Учебник Информатика. Базовый курс. Симонович С.В.. С. В. Симоновичаинформатикабазовый курс2е издание
 Скачать 17.96 Mb.
|
|
Мини-ЭВМ От больших компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Мини-ЭВМ часто применяют для управления процессами. Например, в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность 2.2. Методы классификации компьютеров 45 подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочие места; управлять гибкими автоматизированными линиями и промышленными роботами; собирать информа- цию с инструментальных постов технического контроля и сигнализировать о необ- ходимости замены изношенных инструментов и приспособлений; готовить данные для станков с числовым программным управлением; а также своевременно инфор- мировать цеховые и заводские службы о необходимости выполнения мероприятий по переналадке оборудования. Тот же компьютер может сочетать управление производством с другими задачами. Например, он может помогать экономистам в осуществлении контроля над себесто- имостью продукции, нормировщикам в оптимизации времени технологических операций, конструкторам в автоматизации проектирования станочных приспособ- лений, бухгалтерии в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочис- ленный, как для больших ЭВМ. Микро-ЭВМ Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, исполь- зующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслужива- ния такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. В число сотрудников вычислительной лаборатории обязательно входят программисты, хотя напрямую разработкой программ они не занимаются. Необходимые системные программы обычно покупают вместе с микро- ЭВМ, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям. Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретен- ного или заказанного программного обеспечения, выполняют его доводку и настройку, согласовывают его работу с другими программами и устройствами ком- пьютера. Хотя программисты этой категории и не разрабатывают системные и при- кладные программы, они могут вносить в них изменения, создавать или изменять отдельные фрагменты. Это требует высокой квалификации и универсальных знаний. Программисты, обслуживающие микро-ЭВМ, часто сочетают в себе качества сис- темных и прикладных программистов одновременно. Несмотря на относительно невысокую производительность сравнению с боль- шими ЭВМ, микро-ЭВМ находят применение и в крупных вычислительных цент- рах. им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла исполь- зовать дорогие суперкомпьютеры. К таким задачам, например, относится предварительная подготовка данных. Персональные компьютеры (ПК) Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслу- живания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером рабо- тает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно 46 Глава 2. Вычислительная техника кую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой про- изводительностью. Многие современные персональные превосходят боль- шие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удов- летворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц. Особенно широкую популярность персональные компьютеры получили после в связи с бурным развитием Интернета. Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, спра- вочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные ком- пьютеры являются также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производ- ственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях ограниченной трудозанятости. До последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые и профессиональные ПК. Бытовые модели, как пра- вило, имели меньшую производительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требовалось для профессиональ- ных моделей. В связи с достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стерлись, и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессиональ- ные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения муль- тимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых Под термином мультимедиа подразумевается сочетание нескольких видов данных в одном документе (текстовые, графические, музыкальные и видеоданные) или совокуп- ность устройств для воспроизведения этого комплекса данных. С 1999 по 2002 год в области персональных компьютеров действовали междуна- родные сертификационные стандарты — спецификации РС99-РС2002. Они регламен- принципы классификации персональных компьютеров и оговаривали минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Стандарты уста- навливали следующие категории персональных компьютеров: • Consumer PC (массовый ПК); • Office PC (деловой ПК); • Mobile PC (портативный ПК); • Workstation PC (рабочая станция); • Entertainmemt PC (развлекательный ПК). Каждая категория имела свои особенности: для портативных ПК обязательным было наличие средств компьютерной связи, в рабочих станций предъяв- лялись повышенные требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК — к средствам воспроизведения графики и звука. 2.2. Методы классификации компьютеров 47 Одна из целей такой стандартизации состояла и в том, чтобы наметить пути даль- нейшего и совершенствования персональных компьютеров. Однако раз- витие аппаратных средств персонального компьютера к постепенному размытию границ между разными категориями, а планы развития часто не оправ- дывались. Поэтому обновление этих стандартов было прекращено, хотя при приоб- ретении компьютера для конкретных задач классификацию, введенную этими стан- дартами, все еще полезно держать в голове. Другие виды классификации компьютеров Классификация по уровню специализации. По уровню специализации компью- теры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных ком- пьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами. Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомо- билей, судов, самолетов, космических аппаратов. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций по оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию топлива в зависимости от конкретных условий движения объекта). Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серве- рами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами. Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использова- ние специализированных систем все-таки эффективнее. Критерием оценки эффек- тивности выступает отношение производительности оборудования к величине его Классификация по типоразмерам. Персональные компьютеры можно классифи- цировать по типоразмерам. Так, различают настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели. Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлеж- ностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигура- ции счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или уста- новки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена. 48 Глава 2. Вычислительная техника Портативные модели удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Особая привлекательность портативных компьютеров связана с тем, что их можно использовать в качестве средства связи. Подключив такой компьютер к телефонной сети, можно из любой географической точки устано- вить обмен данными между ним и центральным компьютером своей организации. Так производят обмен данными, передачу приказов и распоряжений, получение коммерческих данных, докладов и отчетов. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры не очень удобны, но их можно подключать к настольным компьютерам, используемым стационарно. Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый Некоторые модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ. Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моде- лей компьютеров и средств мобильной связи (сотовых радиотелефонов). Их отли- чительная особенность — возможность мобильной работы с Интернетом, а в бли- жайшем будущем и возможность приема телевизионных Дополнительно МВУ комплектуют средствами связи по инфракрасному лучу, благодаря которым эти карманные устройства могут обмениваться данными с настольными ПК и друг с другом. Классификация по совместимости. В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, соби- раются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важ- ным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначен- ных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компью- тера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с од- ними и теми же данными. Аппаратная совместимость. По аппаратной совместимости различают так назы- ваемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы — IBM PC и Apple Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность кото- рых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принад- лежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совме- стимость на уровне операционной системы, программная совмес- тимость на уровне данных. Классификация по типу используемого процессора. Процессор — основной компо- нент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный 2.3. Состав вычислительной системы 49 блок, а в персональных компьютерах — специальная микросхема, которая выпол- няет все вычисления ,в компьютере. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора. Основные типы процессоров для платформы IBM рассмотрим в соответст- вующем разделе, а здесь укажем на то, что тип используемого процессора в значи- тельной (хотя и не в полной) мере характеризует технические свойства компьютера. Состав вычислительной системы Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и про- граммные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычисли- тельных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются произво- дительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация программных решений требует более высокой квалификации персонала. Аппаратное обеспечение К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и при- боры, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычис- лительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную конфигурацию, для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков. По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ— Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются большинство устройств ввода- вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью пере- ходных устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют прото- колами. Таким образом, протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами. Многочисленные интерфейсы, присутствующие в любой вычисли- тельной системы, можно условно разделить на две большие группы: последователь- ные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются после- довательно, бит за битом, а через параллельный — одновременно группами битов. Количество битов, участвующих в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают один байт (8 бит) за один цикл. 50 Глава 2. Вычислительная Параллельные интерфейсы обычно имеют более сложное устройство, чем после- довательные, но обеспечивают более высокую производительность. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т. п. Производительность параллельных интерфейсов измеряют томи в секунду (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с). Устройство последовательных интерфейсов проще; как правило, для них надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства (поэтому их часто называют асинхронными интерфейсами). Первоначально пропускная спо- собность последовательных интерфейсов была меньше, а коэффициент полезного действия — ниже. Из-за отсутствия синхронизации посылок полезные данные пред- варяют и посылками служебных данных, то есть на один байт полез- ных данных могут приходиться 1-3 служебных бита (состав и структуру посылки определяет конкретный протокол). Поскольку обмен данными через последовательные устройства производится не байтами, а битами, их производительность измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с). Несмотря на кажущуюся простоту перевода единиц измерения скорости последовательной передачи в единицы измерения скорости параллель- ной передачи данных путем механического деления на 8, такой пересчет не выпол- няют, поскольку он не корректен из-за наличия служебных данных. В крайнем случае, с поправкой на служебные данные, иногда скорость последовательных уст- ройств выражают в знаках в секунду или, что то же самое, в символах в секунду (с/с), но эта величина имеет не технический, а справочный, потребительский характер. Первоначально последовательные интерфейсы применяли для подключения «мед- ленных» устройств (простейших устройств печати низкого качества, устройств ввода и вывода знаковой и сигнальной информации, контрольных датчиков, мало- производительных устройств связи и т. п.), а также в тех случаях, когда отсутству- ют существенные ограничения по продолжительности обмена данными. Однако с развитием техники появились новые, последователь- ные интерфейсы, не уступающие параллельным, а нередко и превосходящие их по пропускной способности. Сегодня последовательные интерфейсы применяют для подключения к компьютеру любых типов устройств. Программное обеспечение Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Даже на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода не осуществляет вывод данных на устрой- ства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройст- вами компьютера. Программное и аппаратное обеспечение в работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Несмотря на то что мы рассматриваем эти две категории отдельно, нельзя забывать, что между ними существует диалекти- ческая связь и раздельное их рассмотрение является по меньшей мере условным. 2.3. Состав вычислительной системы 51 Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программ- ной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и бло- ками существует взаимосвязь — многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаи- модействующих между собой уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструк- цию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение пред- шествующих уровней. членение удобно для всех этапов работы с вычисли- тельной системой, начиная с установки программ до эксплуатации и технического обслуживания. Обратите внима- ние на то, что каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей Так, например, вычислительная система с про- |