Класифікація комп'ютерів за функціональними можливостями

1. Контрольні питання і завдання
2. Клас великих комп'ютерів
3. сервери
4. суперкомп'ютери
5. Контрольні питання і завдання
6. Клас малих комп'ютерів
7. Персональні комп'ютери
8. Портативні комп'ютери
9. промислові комп'ютери
10. Контрольні питання і завдання

Головна | Інформатика та інформаційно-комунікаційні технології | Планування уроків і матеріали до уроків | 8 класи | Планування уроків на навчальний рік | Класифікація комп'ютерів за функціональними можливостями

Вивчивши цю тему, ви дізнаєтеся:
- що лежить в основі класифікації комп'ютерів;
- які класи комп'ютерів існують;
- які основні технічні параметри комп'ютерів використовуються при їх класифікації.

Будь-яка класифікація дозволяє виявити загальні для всіх підходів ознаки і визначити тенденції розвитку. Можна сперечатися про переваги однієї класифікації перед іншою, але загальні характерні риси будуть однакові. Динаміка зміни технічних параметрів комп'ютерів настільки велика, що через деякий час, можливо, що приводиться в підручнику класифікацію доведеться коригувати.

Як і при будь-якої класифікації, перш за все повинен бути обраний певний ознака (параметр), по якому проводиться відповідна угруповання. Комп'ютери можуть бути класифіковані за різними ознаками, наприклад за габаритами, по областям застосування, по швидкодії, по виконуваних функцій, по етапах їх створення і ще за багатьма іншими параметрами.

У цій темі ми розглянемо класифікацію за узагальненій ознаці, де в різному ступені враховані кілька характерних особливостей:
♦ призначення і роль комп'ютерів при обробці інформації;
♦ умови взаємодії людини і комп'ютера;
♦ габарити комп'ютера;
♦ ресурсні можливості комп'ютера.

Аналізуючи тенденції розвитку комп'ютерної техніки, ми пропонуємо класифікацію сучасних комп'ютерів, яка представлена ​​у вигляді схеми на рисунку 25.1.

Мал. 25.1. Класифікація комп'ютерів

Що розуміється під характеристиками, які обрані для класифікації? Розглянемо їх.

Уявімо собі наше суспільство, в якому всюди, де необхідно отримувати, зберігати, обробляти і представляти інформацію в необхідному людині вигляді, використовуються комп'ютери. У цьому випадку деякі комп'ютери повинні мати значні можливості по всім технічним параметрам і бути орієнтовані на одночасне обслуговування декількох користувачів. Такі комп'ютери, як правило, дуже дорогі, займають набагато більшу площу, ніж звичні нам моделі, відрізняються підвищеною надійністю. При роботі на них потрібні знання системного програміста. Подібні комп'ютери складають клас великих комп'ютерів.

Для надання допомоги людині в повсякденній роботі з поточною інформацією потрібні інші комп'ютери. У них не настільки істотні вимоги за технічними параметрами і ресурсним можливостям, але більш важливо, як в них організовано взаємодію з людиною, як подібний комп'ютер допомагає сприймати і осмислювати різного роду інформацію, як він полегшує життя людини в побуті та на виробництві. У порівнянні з великими комп'ютерами вони більш компакти, значно дешевше, зручніше в експлуатації, їх програмне забезпечення більшою мірою орієнтоване на користувача. Хоча вони іноді і менш надійні, зате не вимагають спеціальних знань комп'ютерної техніки. Подібні комп'ютери складають клас малих комп'ютерів.

При характеристиці кожного класу необхідно порівнювати різні моделі за такими основними технічними параметрами, як швидкодія (продуктивність, тактова частота) і обсяг оперативної пам'яті.

З моменту появи першого комп'ютера для оцінки швидкості його роботи використовується параметр «швидкодія» ( «продуктивність»). Нагадаємо, що під швидкодією розуміється кількість елементарних операцій, виконуваних комп'ютером за одну секунду. Введено умовне позначення одиниці виміру швидкодії - оп / с (операцій в секунду). Для більших одиниць вимірювання швидкодії можуть використовуватися такі символи:
♦ МІПС - мільйон операцій над числами з фіксованою комою;
♦ Мфлопс (мегафлопс) - мільйон операцій над числами з плаваючою комою;
♦ ГФЛОПС (гігафлопс) - мільярд операцій над числами з плаваючою комою.

