переносные: ноутбуки (notebook-блокнот), органайзеры, карманные и т. д.

 

Базовая аппаратная конфигурация ПК

 

Конфигурацию ПК можно гибко изменять по мере необходимости. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре уст­ройства:

· системный блок;

· монитор;

· клавиатура;

· мышь.

 

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а подключаемые к нему снаружи — внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса ПК выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

Корпус Tower - в свою очередь делится по числу отсеков, классификация введена компанией "Intel". В отсеки вставляются устройства, доступ к которым требуется в процессе работы (приводы съемных дисков). Также могут вставляться вентиляционные блоки.

Рразличают:

full tower – более четырех отсеков,

midi tower – четыре отсека;

mini tower – три отсека;

micro tower – один отсек.

Кроме формы для корпуса важен параметр называемый форм-фактором.

Форм-фактор - стандарт изделия, который описывает его технологические параметры: размер, форму, положение, требования к вентиляции и напряжению...

В форм-фактор Системного блока компьютера включаются следующие параметры:

- Требование, по положению разъемов и отверстий на корпусе.

- Положение блока питания.

- Геометрические размеры блока питания.

- Электрические характеристики.

- Формы и расположение объектов

Прежним стандартом корпуса ПК был форм-фактор АТ (создан 1984). В настоящее время используются корпуса форм-фактора АТХ (1995) и BTX (2003).

Форм-фактора BTX не получил большого распространения.

Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором материнской платы компьютера.

Мощность блока питания также является одним из параметров корпуса.

Мощность блока питания для форм-фактора AT – в среднем 150 Вт, ATX – до 1500 Вт, BTX – до 400 Вт.