Барасюк Я. М

• Название: Барасюк Я. М
• Анкор: ISTE.doc
• Дата: 06.06.2018
• Размер: 3.63 Mb.
• Имя файла: ISTE.doc
• Тип: Документы; #20035
• страница: 8 из 44

2. Технічні основи інформаційних технологій в економіці

2.1. Апаратне забезпечення інформаційних технологій

Технічну основу забезпечення інформаційних технологій складають засоби комп’ютерної техніки, засоби комунікаційної техніки та засоби організаційної техніки. Засоби комп’ютерної техніки становлять базис усього комплексу технічних засобів інформаційних технологій і призначені перш за все для обробки і перетворення різних видів інформації, що використовується в управлінській діяльності. Засоби комунікаційної техніки забезпечують одну із основних функцій управлінської діяльності – передачу інформації в рамках системи управління та обмін даними з зовнішнім середовищем. Засоби організаційної техніки призначені для механізації та автоматизації управлінської діяльності у всіх її проявах. В цьому розділі детально розглянемо засоби комп’ютерної техніки.

Спочатку наведемо одне з класичних визначень терміну комп’ютер.

Комп’ютер (від англійського computer – „обчислювач“) – це машина для проведення обчислень [²¹].

За допомогою обчислень комп’ютер здатний обробляти інформацію за заздалегідь визначеним алгоритмом [Error: Reference source not found]. Крім того комп’ютер за допомогою відповідного програмного забезпечення здатний приймати, зберігати, здійснювати пошук інформації, виводити інформацію на різні види пристроїв виведення. Свою назву комп’ютери отримали із-за своєї основної функції – проведення обчислень, однак в наш час ця функція часто стає другорядною і більшість комп’ютерів використовують для обробки та управління інформацією. Термін „комп’ютер“ є синонімом абревіатури ЕОМ (електронно-обчислювальна машина). Після появи персональних комп’ютерів термін ЕОМ був практично повністю витіснений і замінений терміном „комп’ютер“.

Архітектура комп’ютера може безпосередньо моделювати проблему, що розв’язується, максимально близько відображаючи досліджувані фізичні явища. Так, наприклад, електронні потоки можуть використовуватися у якості моделей потоків води при моделюванні гребель чи дамб. За такими принципами працювали аналогові комп’ютери [²²], які часто використовувалися в 1960-х роках, але зараз стали рідкістю.

Більшість же сучасних комп’ютерів є цифровими. У них задача спочатку описується у зрозумілому для комп’ютера вигляді, причому вся необхідна інформація представляється у двійковій формі, після чого дії з її обробки зводяться до застосування простої алгебри логіки [Error: Reference source not found], яку іноді називають булевою алгеброю, за прізвищем її розробника. Оскільки практично усі математичні задачі можуть бути зведені до виконання булевих операцій, достатньо швидкий електронний комп’ютер може бути застосованим для розв’язання більшості математичних задач (а також і більшості задач з обробки інформації, які можуть бути легко зведені до математичних). Було виявлено, що комп’ютери все ж таки можуть розв’язувати не усі математичні задачі. Вперше математичні задачі, які не можуть бути розв’язані за допомогою комп’ютера, були описані англійським математиком Аланом Тьюрингом [Error: Reference source not found].

В літературі існує багато систем класифікації комп’ютерів. Найпопулярнішим методом класифікації і найефективнішим з точки зору розв’язання економічних задач є класифікація за призначенням. Відповідно до цієї класифікації комп’ютери поділяються на такі групи [²³]:

• 
  калькулятор;
  
• 
  консольний комп’ютер;
  
• 
  мінікомп’ютер;
  
• 
  мейнфрейм;
  
• 
  персональний комп’ютер:
  
  • 
    настольний комп’ютер;
    
  • 
    ноутбук (лептоп);
    
  • 
    ігрова приставка (ігрова консоль);
    
  • 
    кишеньковий комп’ютер (КПК);
    
  • 
    комунікатор;
    
  • 
    смартфон;
    
  • 
    одіваємий (вдягуваний) комп’ютер;
    
  • 
    планшетний персональний комп’ютер;
    
• 
  робоча станція;
  
• 
  сервер;
  
• 
  суперкомп’ютер.
  

Проаналізуємо ці класи комп’ютерів детальніше.

Калькулятор – електронний обчислювальний пристрій, призначений для виконання операцій над числами чи алгебраїчними формулами.

Виділяють такі типи калькуляторів [²⁴]:

• 
  Найпростіші калькулятори мають невеликі розміри та вагу, один регістр пам’яті та невелику кількість функцій. Призначені для широкого кола споживачів.
  
