Классификация эвм ПО размерам и функциональным возможностям

По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие, большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).

Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:

· быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;

· разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;

· номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;

· номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и 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-эксплутационные 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.

 

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции. Первая большая ЭВМ ЭНИАК была создана в 1946 году. Эта машина имела массу более 50 т., быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью 100 кв.м.

Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.

Появление в 70-х годах малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.

Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ – вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.

Изобретение в 1969 году микропроцессора привело к появлению в 70-х годах еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ. Именно наличие микропроцессора служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

4. Основные функциональные характеристики и параметры персонального компьютера

Основными чертами ПК являются:
1. Быстродействие,производительность,тактовая частота. Единицами измерения быстродействия служат:
• МИПС (MIPS - Mega Instruction Per Second) - миллион операций над числами с фиксированной запятой (точкой);
• МФЛОПС (MFLOPS - Mega FLoating Operations Per Second) - миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой);
• КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для низкопроизводительных ЭВМ - тысяча некоторых усредненных операций над числами;
• ГФЛОПС (GFLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) - млрд операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой).

2. Разрядность машинки и кодовых шин интерфейса.
Разрядность - это наибольшее количество разрядов двоичного числа, над которым сразу может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при иных равных критериях, будет больше и производительность ПК.
3.Типы системного и локальных интерфейсов.
Различные типы интерфейсов обеспечивают различные скорости передачи информации меж узлами машинки, разрешают подключать различное количество наружных устройств и разные их виды.
4. Емкость оперативной памяти.
Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мб (Мбайт), пореже в кб (Кбайт). Напоминаем: 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 10242 б.
Почти все современные прикладные программы при оперативной памяти емкостью меньше 8 Мбайт просто не работают или работают, но чрезвычайно медлительно.
Следует иметь в виду, что повышение емкости основной памяти в 2 раза, кроме всего остального, дает увеличение действенной производительности ЭВМ при решении слож­ных задач приблизительно в 1,7 раза.
5. Емкость накопителя на твердых магнитных дисках (винчестера). Емкость винчестера измеряется традиционно в мб либо гб (1 Гбайт = 1024 Мбайта).
По прогнозам профессионалов, почти все программные продукты 1997 г. будут требовать для работы до 1 Гбайта наружной памяти.
6. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.
На данный момент используются в основном накопители на гибких магнитных дисках, исполь­зующие дискеты поперечником 3,5 и 5,25 д (1 дюйм =25,4 мм). 1-ые имеют обычную емкость 1,44 Мбайта, 2-ые - 1,2 Мбайта.
7. Виды и емкость КЭШ-памяти.
КЭШ-память - это буферная, не доступная для юзера быстродействующая память, автоматом используемая компом для ускорения операций с информацией, лежащей в наиболее медлительно работающих запоминающих устройствах. К примеру, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора (КЭШ-память первого уровня) либо вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ-память на ячейках электронной памяти.
Следует иметь в виду, что наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт наращивает производительность ПК приблизительно на 20%.
8. Тип видеомонитора (монитора) и видеоадаптера.
9. Тип принтера.

10. Наличие математического сопроцессора.
Математический сопроцессор дозволяет в 10-ки раз убыстрить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.
11. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.
12. Аппаратная и программная сопоставимость с иными типами ЭВМ. Аппаратная и программная сопоставимость с иными типами ЭВМ значит возможность использования на компе соответственно тех же технических частей и программного обеспечения, что и на остальных типах машин.
13. Возможность работы в вычислительной сети.
14. Возможность работы в многозадачном режиме.
Многозадачный режим дозволяет делать вычисления сразу по нескольким программкам (многопрограммный режим) либо для пары пользователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы пары устройств машинки, вероятное в таком режиме, дозволяет существенно прирастить действенное быстродействие ЭВМ.
15. Надежность.
Надежность - это способность системы делать на сто процентов и верно все данные ей функции. Надежность ПК измеряется традиционно средним временем выработки на отказ.
16. Стоимость.
17. Габариты и масса.

Основные характеристики ПК

Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (например, Pentium III обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду)

Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.