Оцінка швидкодії (продуктивності) завжди є приблизною, особливо якщо врахувати той факт, що тепер широко використовуються багатопроцесорні комп'ютери. Тому останнім часом швидкість роботи комп'ютера оцінюється значенням тактової частоти, наприклад 133 МГц, 200 МГц. Ця характеристика визначається генератором тактової частоти комп'ютера. Оскільки для виконання кожної операції потрібна певна кількість тактів в залежності від моделі процесора, то в комп'ютері з тактовою частотою, наприклад, 600 МГц забезпечується швидкодію до 300 млн оп / с, або 300 МІПС.

Інша важлива характеристика будь-якого комп'ютера - обсяг (ємність) оперативної пам'яті, іншими словами, максимальна кількість інформації, що зберігається в ній інформації. Одиницями виміру, як ви знаєте, служать Кбайт, Мбайт, Гбайт, Тбайт (терабайт).

Крім зазначених характеристик, можливості комп'ютера описуються рядом параметрів (частина з них наведена в таблиці 25.1):
♦ розрядність і форми уявлення чисел;
♦ ємність зовнішньої пам'яті;
♦ характеристики зовнішніх пристроїв зберігання, оомена і введення-виведення інформації;
♦ пропускна здатність пристроїв зв'язку;
♦ здатність комп'ютера одночасно працювати з декількома користувачами і виконувати одночасно кілька програм;
♦ типи операційних систем, що використовуються в комп'ютері;
♦ здатність виконувати програми, написані для інших типів комп'ютерів (програмна сумісність з іншими типами комп'ютерів);
♦ можливість підключення до комп'ютерної мережі;
♦ надійність.

Таблиця 25.1. Основні параметри комп'ютерів

Контрольні питання і завдання

1. Що ви розумієте під класифікацією?

2. Які параметри як ознака класифікації комп'ютерів пропонуються в підручнику?

3. Придумайте свою, відмінну від пропонованої в підручнику, класифікацію комп'ютерів і обґрунтуйте її.

4. Який технічний параметр визначає швидкість обробки інформації в комп'ютері?

5. Чому параметр «тактова частота» найкращий у порівнянні з параметром «швидкодія»?

6. Чому обсяг оперативної пам'яті - одна з найважливіших характеристик комп'ютера?

Клас великих комп'ютерів

Вивчивши цю тему, ви дізнаєтеся:
- про групу серверів і їх призначення;
- про групу суперкомп'ютерів і їх призначення.

Історія розвитку комп'ютерної техніки почалася зі створення великої ЕОМ. Елементна база великих ЕОМ пройшла великий шлях від електронно-вакуумних ламп до надвеликих інтегральних схем (НВІС). В цьому класі виконати чіткий поділ на підкласи в даний час трохи важко. І ось чому.

У зв'язку з розвитком і впровадженням в усі сфери нашого життя комп'ютерних мереж відбувається зміщення акцентів з пріоритетів і призначенням в класі великих комп'ютерів. Особливо явно намітилася тенденція використання великих комп'ютерів в мережах, що в недалекому майбутньому, швидше за все, дещо змінить уявлення про сферу використання надпотужних ЕОМ.

На сьогоднішній день в даному класі можна виділити дві групи - сервери і суперкомп'ютери.

сервери

Сервер (server) являє собою потужний комп'ютер, який використовується в обчислювальних мережах, який забезпечує обслуговування підключених до нього комп'ютерів і вихід в інші мережі. На сервері зберігаються великі обсяги інформації, якими користуються підключені до нього комп'ютери. У наші дні цей напрям комп'ютерної техніки інтенсивно розвивається.

Група серверів налічує безліч моделей різного рівня потужності. Деякі з них можна віднести до класу малих машин, інші настільки потужні, що представляють собою суперкомп'ютери. Сервером може бути будь-який комп'ютер, оснащений необхідними програмами і пристроями. Наприклад, сервер середньої продуктивності можна створити з компонентів персональних комп'ютерів. При цьому його ціна окжется цілком прийнятною і місця він займе не більше, ніж звичайний комп'ютер.