• 
  Бухгалтерські калькулятори мають додаткові засоби для роботи із грошовими сумами (кнопки „00“ та „000“, фіксовану кількість розрядів дробової частини, автоматичне округлення). Такі калькулятори зазвичай мають настольні габарити. Вони призначені для усіх, хто за своїми обов’язками змушений рахувати гроші: бухгалтерів, касирів тощо.
  
• 
  Інженерні калькулятори призначені для складних наукових та інженерних розрахунків, дозволяють розраховувати усі елементарні функції, проводити статистичні розрахунки, є можливість використання дужок.
  
• 
  Візуальні калькулятори дозволяють вводити довгі вирази та редагувати їх. Такі калькулятори є дорогими і дещо незручними для найпростіших розрахунків, але ефективні, коли потрібно проводити велику кількість однотипних розрахунків з різними аргументами.
  
• 
  Програмовані калькулятори мають можливість вводити та виконувати програми користувача. Мають багато регістрів пам’яті (10 та більше) і за функціональними можливостями наближаються до найпростіших комп’ютерів.
  
• 
  Графічні калькулятори мають графічний екран, який дозволяє виводити графіки функцій чи навіть довільні рисунки.
  

Консольний комп’ютер – комп’ютер, що виконує підготовчі дії, необхідні для запуску основної комп’ютерної системи.

Такі функції можуть виноситися на окремий комп’ютер при створенні великих комп’ютерних систем, наприклад, суперкомп’ютерів. З консольного комп’ютера, як правило, здійснюється моніторинг стану елементів та вузлів головної комп’ютерної системи. Також на ньому зберігається конфігураційна інформація та службові утиліти, що застосовуються для обслуговування і налаштовування основного комп’ютера.

Мінікомп’ютер – термін, який був широко розповсюджений в 1960-1980 х роках, і використовувався для позначення комп’ютерів, розміри яких варіювалися від шафи до невеликої кімнати.

З кінця 1980-х років такі комп’ютери були повністю витіснені персональними комп’ютерами, які в старій класифікації називалися мікрокомп’ютерами.

Мейнфрейм (від англійського mainframe) – даний термін має два основних значення [²⁵]:

Велика універсальна ЕОМ – високопродуктивний комп’ютер зі значним об’ємом оперативної та зовнішньої пам’яті, призначений для організації централізованих сховищ даних великого об’єму та виконання інтенсивних обчислювалиних робіт.

Комп’ютер з архітектурою IBMSystem/360, 370, 390, zSeries.

Історія майнфреймів розпочинається з появи у 1964 році універсальної комп’ютерної системи IBM System/360, на розробку якої корпорація IBM витратила 5 мільярдів доларів [Error: Reference source not found]. Сам термін „мейнфрейм“ походить від назви типових процесорний стойок цієї системи. З 1960-х і до початку 1980-х років System/360 була безумовним лідером на ринку. Її клони випускалися в багатьох країнах, зокрема і в СРСР (серія ЄС ЕОМ) і були найуживанішими комп’ютерами того часу.

На початку 1990-х почалася криза ринку мейнфреймів, пік якої припав на 1993 рік. Багато аналітиків заговорили про повне вимирання мейнфреймів та про перехід від централізованої обробки даних до розподіленої (за допомогою персональних комп’ютерів, об’єднаних дворівневою архітектурою „клієнт-сервер“).

Важливою причиною різкого зменшення цікавості до мейнфреймів у 1980-х роках став бурхливий розвиток PC- та Unix-орієнтованих комп’ютерів, у яких завдяки застосуванню нової технології КМОП-мікросхем вдалося значно зменшити енергоспоживання, а їх розміри досягли розмірів настільних станцій. У той же час для встановлення мейнфреймів були потрібні величезні площі, а використання застарілих напівпровідникових технологій тягнуло за собою необхідність водяного охолодження. Тому, незважаючи на їх обчислювальну потужність, із-за дорожнечі та складності обслуговування попит на мейнфрейми на ринку обчислювальних засобів різко впав. Іще один аргумент проти мейнфреймів полягав у тому, що у них не дотримувався головний принцип відкритих систем, а саме – сумісність з іншими платформами.

Відносячись до критики конструктивно, керівництво компанії IBM, головного виробника апаратного та програмного забезпечення мейнфреймів, виробило кардинально нову стратегію стосовно цієї платформи з метою різкого підвищення продуктивності, зниження вартості володіння, а також добитися високої надійності та доступності систем. Перехід до нової елементної бази дозволив значно збільшити продуктивність, зменшити габарити, знизити рівень енергоспоживання мейнфреймів та спростити вимоги до систем електричного живлення і охолодження (водяне охолодження було замінено повітряним). Найкардинальнішою подією став перехід на 64-розрядну архітектуру z/Architecture. Сучасні мейнфрейми перестали бути закритою платформою: вони можуть підтримувати на одній машині сотні серверів з різноманітними ОС.