Тактовая частота процессора (частота синхронизации) - число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например сложение). Таким образом Тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера

Задается ТЧ специальной микросхемой «генератор тактовой частота», который вырабатывает периодические импульсы. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Частота в 1Мгц = 1миллиону тактов в 1 секунду. Превышение порога тактовой частоты приводит к возникновению ошибок процессора и др. устройств. Поэтому существуют фиксированные величины тактовых частот для каждого типа процессоров, например: 2,8; 3,0 Ггц и тд

Разрядность процессора – max длина (кол-во разрядов) двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком.

Разрядность связана с размером специальных ячеек памяти – регистрами. Регистр в 1байт (8бит) называют восьмиразрядным, в 2байта – 16-разрядным и тд. Высокопроизводительные компьютеры имеют 8-байтовые регистры (64разряда)

Время доступа - Быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывание min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10^-9с)

Объем памяти (ёмкость) – max объем информации, который может храниться в ней.

Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм)

Скорость обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве

5. Обобщенная структурная схема ПЭВМ. Характеристика и назначение основных устройств: процессора, оперативного запоминающего, арифметико-логического, управления, ввода-вывода. Внешние запоминающие устройства.

6. Характеристика и назначение дополнительных устройств ПЭВМ: принтера, сканера, плоттера, стримера, сетевой и звуковой карты и др.

 

Принтер - печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров три: матричные, лазерные и струйные.

Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остаётся отпечаток символа.

Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру.

Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек

Плоттер (графопостроитель) - устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера.

Плоттеры используются для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем. Плоттеры рисуют изображения с помощью пера.

Сканер - устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Модем - устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.

Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона - этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией. Отсюда название устройства:

модем - модулятор/демодулятор.

Управление модемом осуществляется с помощью специального коммутационного программного обеспечения.

Модемы бывают внешние, выполненные в виде отдельного устройства, и внутренние, представляющие собой электронную плату, устанавливаемую внутри компьютера. Почти все модемы поддерживают и функции факсов.

Факс - это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название "факс" произошло от слова "факсимиле" (лат. fac simile - сделай подобное), означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати.

Модем, который может передавать и получать данные как факс, называется факс-модемом.

Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютера.

Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Стри́мер ^[1] (от англ. streamer), также ле́нточный накопи́тель — запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.

Основное назначение: запись и воспроизведение информации, архивация и резервное копирование данных.

7. Компьютерная память. Виды и иерархия памяти. Устройства для хранения информации

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Иерархия памяти — термин, используемый в вычислительной технике при проектировании и программировании ЭВМ (компьютеров). Означает, что различные виды памяти образуют иерархию, на различных уровнях которой расположены памяти с отличающимися временем доступа, сложностью, стоимостью и объемом.

Существуют такие виды памяти компьютера: ROM, RAM, жесткий диск, оптические диски и различные переносные накопители.

В качестве примера одного из видов ROM – памяти только для чтения, можно привести BIOS. Этот вид встраивается в системную плату и используется на начальной стадии загрузки компьютера. В данной памяти содержится набор наиболее важного программного обеспечения, устанавливающего начальное соединение между устройствами, предназначенными для ввода и вывода информации. Биосом создается мост между микропроцессором и жестким диском, на котором содержится операционная система компьютера. Данный процесс и получил название загрузки.

ROM – это такие виды памяти компьютера, которые сильно отличаются от всех остальных, так как предназначены для осуществления скоростного доступа к ним. Данный тип используется только для хранения данных. По своему внешнему виду ROM представляет собой интегрированный чип, который обычно не подлежит замене. Отличие данного типа от других состоит в том, что он должен обладать высокоскоростным доступом, а цикл его чтения должен быть минимальным, в нем нет никаких подвижных частей, поэтому такие функции и стали возможны. Этот вид отличается еще и тем, что информация хранится в нем и в то время, когда компьютер полностью выключен.

 

RAM представляет собой устройство скоростной памяти, которая применяется для хранения информации в процессе работы компьютера.

Еще один важный вид – кэш память компьютера, которая исполняет функции своеобразного буфера, осуществляющего обмен информации между процессором и оперативной памятью. Этот вид памяти является самым быстродействующим, что необходимо для обеспечения качественной бесперебойной работы компьютера. Традиционно объем такой памяти колеблется в пределах 128-512 килобайт.