Компьютеры, их классификация, назначение и основные характеристики

Компьютеры, их классификация, назначение и основные характеристики

 

Слово компьютер является производным от английских слов to compute, computer, которые переводятся как «вычислять», «вычислитель». Первоначально в английском языке это слово означало человека, производящего  арифметические вычисления с привлечением или без привлечения механических устройств. Впервые трактовка слова компьютер появилась в 1897 году в Оксфордском словаре английского языка и означала она механическое вычислительное устройство. С развитием технологий в 1946 году словарь пополнился дополнениями, позволяющими разделить понятия цифрового, аналогового и электронного компьютера.

 

Компьютер — это электронный  прибор, предназначенный для автоматизации  создания, хранения, обработки и транспортировки данных. Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений. С совершенствованием технологий они стали применяться для создания баз данных и управления всевозможными устройствами. Со временем компьютеры стали доступнее. Их начали применять в бизнесе, а позже и дома. Сегодня трудно себе представить современное общество без компьютеров, ведь они выполняют множество крупных и мелких задач.

Схема устройства компьютера.

 

Классификация компьютеров.

 

Компьютеры применяются  в самых различных сферах деятельности. Естественно с определенной задачей лучше всего справится специально сконфигурированное устройство. Поэтому существует множество видов компьютеров. Чтобы не запутаться во всем многообразии вычислительных устройств, их следует классифицировать.

ЭВМ можно классифицировать по нескольким признакам: по принципу действия, по вычислительной мощности и габаритам и назначению.

По принципу действия компьютеры классифицируются на аналоговые, цифровые и гибридные.

Аналоговая ЭВМ — это  вычислительное устройство непрерывного действия, обрабатывающее аналоговые данные без преобразования в цифровую форму.

Цифровая ЭВМ — это  вычислительное устройство дискретного  действия, где вычисления производятся в цифровой форме.

Гибридная ЭВМ — это  компьютер, совмещающий в себе обработку сигналов как в аналоговой, так и цифровой формах.

В данный момент аналоговые ЭВМ практически не применяются, вместо них используются цифровые,а в узкоспециализированных областях - гибридные компьютеры.

По вычислительной мощности и габаритам и назначению ЭВМ классифицируются на: суперкомпьютеры, большие, средние, малые и микро ЭВМ.

Суперкомпьютер — это  сверхпроизводительный компьютер, предназначенный для решения  задач особой сложности. К ним  можно отнести системы предупреждения ядерного нападения и стихийных бедствий, прогнозирование погоды, крупные научные расчеты. Сверхпроизводительность достигается за счет параллельной архитектуры, сверхглубого охлаждения процессора и полупроводниковой памяти, применения особых сверхбыстрых сверхбольших интегральных схем и каналов связи. Дважды в год на сайте top500.org публикуется список 500 самых быстрых суперкомпьютеров в мире. Россия в этом списке занимает 9 место с 8 суперкомпьютерами, США — 1 место (250).

На данный на первом месте находится суперЭВМ Titan, установленный в «Национальной лаборатории Оук-Ридж», США. Его производительность равна 17590 петафлопс. Крупнейший российский суперкомпьютер Lomonosov с производительностью 901900 терафлопс занимает 27 место.

 

Место	Страна	Система и производитель	Кол-во процессоров	Макс. Произ., TFLOPS	Пиковая произв., TFLOPS
1	DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory United States	Titan - Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA K20x Cray Inc.	560640	17590.0	27112.5
2	DOE/NNSA/LLNL United States	Sequoia - BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60 GHz, Custom IBM	1572864	16324.8	20132.7
3	RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS)	K computer, SPARC64 VIIIfx 2.0GHz, Tofu interconnect Fujitsu	705024	10510.0	11280.4
4	DOE/SC/Argonne National Laboratory United States	Mira - BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60GHz, Custom IBM	786432	8162.4	10066.3
5	Forschungszentrum Juelich (FZJ) Germany	JUQUEEN - BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.600GHz, Custom Interconnect IBM	393216	4141.2	5033.2

Большая ЭВМ — это производительный компьютер, обычно с большим объемом  оперативной и дисковой памяти. Назначение больших ЭВМ — серверы в  мейнфреймовых системах, крупные интернет-серверы, серверы данных в больших распределительных центрах.

Мейнфрейм — это мощный компьютер в сетевой инфраструктуре, в которой на стороне пользователя находится терминал, т. е. устройства  ввода.

Сетевые серверы различного назначения объединяют web-серверы, ftp-серверы, почтовые сервисы и серверы конференций.

Средние ЭВМ — это достаточно производительный компьютер, требующий для своего размещения отдельного помещения с поддерживаемыми климатическими условиями. Назначение средних ЭВМ — серверы баз данных в   информационных системах среднего масштаба, управляющие компьютеры в системах автоматизированного производства.

Малые ЭВМ — это компьютер, соответствующий по размерам персональному  рабочему месту, но значительно превышающий  своего настольного собрата. Их размеры  колеблются от платяного шкафа до небольшого холодильника. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Применяются для управления производственными процессами.

Микро ЭВМ — это вычислительная машина с габаритами, начиная от настольного компьютера и меньше. В эту категорию попадают персональные компьютеры , микроконтроллеры, встроенные микропроцессоры и игровые приставки.

Персональные  компьютеры (ПК), их общая характеристика, особенности и разновидности.

Персональный компьютер  — компьютер предназначенный для эксплуатации одним пользователем, т. е. для личного использования. К ПК можно также отнести и любой другой компьютер, предназначенный для личного пользования. Несмотря на небольшие размеры и невысокую стоимость, современны персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные модели превосходят большие ЭВМ 70-х и 80-x годов.