Відповідно до одного із прогнозів Gartner Group, останній мейнфрейм передбачалося виключити в 1993 році. Термін цього прогнозу давно вийшов, а ринок мейнфреймів залишається стабільним, а їх продажі щорічно ростуть. З 1994 року почав відновлюватися інтерес до мейнфреймів. Справа в тому, що як показала практика, централізована обробка інформації на основі мейнфреймів забезпечує вирішення багатьох задач побудови інформаційних систем масштабу підприємства простіше і дешевше, ніж розподілена.

Розглянемо основні особливості та характеристики сучасних мейнфреймів [Error: Reference source not found]:

• 
  Середній час напрацювання на відмову оцінюється в 12-15 років. Надійність мейнфреймів – це результат майже 60-літнього їх удосконалення. Група розробки VM/ESA затратила більше 20 років на усунення помилок із операційної системи, в результаті чого була створена система, яку можна використовувати у найвідповідальніших випадках.
  
• 
  Підвищена стійкість систем. Мейнфрейми можуть ізолювати та виправляти більшість апаратних і програмних помилок за рахунок використання таких принципів:
  
  • 
    дублювання: два резервних процесори, запасні мікросхеми пам’яті, альтернативні шляхи доступу до перифирійних пристроїв;
    
  • 
    „гаряча“ заміна усіх елементів аж до каналів, плат пам’яті та центральних процесорів.
    
• 
  Цілісність даних. У мейнфреймах використовується пам’ять, яка виправляє помилки. Помилки не приводять до знищення даних у пам’яті. Дискові підсистеми, побудовані на основі RAID-масивів з гарячою заміною та вбудованих засобів резервного копіювання захищають дані від втрат.
  
• 
  Робоче навантаження мейнфреймів може складати 80-95% від пікової продуктивності. Для порівняння, у Unix-серверів, зазвичай, робоче навантаження не може перевищувати 20-30% від пікового. Операційна система мейнфрейма ефективно справляється з таким навантаженням, причому усі програми тісно співпрацюють між собою та використовують спільні частини програмного забезпечення.
  
• 
  Пропускна здатність підсистеми введення-виведення мейнфреймів розроблена так, щоб працювати в середовищі з дуже великим навантаженням на пристрої введення-виведення інформації.
  
• 
  Масштабування може бути як вертикальним, так і горизонтальним. Вертикальне масштабування забезпечується лінійкою процесорів із продуктивністю від 5 до 200 MIPS та нарощуванням до 12 центральних процесорів в одному комп’ютері. Горизонтальне масштабування реалізується об’єднанням ЕОМ у Sysplex (System Complex) – багатокомп’ютерний кластер, який виглядає з точки зору користувача єдиним комп’ютером. Всього в Sysplex можна об’єднати до 32 комп’ютерів. Розподілений географічно Sysplex називають GeoPlex. У випадку використання операційної системи ОС VM для спільної роботи можна об’єднати будь-яку кількість комп’ютерів. Програмне масштабування – на одному мейнфреймі може бути сконфігурована фактично безмежна кількість різних серверів. Причому усі сервери можуть бути ізольовані один від одного так, немов би вони виконуються на окремих виділених комп’ютерах і в той же час спільно використовувати апаратні і програмні ресурси і дані.
  
• 
  Доступ до даних. оскільки дані зберігаються на одному сервері, прикладним програмам немає необхідності збирати вихідну інформацію з великої кількості джерел, не потрібно використовувати додатковий дисковий простір для їх тимчасового зберігання, не виникають сумніви в їх актуальності. Використовується невелика кількість фізичних серверів та значно простіше програмне забезпечення. Усе це, в сукупності, веде до підвищення швидкості та ефективності обробки інформації.
  
• 
  Захист. Вбудовані в апаратуру можливості захисту, такі як криптографічні пристрої та логічні розділи дисків, а також засоби захисту операційних систем, забезпечують досконалий захист даних.
  
• 
  Економія інвестицій – використання даних та існуючих прикладних програм не тягне за собою додаткових витрат із придбання нового програмного забезпечення для іншої платформи, перенавчання персоналу, перенесення даних тощо.
  
• 
  Користувацький інтерфейс завжди залишався найслабшим місцем мейнфреймів. Зараз же стало можливим для прикладних програм мейнфреймів у найкоротші терміни та при мінімальних затратах забезпечувати сучасний інтернет-інтерфейс.
  

На даний час мейнфрейми IBM займають домінуюче становище на світовому ринку. Крім того цей ринок представляють фірми Hitachi, Amdahl, Fujitsu та Sun Microsystems.

