Классификация компьютеров и их систем

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………стр.3

Теоретическая часть

Классификация компьютеров и их систем…………………………стр.4-12

Заключение…………………………………………………………….стр.13

Практическая часть

1. Общая характеристика задачи………………………………….стр.14-17
2. Описание алгоритма решения задачи………………………….стр.18-27

Список использованной литературы…………………………………стр.28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

    Тема курсовой  работы является  актуальной, так как она составляет теоретическую основу информатики, без неё невозможно изучить компьютер. Всем известно, что в наши дни невозможно обойтись без этого устройства. Объектом исследования является компьютер.

Данную тему раскроют следующие  вопросы: классификация компьютеров  и классификация компьютерных систем.  Классификация компьютеров и  их систем обеспечивает единую методическую базу для изучения информатики.

Проблема классификации  ЭВМ (электронно-вычислительных машин)   занимает важное место в наше время. Цель данной работы - подробно изучить различные классификации компьютеров.

Основные задачи:

• Ознакомиться с основными понятиями;
• Рассмотреть классификации компьютеров;
• Узнать перспективы развития ЭВМ.

 

Теоретическая часть

Классификация компьютеров  и их систем

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Термин «компьютер» является синонимом аббревиатуры ЭВМ. После появления персональных в (от англ. personal computer, PC), термин ЭВМ в последствие был практически вытеснен из употребления и заменен более удобным термином – «компьютер».

Существует два основных класса компьютеров:

• цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;
• аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Существуют различные  классификации компьютеров: классификация  по назначению, по возможностям, по поколениям, по принципу действия. Рассмотрим каждую из них.

1)Классификация  по поколениям

К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х гг. XX века. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли 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.

Но это только техническая сторона. Очень важна  и другая — способы использования  компьютеров, стиль программирования, особенности их математического обеспечения. 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. Процесс отладки был наиболее длительным по времени. 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. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить ее к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная  счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.[1, стр.34]

Второе  поколение компьютерной техники — машины, сконструированные примерно в 1955—1965 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду,  емкость памяти — до нескольких десятков тысяч слов.

Появились так  называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном,  легковоспринимаемом виде. Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому   специальные   программы,   которые   называются торами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык. Появились широкий набор библиотечных программ для решения  разнообразных математических   задач и мониторные системы, управляющие   режимом   трансляции   и   исполнения   программ. На основе мониторных систем в дальнейшем были созданы современнее 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. Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера и предназначена для управления действием технических его средств.[4, стр.27]

Для некоторых  машин второго поколения были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.

Машинам второго  поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х гг. наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.[1, стр.36]

Машины третьего поколения созданы примерно после 60-х гг.  Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нем участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда поколение начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры. Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т. е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т. е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, EC ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.[1, стр.38]

Четвертое поколение — это поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 г. Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для машин четвертого поколения характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.

С точки зрения структуры компьютеры этого поколения  представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость 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.

Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография). Компьютеры будут встраиваться во все мыслимые и немыслимые устройства и за счёт этого станут «невидимыми». Они прочно войдут в повседневную жизнь – будут открывать двери, включать лампы, распределять деньги и выполнять тысячи других обязанностей. Развитие идет по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. [1, стр.41]       

  2)По  назначению компьютеры подразделяют  на:

Офисный компьютер ориентирован на работу с программами офисного класса, может подключаться к локальной сети, и не отличается высокой производительностью. Главное требование к нему – надёжность.

Домашний компьютер обычно используют для развлечений и выполнения не слишком сложных учебных (рабочих) заданий. Мультимедийная направленность домашнего ПК выражается в оснащении его процессором и видеокартой среднего класса , приводом DVD, качественным монитором и комплектом хорошей акустики. Зачастую предусматривается подключение компьютера к телевизору для просмотра DVD на экране ТВ. Непременным условием является подключение к интернету через модем или сетевую карту. Игровой компьютер требует наличия мощной графической подсистемы. Главным его элементом является графическая видеокарта и адекватный потребностям процессор при достаточном объёме оперативной памяти. Игровой компьютер дополнительно комплектуют джойстиком, рулём, педалями, устройствами виртуальной реальности (шлемы, очки, перчатки).

Дизайнерский компьютер предназначен для выполнения сложных графических работ (кроме 3D-графики кинематографического уровня) и обработки видео в режиме реального времени. По сути, это рабочая станция начального уровня в достаточно компактном исполнении. Конкретная конфигурация дизайнерского ПК зависит от специфики решаемых задач.[3, стр. 37]

3) По  возможностям компьютеры подразделяют  на:

СуперЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, а также для обслуживания крупнейших информационных банков данных. С развитием науки и техники постоянно выдвигаются новые крупномасштабные задачи, требующие выполнения больших объемов вычислений. Особенно эффективно применение суперЭВМ при решении задач проектирования, в которых натурные эксперименты оказываются дорогостоящими, недоступными или практически неосуществимыми. СуперЭВМ позволяют по сравнению с другими типами машин точнее, быстрее и качественнее решать крупные задачи, обеспечивая необходимый приоритет в разработках перспективной вычислительной техники.

Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров (министерства, государственные ведомства и службы, крупные банки и т.д.). Это очень мощные по производительности компьютеры, предназначенные для обеспечения научных исследований, для построения рабочих станций для работы с графикой, UNIX-серверов, кластерных комплексов.[2, стр.17]

Средние ЭВМ широкого назначения для управления сложными технологическими производственными процессами (банки, страховые компании, торговые дома, издательства). ЭВМ этого типа могут использоваться и для управления распределенной обработкой информации в качестве сетевых серверов. В этих машинах особое внимание уделяется сохранению и безопасности данных, программной совместимости и т.п.

Персональные  и профессиональные компьютеры (ПК), позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня.

Мобильные и карманные компьютеры. Эта категория вычислительных средств только начинает свое бурное развитие и поэтому требует более подробного освещения. Появление микропроцессоров способствовало разработке на их основе разнообразных устройств, используемых в различных областях жизнедеятельности человека: мобильная связь, бытовая техника, авто, игровые приставки, электронные записные книжки т.п. Рыночный сектор этих устройств еще находится в стадии формирования, отличается большим разнообразием, мобильностью и динамикой.