До сервера пред'являються підвищені вимоги по швидкодії і надійності роботи. У ньому повинна бути передбачена можливість резервування всієї інформації, що зберігається. Профілактичні та ремонтні роботи повинні проводитися без його зупинки і відключення інших комп'ютерів.

Нерідко сервери спеціалізуються на обслуговуванні робочих станцій в якійсь певній області. Наприклад, одні з них виділяються для створення і управління базами та архівами даних, інші - для підтримки факсимільного зв'язку та електронної пошти, треті - для управління розрахованими на багато користувачів принтерами, плоттерами і ін.

Залежно від призначення виділяють такі типи серверів: сервер додатків, файл-сервер, архіваціонний сервер, факс-сервер, поштовий сервер, сервер друку, сервер телеконференцій.

Сервер додатків обробляє запити від всіх станцій обчислювальної мережі і надає їм доступ до загальних системних ресурсів (баз даних, бібліотекам програм, принтерів, факсів та ін.).

Файл-сервер (File Server, Data Server) - для роботи з базами даних, для використання зберігається на ньому. Він має надійні відмовостійкі дискові накопичувачі з великими обсягами (до терабайта).

Архіваціонний сервер (Storage Express System) - для резервного копіювання інформації в великих багатосерверних мережах. Він використовує накопичувачі на магнітній стрічці (стримери) зі змінними картриджами ємністю до 5 Гбайт. Зазвичай виконує щоденне автоматичне архівування інформації від підключених серверів і робочих станцій.

Факс-сервер (Net SatisFaxion) - для організації ефективної многоадресной факсимільного зв'язку, з кількома фак- смодемнимі платами, зі спеціальним захистом інформації від несанкціонованого доступу в процесі передачі, з системою зберігання електронних факсів.

Поштовий сервер (Mail Server) - те саме, що і факс-сервер, але для організації електронної пошти, з електронними поштовими скриньками.

Сервер друку (Print Server, Net Port) - для ефективного використання системних принтерів.

Сервер телеконференцій - комп'ютер, який має програму обслуговування користувачів телеконференції і новинами, він також може мати систему автоматичної обробки відеозображень і ін.

Як ви знаєте, призначення якого комп'ютера визначається програмним забезпеченням. Тому будь-який комп'ютер, якщо встановити на ньому відповідне мережеве програмне забезпечення, може стати сервером. Крім того, один комп'ютер здатний одночасно виконувати кілька функцій - бути, наприклад, поштовим сервером, сервером новин, сервером додатків і т. Д.

У цій групі комп'ютерів можна виділити суперсервери. Вони потрібні, коли дані потрібно зберігати централізовано, але в той же час інформація повинна бути доступна великій кількості користувачів. Суперсервери за своїми характеристиками наближаються до суперкомп'ютерів.

суперкомп'ютери

Перші суперкомп'ютери (моделі Cray) стала випускати компанія Cray Research в середині 70-х років (рисунок 26.1). Їх швидкодія складала близько декількох десятків або сотень мільйонів операцій в секунду, що на ті часи сприймалося як диво. Це стало новою віхою на шляху розвитку обчислювальної техніки, так як була запропонована інша, у порівнянні з існуючою фон-неймановской, архітектура і організація роботи всіх пристроїв.

Ідея побудови суперкомп'ютера базувалася на тому, що треба зменшити відстань між усіма електронними компонентами, а також організувати роботу не на одному процесорі, а відразу на декількох - паралельно. У комп'ютерах фон-неймановской архітектури кожна операція, необхідна для вирішення завдання, знаходиться в очікуванні своєї черги зайняти процесор. Згадайте, що таке послідовний (лінійний) алгоритм, і вам стане зрозуміла суть такої організації роботи.

У суперкомп'ютерах використовується інший мультипроцесорний (багатопроцесорний) принцип обробки інформації.