Персональний комп’ютер – комп’ютер, призначений для особистого використання, ціна, розміри та можливості якого задовольняють запитам більшості людей. В активне використання цей термін було введено в кінці 1970-х років компанією Apple Computer дял свого комп’ютера Apple II а пізніше термін було розповсюджено на комп’ютери IBM PC. Деякий час персональним комп’ютером називали будь-який комп’ютер, що використовував процесори Intel та працював під управлінням операційних систем DOS, OS/2 та перших версій MS Windows. З появою інших процесорів, що підтримували роботу цих ОС, таких як AMD та Cyrix (зараз VIA), назва отримала більш широке трактування. Курйозним фактом стало заперечення належності до класу персональних комп’ютерів Amiga та Macintosh, які довгий час використовували альтернативну комп’ютерну архітектуру. У Радянському Союзі обчислювальні машини, призначені для особистого використання, носили офіційну назву персональні електронно-обчислювальні машини(ПЕОМ). Така назва іноді використовується й дотепер.

До появи перших персональних комп’ютерів придбання та використання обчислювальних маших обходилося дуже дорого, що унеможливлювало володіння ними приватними особами. Тодішні комп’ютери використовувалися у великих корпораціях, університетах, дослідницьких центрах, державних закладах і, звичайно, у військових.

Створення персональних комп’ютерів стало можливим в 1970-х роках, коли любителі стали збирати свої власні комп’ютери іноді тільки для того, щоб в принципі мати можливість похизувати таким незвичайним предметом. Перші персональні комп’ютери майже не мали практичного застосування і розповсюджувалися дуже повільно.

В 1975 році з’явився комп’ютер Альтаір 8800, родоначальник лінії персональних комп’ютерів, що базувалися на шині S-100. Ці комп’ютери, що виготовлялися різними фірмами і як готові системи, і як набори для збирання, базувалися переважно на процесорах лінійки i8080 (i8085, z80), хоча завдяки особливостям архітектури в такий комп’ютер можна було вставити карту з практично будь-яким 8- та 16-бітним процесором тих років. Багато з них працювали з операційною системою CP/M. Пізніші комп’ютери цієї серії, такі наприклад, як Z-100, використовували i8086 та були обмежено сумісними з IBM PC, іноді навіть переважаючи в продуктивності та можливостях. До 1985 року архітектура S-100 майже повністю вийшла із вжитку.

Домашні комп’ютери стали зручнішими і вимагали від своїх користувачів уже значно менше технічних навичок. В серпні 1981 року IBM випустила комп’ютерну систему IBM PC, яка започаткувала епоху сучасних персональних комп’ютерів. В 1980-х роках також появився ZX-Spectrum, випущений англійською компанією Sinclair Research Ltd, засновником якої був Клайв Сінклер. У січні 1983 року було представлено публіці перший персональний комп’ютер з графічним інтерфейсом користувача Apple Lisa, однак із-за високої ціни та деяких інших особливостей успіх комп’ютера був обмеженим. Через рік в січні 1984 року почалися продажі Apple Macintosh, який став першим дійсно масовим персональним комп’ютером з графічним інтерфейсом. В липні 1985 року з’явився перший у світі мультимедійний персональний комп’ютер Amiga 1000. Персональні комп’ютери Amiga поряд з комп’ютерами Macintosh, залишалися найпопулярнішими комп’ютерами для домашнього використання аж до 1995 року – часу виходу Windows 95 (IBM PC домінували у сфері офісних комп’ютерів і тут їх продажі були значно вищими).

Як правило, один екземпляр персонального комп’ютера використовується тільки одним, чи, в крайньому випадку, кількома користувачами. Відповідно до свого призначення, він забезпечує роботу найуживаніших програм. Для взаємодії з користувачем такі програми обладнуються зручним графічним інтерфейсом.

Настільний комп’ютер (desktop computer) – стаціонарний персональний комп’ютер, призначений в першу чергу для роботи в офісі чи в домашніх умовах. Термін зазвичай використовується для того, щоб зазначити вид комп’ютера і відрізнити його від інших типів комп’ютерів, наприклад, портативних комп’ютерів, серверів тощо. Настільні комп’ютери складаються з окремих частин, зокрема, системного блоку, монітору, клавіатури, з’єднаних кабелями. Відомі два види компоновки системного блоку – desktop та tower. Desktop – це стаціонарний комп’ютер, призначений для того, щоб повністю розміщуватися на столі. Системний блок такого комп’ютера зазвичай робиться широким і на нього можна встановлювати монітор. Системний блок tower робиться високим і може розміщуватися під столом. В даний час у зв’язку зі зменшенням маси та розмірів системних блоків tower їх також почали розміщувати на столі, а термін desktop практично перетворився у синонім стаціонарного комп’ютера.