Классы вычислительных машин
Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков, в частности:
-по принципу действия,
-по этапам создания и элементной базе,
-по назначению,
-по способу организации вычислительного процесса,
-по размерам и вычислительной мощности,
-по функциональным возможностям,
-по способности к параллельному выполнению программ.
ЦВМ – цифровые вычислительные машины, или вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, цифровой форме. Большинство современных ЭВМ являются ЦВМ.
ГВМ – гибридные вычислительные машины, или 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.
АВМ – аналоговые вычислительные машины, или вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения)
Проблемно-ориентированные компьютеры – компьютеры, предназначенные для решения более узкого круга, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, с регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, с выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам
Специализированные компьютеры – компьютеры, предназначенные для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.
Универсальные компьютеры – компьютеры, предназначенные для решения самых различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и пр. задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.
СуперЭВМ (суперкомпьютеры) – самые мощные многопроцессорные вычислительные машины. Используются для решения очень сложных задач:
· прогнозирование метеобстановки
· управление сложными оборонными комплексами
· биологические исследования
· моделирование экологических систем и др.
Таблица 2
Сравнительные характеристики классов современных компьютер
|
Параметры |
Класс компьютера |
|||
|
Суперкомпью-теры |
Большие компьютеры |
Малые компьютеры |
Микроком-пьютеры |
|
|
Производительность (MIPS)* |
1000-1000000 |
100-10000 |
10-1000 |
10-100 |
|
Емкость ОП (Мбайт) |
2000-100000 |
512-10000 |
128-2048 |
32-512 |
|
Емкость внешних ЗУ (Гбайт) |
500-50000 |
100-10000 |
20-500 |
10-50 |
|
Разрядность |
64-256 |
64-128 |
32-128 |
32-128 |
|
* MIPS –миллион операций в секнду (над числами с фиксированной запятой) |
||||
Большие компьютеры (мейнфреймы) – высокопроизводительные вычислительные машины, основное применение которых:
· решение научно-технических задач
· работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации работа с базами данных (БД)
· управление вычислительными сетямии и их ресурсами
ПерваябольшаяЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) быласозданав 1946 году. Эта машина весила 30 тонн, имела быстродействие несколько сотен операций в секунду и оперативныю память вемкостью 20 чисел, занимала зал площадью 150 м2.
Среди лучших разработок мейнфреймов за рубежом следует отметить в первую очередь американские:
IBM 360, IBM 370 - 1-е поколение, 1970-е гг.
IBM 3090, IBM 4300 (4331, 4341,4361,4381) - 2-е поколение, 1979 г.
IBMES/9000 – 3-е поколение, 1990 г.
S/390, AS/400 - 4-е поколение, 1997-1999 гг.
а также японские:
M 1800 (Fujitsu)
Millenium (Amdahl)
инемецкие (Comparex Information Systems):
8/* (8/8x, 8/9x)
9/* (9/8xx, 9/9xx, 99/xxx)
M2000
C2000
МиниЭВМ (малые компьютеры) – надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько меньшими по сравнению с мейнфреймами возможнстями. Ориентированы на использование:
· в качестве управляющих вычислительных комплексов,
· в системах автоматического проектирования,
· в системах моделирования несложных объектов,
· в системах искуственного интеллекта.
Серверы (server) – многопользовательские мощные микрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех рабочих станций сети.
Многопользовательские микрокомпьютеры – мощные микрокомпьютеры, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Сетевые компьютеры (networkcomputer) – упрощенные микрокомпьютеры, обеспечивающие работу в сети и доступ к сетевым ресурсам, часто специализированные на выполнение определенного вида работ (защита сети от несанкционированного доступа, организация просмотра сетевых ресурсов, электронной почты и т.д.)
Персональные компьютеры – однопользовательские микрокомпьютеры, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
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 ее адаптируемость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту;
- дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обуславливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;
- высокая надежность работы (более 5000 часов на отказ).
При классификации и анализе компьютерных устройств принято рассматривать их архитектуру и структуру.
Произвести строгую классификацию ЭВМ в настоящее время невозможно, так как они отличаются большим количеством разнообразных признаков.
Если придерживаться, так называемой «классической» классификации ЭВМ, то по признаку физическое представление обрабатываемой информации их, в общем виде, можно разделить на три класса: аналоговые (непрерывного действия); цифровые (дискретного действия); гибридные (на отдельных этапах обработки используются различные способы физического представления данных). В силу универсальности цифровой формы представления информации ЭВМ является наиболее универсальным средством обработки данных.
Часто используется признак классификации- «поколения ЭВМ». Это разделение ЭВМ на различные периоды их развития по определенным отличительным характеристикам (элементная база- ламповые, полупроводниковые и т. д. ; конструкторская единица используемой элементной базы - большие интегральные схемы, сверх большие интегральные схемы; логическая организация - системы, комплексы и т. д.; интеллектуальные возможности - взаимодействие на естественном языке, способность обучаться, производить логические суждения, вести «разумную» беседу, «понимать» базу данных и др.).
Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
Развитие идет также по пути "интеллектуализации" компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. 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.
В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний.
Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них — это традиционный компьютер. Но теперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином "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, размещённых на одном кристалле полупроводника.
Назад к разделу "Вычислительные устройства. Краткая история вопроса"