Основна ідея створення мультипроцессорной обробки - поділ розв'язуваної задачі на кілька паралельних подзадач або частин. Кожна частина вирішується на своєму процесорі. За рахунок такого поділу істотно збільшується продуктивність. Паралельне обчислення особливо ефективно в тих завданнях, де застосовується велика кількість операцій з таблицями. Так, наприклад, при підсумовуванні чисел в таблиці швидкість розрахунків може зрости більш ніж в десять разів у порівнянні з однопроцесорним комп'ютером.

У тому випадку, коли мультипроцесорну систему використовують для вирішення завдань, які не вдається розділити на частини, можливий інший принцип організації структури - конвеєрний.

Мал. 26.1. суперкомп'ютер Cray

Пояснимо цей принцип зрозумілою кожному прикладі. Уявімо собі роботу звичайного конвеєра на збірці, скажімо, автомобіля. Технологія складання складається з виконання певних операцій кожним робітником на своєму місці. Хтось прикрити чивает колеса, хтось навішує двері, хтось встановлює двигун і т. Д. Чим простіше операції, на які розбитий процес, тим більше треба робочих місць, тим вище швидкість роботи і більше обсяг випуску продукції.

Аналогічно здійснюється конвеєрний принцип і в мультипроцессорной системі. Загальне завдання розбивається на ряд елементарних ділянок, кожен з яких буде вирішуватися на своєму процесорі. Ділянок програми стільки, скільки процесорів. Кожен з них приступає до дії після закінчення роботи попереднього і виконує тільки певну функцію. Керуюча програма визначає, які і скільки процесорів треба виділити для вирішення черговий завдання, за якою програмою буде працювати кожен процесор. В результаті для кожного завдання виділяється свій набір процесорів, причому будь-який з них налаштований на виконання якогось одного ділянки роботи. З цього випливає, що кожна задача утворює свою структуру комп'ютера. Так виникло поняття віртуальної (умовної) машини (VM - virtual machine), архітектура якої визначається структурою завдання.

У найближчі роки очікується поява суперкомп'ютера з такими характеристиками:
♦ швидкодію близько 100 ТОВ Мфлопс;
♦ обсяг оперативної пам'яті - 10 Гбайт;
♦ обсяг дискової пам'яті - від 1 до 10 Тбайт;
♦ розрядність - 64; 128 біт.

За прогнозами аналітиків, потреба в суперкомп'ютерах з часом буде скорочуватися. Все менше і менше знаходиться бажаючих витрачати мільйони доларів на придбання таких комп'ютерів. Дешевші малі комп'ютери з року в рік постійно нарощують свої обчислювальні потужності і вже багато в чому не поступаються раннім моделям суперкомп'ютерів. Це пов'язано з тим, що ідеї мультипроцессорной обробки успішно реалізуються і в комп'ютерах інших класів. Слід очікувати, що поступово суперкомп'ютери стануть виконувати роль суперсерверов.

Контрольні питання і завдання

1. За якою ознакою з класу великих комп'ютерів можна виділити дві групи?

2. Що таке сервер?

3. Назвіть основні типи серверів і їх призначення.

4. Чи може один комп'ютер одночасно виконувати функції декількох серверів?

5. Що таке суперкомп'ютер?

6. Назвіть основні ідеї, закладені в основу архітектури суперкомп'ютера.

7. Як ви розумієте принцип конвеєрної обробки інформації?

8. Як ви розумієте принцип паралельної обробки інформації?

9. Що таке віртуальний комп'ютер?

10. Які існують прогнози щодо напрямків розвитку суперкомп'ютерів і серверів?

Клас малих комп'ютерів

Вивчивши цю тему, ви дізнаєтеся:
- Які характеристики і призначення персональних комп'ютерів;
- Які характеристики і призначення портативних комп'ютерів;
- для чого призначені промислові комп'ютери.

Малі комп'ютери з'явилися в 70-х роках. Їх поява була пов'язана, з одного боку, з тим, що для вирішення багатьох завдань не були потрібні потужності великих ЕОМ, а з іншого - з необхідністю використання можливостей комп'ютерів для управління технологічними процесами і проведення досліджень при натурних випробуваннях. Така потреба в чому визначалася тим, що в цей період повсюдно стали впроваджуватися автоматизовані системи управління, де було потрібно пристрій, оперативно і надійно переробне інформацію.

