Информационный центр "Центральный Дом Знаний"
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Классификация компьютеров и их системОглавление Введение……………………………………………………………………3 I .Теоретическая часть……………………………………………………..4 Введение…………………………………………………………………....4 1. Классификация ЭВМ по принципу действия ….……………………..6 2. Классификация ЭВМ по этапам создания ……………………………8 3. Классификация ЭВМ по назначению …………………..…….……….9 4. Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям…………………………………..……………………………11 5. Классификация вычислительных систем…………………………….16 Заключение…………………………………………………………….… 19 II. Практическая часть……………………………………………………20 1. Общая характеристика задачи……………………...…………………20 Описание алгоритма решения задачи………….………………………..23 Список использованной литературы……………………………………31 Введение Цель изучения темы – освоение понятий, используемых в курсе информатики и относящихся к устройствам и принципам работы электронных вычислительных машин (ЭВМ или компьютера) и вычислительных систем (ВС) В данной курсовой выделено несколько классификаций в зависимости от сторон. Данную тему раскрывают такие вопросы, как: 1.Классификация ЭВМ по принципу действия; 2. Классификация ЭВМ по этапам создания; 3. Классификация ЭВМ по назначению; 4. Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям; 5. Классификация вычислительных систем. В практической части данной курсовой рассматривается решение экономической задачи по данным компании ООО «Красный Октябрь» осуществляющая производственную деятельность на территории России, с использованием табличного процессора МS Excel. Для выполнения и оформления данной курсовой работы была использована операционная система (ОС) Microsoft Windows XP Professional (версия 2004 г.) и пакет прикладных программ Microsoft Officе: табличного процессора МS Excel и текстового редактора MS Word на персональном компьютере (ПК). Краткие характеристики ПК: винчестер- 80 Гб (7200 rpm), память оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) – 256 Мб, процессор- Celeron- D 320, монитор- LG Flatron F720P 17, видеокарта- GeForce FX 5200-8x DDR. I.Теоретическая часть Введение На сегодняшний день сложно представить себе решение сложных вычислительных задач и выполнение операций, которые, на первый взгляд, совсем не связаны с числами, без помощи ЭВМ. Необходимость в расчётах существовала во все времена. В далёком прошлом считали на пальцах или делали насечки на костях. На стадии становления человеческой цивилизации, где-то около 4000 лет назад, были изобретены уже довольно сложные системы счисления, с помощью которых осуществлялись торговые сделки, рассчитывались астрономические циклы и проводились другие вычисления. Первые ручные вычислительные инструменты появились лишь спустя тысячелетия. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) - вычислительная машина, в которой основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных приборах. Вычислительный комплекс (ВК) или вычислительная система (ВС)- взаимосвязанная совокупность средств вычислительной техники, в которую входят не менее двух процессоров, объединенных системой управления и имеющих общую память, единое математическое обеспечение и общие периферийные устройства [1, с. 57]. Сложные вычислительные системы, как правило, имеют многоуровневую организацию, включающую в себя разнообразные технические средства и программное обеспечение (ПО). Следует отметить, что новые технические решения в области микроэлектроники также размывают ранее четкую границу между понятиями ЭВМ и ВС. Следует, тем не менее, отметить, что компьютер не способен выполнять все функции человеческого мозга, а просто устройство, призванное облегчить нам жизнь. По существу главное преимущество компьютера – способность реагировать с огромной скоростью на импульсы электрического напряжения, а истинное величие заключается в гении человека, нашедшего способ преобразовывать разнообразную информацию, которой богат реальный мир, в простую последовательность нулей и единиц. Это изобретение позволяет переводить все многообразие нашей жизни, которая очень часто не подчиняется никаким законам, в строгий язык математики, понятный электронным схемам компьютера. 1. Классификация ЭВМ по принципу действия По принципу действия все вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ), и гибридные (ГВМ). Рис. 1.1. Классификация вычислительных машин по принципу действия Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма передачи информации, с которой они работают. а б Рис. 1.2. Две формы представления информации в машинах: а - аналоговая; б – цифровая импульсная Цифровые вычислительные машины — вычислительные машины дискретного действия, работающие с информацией, представленной в цифровой (дискретной) форме. Аналоговые вычислительные машины — вычислительные машины непрерывного действия, работающие с информацией, представленной в аналоговой форме (в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины). 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 — вычислительные машины смешанного действия, позволяющие обрабатывать информацию, представленную как в цифровой, так и в аналоговой форме. 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); Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов. 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 с 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 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. Рис. 3. 1. Классификация ЭВМ по назначению 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 и ВС— обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами и служат для решения задач, связанных с управлением технологическими процессами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, выполнения расчетов с относительно несложным алгоритмом. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы Специализированные ЭВМ и ВС применяются как при выполнении разнообразных узкоспециализированных задач, так и при реализации определенных видов функций; подобная специализация позволяет упростить структуру устройств и понизить их стоимость. Они широко используются в военной, аэрокосмической, телекоммуникационной и других отраслях, когда важную роль играют существенные ограничения по массе, размерам, потребляемой электроэнергии. Значительно применение однокристальных ЭВМ в качестве микроконтроллеров при управлении техпроцессами. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, 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 Эта классификация учитывает важнейшие технико-эксплуатационные характеристики компьютера, такие, как: быстродействие; разрядность и формы представления чисел; номенклатура, емкость и быстродействие запоминающих устройств; типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов; возможность работы в многопользовательском и мультипрограммном режиме; наличие и функциональные возможности программного обеспечения; программная совместимость с другими типами ЭВМ; система и структура машинных команд; возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети; эксплуатационная надежность и др. Согласно перечисленным выше критериям ЭВМ делятся на следующие группы: микро ЭВМ; малые ЭВМ; большие ЭВМ; суперЭВМ [3, с. 55]. Микро ЭВМ — класс ЭВМ, действие которых основано на микропроцессорах. Внутри своего класса микро ЭВМ делятся на универсальные и специализированные (рис.4. 1). Рис 4.1 Классификация микроЭВМ Многопользовательские — мощные микро ЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать сразу нескольким пользователям. Персональные — микро ЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения, ориентированные на работу в однопользовательском режиме. Виды исполнения: настольный (стационарный) (рис. 4. 2), портативный (переносной) (рис. 4. 3) и карманный (рис. 4.4) [4, с. 48]. Рис. 4. 2. Рис. 4. 3. Рис. 4. 4. Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена. Портативные модели удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Особая привлекательность портативных компьютеров связана с тем, что их можно использовать в качестве средства связи. Подключив такой компьютер к телефонной сети, можно из любой географической точки установить обмен данными между ним и центральным компьютером своей организации. Так производят обмен данными, передачу приказов и распоряжений, получение коммерческих данных, докладов и отчетов. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры не очень удобны, но их можно подключать к настольным компьютерам, используемым стационарно. Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ. Серверы — особо интенсивно развивающаяся группа микро ЭВМ, применяемая в вычислительных сетях. Сервер представляет собой компьютер, выделенный для обработки запросов со всех станций сети, а также предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам. Кроме того, на сервер возлагаются функции распределителя ресурсов. Для решения конкретных задач, связанных с устранением узких мест в работе сети, серверы часто подразделяются на следующие виды: сервер приложений — универсальный сервер, занимающийся обработкой запросов с рабочих станций сети, распределением и обеспечением доступа к общим ресурсам сети; файл-сервер — используется для работы с файлами данные характеризуется большими объемами дисковых запоминающих устройств; архивационный сервер — служит для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях. Как правило, на такого рода серверах применяются стримеры со сменными картриджами. Сжатие и архивирование информации производится чаще всего один раз в день в автоматическом режиме по сценарию, заданному администратором; почтовый сервер – выделенная рабочая станция, предназначенная для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками и специализированной системой защиты от несанкционированного доступа и др. [3, c. 56]. Рабочие станции (work station) — однопользовательские микро-ЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ. Малые ЭВМ (мини - ЭВМ) — класс ЭВМ, который характеризуется широким диапазоном производительности в конкретных условиях применения, аппаратной реализацией большинства функций ввода-вывода информации, достаточно простой реализацией микропроцессорных и многомашинных систем, возможностью работы с форматами данных различной длины. Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Кроме того, они могут быть использованы для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, системах автоматизированного проектирования и моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта. Большие ЭВМ (mainframe) — класс ЭВМ, предназначенных для решения научно-технических задач и задач, связанных с управлением вычислительными сетями и их ресурсами, работы в вычислительных системах с пакетной обработкой информации и большими базами данных. В последнее время наметилась тенденция использования этого класса ЭВМ в качестве больших серверов вычислительных сетей. На больших ЭВМ сейчас находится около 70% «компьютерной» информации. СуперЭВМ — класс мощных многопроцессорных вычислительных машин с быстродействием в десятки миллиардов операций в секунду. ЭВМ этого класса представляют собой многопроцессорные вычислительные системы и структурно делятся на следующие группы: магистральные (конвейерные), снабженные процессорами, одновременно выполняющими разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных. Такие системы называют системами с многократным потоком команд и однократным потоком данных; векторные, работа которых характеризуется тем, что все их процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными, — однократный поток команд и многократный поток данных; матричные, в которых процессорами одновременно выполняются действия над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных. 5. Классификация вычислительных систем Одним из наиболее распространенных способов классификации ЭВМ является систематика Флинна (Flynn), в рамках которой основное внимание при анализе архитектуры вычислительных систем 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 команд и одиночный поток данных; к данному типу систем можно отнести обычные последовательные ЭВМ; SIMD (Single Instruction, Multiple Data) – системы c 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; подобной архитектурой обладают, например, многопроцессорные системы с единым устройством управления; данный подход широко использовался в предшествующие годы (системы ILLIAC IV или CM-1 компании Thinking Machines), в последнее время его применение ограничено, в основном, созданием специализированных систем; MISD (Multiple Instruction, Single Data) – системы, в которых существует множественный поток команд и одиночный поток данных; относительно данного типа систем нет единого мнения – ряд специалистов говорят, что примеров конкретных ЭВМ, соответствующих данному типу вычислительных систем, не существует, и введение подобного класса предпринимается для полноты системы классификации; другие же относят к данному типу, например, систолические вычислительные системы (см. Kung (1982), Kumar et al. (1994)) или системы с конвейерной обработкой данных; MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) – системы c множественным потоком команд и множественным потоком данных; к подобному классу систем относится большинство параллельных 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 параллельных систем (несмотря на их существенную разнородность) относятся к одной группе MIMD. Как результат, многими исследователями предпринимались неоднократные попытки детализации систематики Флинна. (.......) |
Loading
|