Устройство персонального  компьютера.

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство персонального  компьютера.

Персональные компьютеры можно разделить на следующие  виды:

Consumer PC — массовый персональный компьютер домашнего применения. Должен обеспечивать возможность выхода в интернет, но не возможность работы в локальной сети.

Office PC — массовый персональный компьютер офисного применения. Должен обеспечивать работу в локальной сети, выполнения большинства офисных операций, а также возможность удаленного управления и обслуживания.

Mobile PC — переносной персональный компьютер, который можно брать с собой в поездки.

Workstation PC — мощный  компьютер с возможностью работы в локальной сети и интернете. Предназначен для решения специальных задач, например вычислительных или графических.

Entertainment PC — развлекательный компьютер с повышенным качеством воспроизведения мультимедийного содержимого.

По габаритам и весу персональные компьютеры можно разделить  на классы:

Стационарный компьютер  — компьютер предназначенный для установки на рабочем месте. По типу корпуса можно разделить на :

Tower — вертикальное расположение корпуса.

MiniTower — вертикальное расположение корпуса, более компактен по сравнению с tower.

Desctop — горизонтальное расположение корпуса.

Переносной компьютер  — выполнен в виде компактного  системного блока или моноблока, предназначены для перенесения с одного рабочего места на другое.

Ноутбук — компьютер выполненный в виде единого блока, раскрывающийся наподобие блокнота. Масса от 2 до 4 кг. Предназначены для работы вдали от источников питания.

Субноутбук — более  компактный и легкий ноутбук.

Нетбук — недорогой ноутбук небольших размеров, предназначенный для работы с сетью Интернет.

Смартфон — миниатюрное  устройство с размером экрана 3-5 дюйма, по функциональности и мощности приближающийся к современным ноутбукам. На нем  можно выполнять некоторую несложную работу в течении короткого промежутка времени. В настоящее время практически вытеснил с рынка КПК и коммуникаторы. Современные смартфоны оснащаются мощными процессорами, большим объемом физикой и оперативной памяти. В данный момент времени развиваются быстрее всех остальных видов компьютеров.

Планшетный компьютер  — представляют собой нечто среднее  между смартфоном и ноутбуком. Оснащенные большими сенсорными экранами, идеально подходят для работы в сети интернет и развлекательных функций, но не для работы.

В настоящее время на рынке  персональных компьютеров происходят бурные изменения. Если раньше desktop pc и ноутбуки использовались для работы и развлечений, то сейчас роль последнего на себя все чаще берут на себя смартфоны и планшеты. Обеспечивающие большую мобильность и автономность, их сенсорный экран идеально подходит для потребления информации практически в любом месте. Также существуют проекты по замене настольных компьютеров смартфоном или планшетом с помощью подключения последних к монитору с помощью докстанции. Такое устройство обладает необходимы устройствами ввода и вывода информации для пользователя и со временем может стать своеобразной заменой классических ПК.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операционные  системы (ОС): виды, назначение и типовые  функции. Современные версии ОС для  ПК.

 

В мире многообразия оборудования и программ сложно выделить определение  операционной системы. Где заканчивается  та грань, за которой программа начинает называться операционной системой. Более того, многие микроконтроллеры с составе компьютера могут обладать своими собственными небольшими операционными системами. Постараемся дать краткое определение.

Операционная система  — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надежных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

 

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Классификация ОС.

Операционные системы  можно классифицировать по разным критериям.

• По количеству пользователей, имеющих возможность одновременно работать с операционной системой

1. Однопользовательские (MS-DOS)

2. Многопользовательские (UNIX, Windows, Linux)

• По механизму обеспечения доступа

1. Пакетные (OS 360)
2. Интерактивные (Unix, Windows, Linux)
3. Реального времени (QNX)

• По количеству одновременно решаемых задач

1. Однозадачные(MS-DOS)
2. Многозадачные (Unix, Windows, Linux)

• По функциональности

1. Общего применения
2. Специализированные

• По возможности обслуживать разное количество процессоров

1. Однопроцессорные
2. С поддержкой многопроецессорности
3. С поддержкой распределенных вычислений.

 

Типовые функции операционных систем

Основные функции операционной системы сводятся к управлению ресурсами  компьютера, в первую очередь оперативной и энергонезависимой памятью и временем центрального центрального процессора, но также и периферийными устройствами. Управление состоит в том, что прикладная программа запрашивает у ОС ресурсы, а система находит и предоставляет их программе — либо сообщает, что данный ресурс недоступен. По современным представлениям должна уметь делать следующее.

• Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение.
• Обеспечивать управление памятью.
• Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски, флэш -память.
• Предоставлять более или менее стандартизированный доступ к различным периферийным устройствам, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства или двигатели, поворачивающие рулевые плоскости истребителя.
• Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс

Существуют ОС, функции которых  этим и ограничиваются, например такие как MS-DOS. Более развитые ОС также предоставляют следующие возможности:

• Параллельное исполнение нескольких задач.
• Организацию взаимодействия друг с другом.
• Организацию мезмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.
• Защиту системных ресурсов, данных и программ пользователя.
• Аутентификацию, авторизацию и

другие средства обеспечения безопасности.

 Современные версии ОС для ПК

Часто можно проследить преемственность  между различными ОС, необязательно разработанными одной компанией. Отчасти такая преемственность обусловлена традициями совместимости или хотя бы переносимости прикладного программного обеспечения, отчасти — заимствованием отдельных удачных концепций. Можно с достаточно большой уверенностью выделить три семейства ныне эксплуатирующихся ОС и еще несколько вымерших или близких к тому.