В даний час з сімейства малих комп'ютерів можна виділити три підкласу, що відображають різні напрямки їх розвитку: персональні, портативні і промислові. Така класифікація враховує призначення комп'ютера і умови взаємодії з ним користувача.

Персональні комп'ютери

Створення персонального комп'ютера можна віднести до одного з найзначніших винаходів століття. Ця подія за рівнем значимості не поступається винаходу першої обчислювальної машини, а можливо, навіть перевершує його. Персональний комп'ютер істотно змінив роль і значення обчислювальної техніки в житті людини.

Визначення «персональний" не обов'язково означає пріналежність комп'ютера людіні на правах особістої власності за, хоча зараз ВІН нерідко віявляється и в індівідуальному корістуванні. Цей срок виник тому, что людина получила можлівість спілкуватися з ЕОМ самостійно (персонально) без посередництво професіонала-програміста. При цьому не потрібні спеціальні знання, якими володіє програміст. Програмне забезпечення здійснює «дружню» форму діалогу людини з комп'ютером.

В даний час персональні комп'ютери використовуються повсюдно. Їх основне призначення - виконання рутинної роботи: пошук інформації, складання типових форм документації, фіксація результатів дослідження, підготовка різнорідних текстів від найпростіших документів до видавничої верстки.

Загальнодоступність і універсальність персонального комп'ютера забезпечується за рахунок наступних характеристик:
♦ «дружність» інтерфейсу взаємодії людини з комп'ютером, що дозволяє працювати на ньому без спеціальної підготовки в області комп'ютерної техніки;
♦ низька ціна, орієнтована на купівельну спроможність населення;
♦ невеликі габарити і відсутність спеціальних вимог до умов навколишнього середовища (може встановлюватися в будь-якому місці);
♦ відкритість архітектури, завдяки чому кожна нова деталь сумісна зі старими і легко встановлюється в комп'ютері (простота модернізації);
♦ велика кількість програмних засобів для різних областей застосування, у багатьох випадках спрощують прийняття людиною рішень;
♦ сумісність на програмному та апаратному рівні нових версій і моделей;
♦ висока надійність роботи.

Найбільшою популярністю в даний час користуються моделі клону (архітектури певного напряму) персональних комп'ютерів фірми IBM. Друге місце за поширеністю займають моделі Macintosh фірми Apple.

У таблиці 27.1 наведені деякі характеристики персональних комп'ютерів середнього рівня.

Таблиця 27.1. Узагальнені характеристики персональних комп'ютерів

В даний час персональний комп'ютер став «мультимедійним», тобто не тільки обробляє текстову і числову інформацію, а й ефективно працює зі звуком і зображенням. Це стало можливим як через появу нових моделей мікропроцесорів, так і завдяки:
♦ новим звуковим платам, що забезпечує цифрову обробку аудіосигналів;
♦ дешевим графічним платам, за допомогою яких на екран виводяться якісні зображення з декількома мільйонами відтінків кольорів;
♦ дешевим і якісним сканерів і принтерів.

Істотне здешевлення персонального комп'ютера за останні два роки зробило його доступним предметом побуту. Поряд з цим, оснастивши деякі моделі відповідними програмами і пристроями, комп'ютер можна перетворити або в робочу станцію, або в розраховану на багато користувачів ЕОМ, або в сервер. Гнучкість архітектури персональних комп'ютерів забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, а також в побуті.

Портативні комп'ютери

Клас портативних комп'ютерів в даний час є найпрестижнішим в світі. Назва цього типу комп'ютерів походить від латинського слова «porto» - «ношу» і означає, що їх нескладно переносити з місця на місце. Їх вага коливається в межах від 0,2 до 6 кг. Зазвичай вони оформлені у вигляді валізок або папок і, в свою чергу, поділяються на кілька типів. Найпоширеніший і звичний з них - це ноутбук (англ. Note book - блокнотний).

