Информационный центр "Центральный Дом Знаний"
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Классификация компьютеров и их системСОДЕРЖАНИЕ Введение...................................................................................................................2 Теоретическая часть Введение.........................................................................................................3 Классификация по поколениям....................................................................4 Классификация по назначению....................................................................9 Классификация по принципу действия.....................................................10 Классификация по размерам и функциональным возможностям..........11 Заключение......................................................... ........................................15 Практическая часть Общая характеристика задачи..............................................................................16 Описание алгоритма решения задачи..................................................................19 Список литературы................................................................................................25 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. Тем не менее, компьютер не способен выполнять все функции человеческого мозга, это устройство, призванное облегчить нам жизнь. Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами. Целью изучения моей темы является освоение понятий, используемых в курсе информатики и относящихся к устройствам и принципам работы электронных вычислительных машин (ЭВМ или компьютера) и вычислительных систем (ВС). В теоретической части курсовой работы будут рассмотрены классификации компьютеров по поколениям, по назначению, по принципу действия, по размеру и функциональным возможностям. Практическая часть работы предполагает решения экономической задачи, связанной с учетом выпущенной продукции по плану и фактически. Теоретическая часть Введение Первоначальный компьютер (от англ. computer-«вычислитель», «расчетчик») предназначался для выполнения сложных однообразных вычислений. История современной вычислительной техники насчитывает чуть более полувека, но первым механическим компьютером считают абак (который иногда ассоциируется с обычными счетами), упоминание о нём встречается ещё до новой эры. Этот компьютер имел память – костяшки на счетах, а для сложения и вычитания «использовался» человек, он производил вычисления, двигая костяшки. Поразрядное сложение, как сложение в столбик, на счетах выполнять удобнее, чем в уме, поэтому они не утратили своей вычислительной «мощи» и по сей день. Однако по прошествии нескольких веков человечество сделало большой шаг в развитии компьютеров. От компьютеров, которые весили тонны, до персональных настольных компьютеров. В своей работе я бы хотела рассмотреть различные классификации компьютерной техники: 1. по этапам развития (по поколениям); 2. по назначению; 3. по принципу действия; 4. по размеру и функциональным возможностям. 1. Классификация по поколениям. Разделение компьютерной техники на поколения — на самом деле весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером. Необходимость делить машины на поколения вызвана тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования. 1.1. Первое поколение компьютерной техники К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50_х гг. Особенностями этих машин являются: пользование в качестве элементной базы электронных ламп, применение ЗУ на линиях задержки, наличие ЗУ. В большинстве машин первого поколения была реализована концепция хранимой программы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые мог приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие — порядка 10-20 тыс. операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2К или 2048 машинных слов длиной 48 двоичных знаков. Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др. Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета. Эти трудности начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность ее использования. Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счетная машина), БЭСМ-1, «Стрела», «Урал-1», «Урал-2», М-20, М-3. 1.2. Второе поколение компьютерной техники Второе поколение компьютерной техники — это электронно-вычислительные машины, созданные в 1955—1965 гг. Их особенностью было применение при использовании компьютеров не только электронных ламп, но и дискретных транзисторных логических элементов. Магнитные сердечники выполняли функцию оперативной памяти. В это время создаются эффективные электронные устройства, позволяющие использовать магнитные ленты, барабаны и первые магнитные диски. Преимущество использования магнитных сердечников по сравнению с предыдущими устройствами заключается в их скорости обработки оперативной информации (быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду) и в значительном увеличении емкости памяти (до нескольких десятков тысяч слов). Так как программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд, были созданы специальные программы, переводящие программу с языка высокого уровня на машинный язык - трансляторы. Возникло также большое количество библиотечных программ для решения разнообразных математических задач; мониторных систем, управляющих режимом трансляции и исполнения программ. На основе мониторных систем в дальнейшем были созданы современные операционные системы. Операционная система - важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания. Для некоторых машин второго поколения были созданы операционные системы с небольшим количеством возможностей. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных ИС. Примеры машин второго поколения: IBM 701 (США), БЭСМ-6, БЭСМ-4, Минск-22, Минск-32 (СССР), ЭВМ М-40, -50, Урал-11, -14, -16. 1.3. Третье поколение компьютерной техники Машины третьего поколения создавались примерно после 1970-х гг. Однако процесс эволюции компьютерной техники шел непрерывно, и в нем принимали участие тысячи различных людей, работающих с решением различных проблем, поэтому сегодня совершенно невозможно установить четкие границы поколения. Наиболее ярким и значимым критерием различия машин является критерий ОС архитектуры. Эти машины по сути своей представляют собой семейство машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. Вместо элементной базы в них используются интегральные схемы, которые принято называть микросхемами. Машины третьего поколения имеют в себе развитые операционные системы. Они обладают обширными возможностями мультипрограммирования, т.