Якими мають бути його основні характеристики? Відповідь на це питання випливає з відповідності розв'язуваної задачі. Якщо ноутбук передбачається використовувати як настільний персональний комп'ютер, він повинен мати: високу швидкодію; великий, чіткий і яскравий екран дисплея; мале енергоспоживання, так як джерелом його живлення є батарея. Якщо ж портативний комп'ютер призначений тільки для роботи в дорозі і є доповненням до стаціонарного, то він повинен мати хороший модем, більш тривалий час роботи від батареї, значно меншу вагу. У жодній іншій комп'ютерній техніці не досягається більше компромісів, ніж в ноутбуках!

Сучасні блокнотние комп'ютери виробляють дуже гарне враження. Вони забезпечені жорсткими дисками великої ємності - від 20 до 100 Гбайт, діагональ екрану становить 12-16 дюймів, тривалість роботи від акумулятора - протягом 3-4,5 години, прийнятну вагу - від 1,5 до 3,5 кг, мають вбудований оптичний привід CD-ROM або DVD. Однак, як і у будь-якого товару широкого споживання, у цих комп'ютерів повинна бути доступна ціна. На даний момент вона наближається до середнього рівня цін, на який орієнтуються споживачі, хоча й трохи вище.

Існує безліч типів портативних комп'ютерів. КОЖЕН з них має свои Особливості. Наприклад, в якості ма ніпулятора використовують не миша, а інші пристрої. Іноді ці функції виконує сенсорний екран, де команда вводиться відповідно до місця дотику до дисплея.

Найменшими (за розміром і вагою) з портативних комп'ютерів є кишенькові персональні комп'ютери (КПК). Ця назва класу портативних електронних обчислювальних пристроїв, спочатку запропонованих до використання в якості електронних органайзерів.

Для позначення всього класу пристроїв в англійській мові використовується словосполучення Personal Digital Assistant (PDA), що можна перевести як «особистий цифровий секретар».

Для чого ж можна використовувати КПК? По-перше, КПК - це справжній комп'ютер (найчастіше з операційною системою Windows Mobile), на якому можна використовувати такі програми, як текстовий редактор, електронні таблиці, пошта та програвач аудіофайлів. По-друге, КПК - мобільний пристрій невеликих розмірів, яке дійсно уміщається в кишені. З його допомогою можна читати книги, набирати невеликі тексти, замітки, підключатися до Інтернету, грати в ігри, дивитися відеофільми, фотографувати і. багато іншого.

До КПК можна безпосередньо підключати різні USB-пристрої, в тому числі клавіатуру, миша, жорсткі диски і флеш-накопичувачі.

Останнім часом набули великого поширення комунікатори (або смартфони), які поєднують в собі функції КПК з функціями мобільного телефону. Ці пристрої мають практично ідентичні звичайним КПК операційні системи з незначними відмінностями - додатковим програмним забезпеченням для роботи з мобільним зв'язком.

промислові комп'ютери

Ці комп'ютери призначені для використання у виробничих умовах. Вони вбудовуються в технологічний процес виробництва якої-небудь продукції, здійснюють управління технологічними лініями і верстатами. З їх допомогою управляють літаками та потягами, проводять дослідження і випробування нових приладів, механізмів, пристроїв. Це невід'ємна частина виробничого циклу.

З огляду на їх важливу роль у виробництві, до них пред'являються підвищені вимоги по надійності роботи, стійкості до різних коливань параметрів навколишнього середовища (температурі, вібрації, пилу та ін.). Тому звичайні персональні комп'ютери не можуть використовуватися як промислові.

При їх виготовленні дотримуються стандарту, званого Євромеханіка, в якому враховуються всі необхідні вимоги. Наприклад, мікропроцесор виготовляється за особливою технологією в спеціальному корпусі. Промисловий комп'ютер, зібраний за цим стандартом, так само як і персональний комп'ютер, може використовувати плати різних виробників.

Контрольні питання і завдання

1. Охарактеризуйте клас персональних комп'ютерів.

2. Наведіть основні характеристики персонального комп'ютера.

3. Чому персональний комп'ютер можна вважати «мультимедійним»?

4. Які характеристики портативного комп'ютера є суттєвими для користувача і чому?

5. Що найбільше впливає на ціну комп'ютера?

6. Які характеристики портативних комп'ютерів ви знаєте?

7. Розкажіть про призначення органайзерів і ноутбуків.

8. Як ви уявляєте собі промисловий комп'ютер?