к. одновременно выполняют несколько программ. Быстродействие внутри семейства составляет от нескольких десятков тысяч до миллиардов операций в секунду. Емкость оперативной памяти составляет несколько сотен тысяч слов. Примеры машин третьего поколения — семейства IBM 360 (США), «Днепр-2», ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020 и др.). 1.4. Четвертое поколение компьютерной техники Образовалось в начале 1980-х гг. Базой компьютеров этого поколения были Сверхбольшие Интегральные Схемы (СБИС), в одном корпусе которых содержатся миллионы транзисторов. Размер оперативной памяти вырос до 7 и более Гбайт в компьютерах, применяемых для коммерческих расчетов. Более прочной стала связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы. Машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти — порядка 1-64 Мбайт. Для компьютеров четвертого поколения характерны: применение персональных компьютеров; телекоммуникационная обработка данных; объединение в компьютерные сети; широкое использование систем управления базами данных; элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств. Примеры машин четвертого поколения – ПЭВМ IBM 3081, Fujitsu M 380, ЕС-1015 и др., СМ-1420, -1600, «Электроника-85», «Искра-226» и др. 1.5. Пятое поколение компьютерной техники Главный упор при создании компьютеров пятого поколения сделан на их «интеллектуальность», внимание акцентируется не столько на элементной базе, сколько на переходе от архитектуры, ориентированной на обработку данных, к архитектуре, ориентированной на обработку знаний. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них — это традиционный компьютер, но теперь он лишен связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, так называемый интеллектуальный интерфейс. Его задача — понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера. Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещенных на одном кристалле полупроводника. 2. Классификация по назначению - Универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых различных технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. - Проблемно-ориентированные служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, 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 - Специализированные - используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Машинные ресурсы таких компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать класс задач наиболее эффективно. Специализированные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах «скорой помощи», на ракетах, самолетах и вертолетах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в не отапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций и т. п. 3. Классификация по принципу действия - Аналоговые (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего 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. - Цифровые (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме. - Гибридные (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. 4. Классификация по размерам и функциональным возможностям - Сверхбольшие (суперЭВМ) - это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлоп (1 мегафлоп - миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки Суперкомпьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т. д. Элементная база — микросхемы сверхвысокой степени интеграции. - Большие (мэйнфреймы) предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200-300 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5-6 раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент-серверном подходе. Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объем оперативного хранения достигает 342 Тбайт. Производительность его процессоров, пропускная способность каналов. Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи. - Малые (мини ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями. К достоинствам мини-ЭВМ можно отнести: специфичную архитектуру с большой модульностью, лучшее, чем у мэйнфреймов, соотношение производительность/цена, повышенная точность вычислений. Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Традиционная для подобных комплексов широкая номенклатура периферийных устройств дополняется блоками межпроцессорной связи, благодаря чему обеспечивается реализация вычислительных систем с изменяемой структурой. Наряду с использованием для управления технологическими процессами мини-ЭВМ успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта. - Сверхмалые (микроЭВМ) — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Современные модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством Конструктивных решений и др. Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства — эффективность. Быстродействие — порядка 1 — 10 млн. операций в секунду. Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию. Персональные компьютеры (ПК) - это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные машины - от дешевых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем емкостью в десятки гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами. Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, ученым, журналистам, которым приходится работать вне офиса — на презентациях или во время командировок. Основные разновидности портативных компьютеров: Laptop (наколенник, от lap — колено и top — поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Notebook (блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Имеет вес около 3 кг. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Ноутбуки зачастую снабжают приводами CD-ROM. Многие современные ноутбуки включают взаимозаменяемые блоки со стандартными разъёмами. Такие модули предназначены для очень разных функций. В одно и то же гнездо можно по мере надобности вставлять привод компакт-дисков, накопитель на магнитных дисках, запасную батарею или съёмный винчестер. Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании. Даже если он получает энергию от обычной электросети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов. Palmtop (наладонник) — самые маленькие современные персональные компьютеры. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителей на дисках — обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. Если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant).(......) |
Loading
|