Самостоятельная работа по теме 1.2. Универсальные эвм
 Скачать 27.84 Kb.
|
|
Самостоятельная работа по теме 1.2 Задание 1 По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных видов задач: научных, инженерно-технических, экономических, информационных, управленческих и других задач. В качестве универсальных ЭВМ используются различные типы компьютеров, начиная от супер-ЭВМ и кончая персональными ЭВМ. Решаемые на этих компьютерах задачи отличаются сложностью алгоритмов и объемами обрабатываемых данных. Причем одни универсальные ЭВМ могут работать в многопользовательском режиме (в вычислительных центрах коллективного пользования, в локальных компьютерных сетях и т.д.), другие — в однопользовательском режиме. Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. На проблемно-ориентированных ЭВМ, в частности, создаются всевозможные управляющие вычислительные комплексы. Специализированные ЭВМ используются для решения еще более узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, во многих случаях существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. Задание 2
Задание 3 Создание АРМ предполагает проведение их структуризации и параметризации на стадии проектирования. Структуризация АРМ включает в себя описание среды функционирования: обеспечивающих и функциональных подсистем и связей между ними, интерфейсов с пользователем и техническими средствами, средств программного и информационного обеспечения. Параметризация предусматривает выделение и исследование параметров технических, программных и информационных средств, удовлетворяющих требованиям и ограничениям, сформированным при структуризации. При создании АРМ выбор его конфигурации и оборудования для реальных видов человеческой деятельности носит конкретный характер, который определяется специализацией, поставленными целями, объемами работы. В состав АРМ, помимо персонального компьютера, входят различные технические средства получения, обработки, хранения и передачи информации. Эффективным режимом работы АРМ является его функционирование в рамках локальной вычислительной сети в качестве рабочей станции. В более сложных системах АРМ может использоваться в качестве интеллектуального терминала, иметь доступ к внешней сети, через специальное оборудование подключаться к различным информационным службам и системам общего назначения. Структурно АРМ включает в себя функциональную и обеспечивающую части. Функциональная часть определяет содержание конкретного АРМ и включает описание совокупности взаимосвязанных задач, отражающих особенности автоматизируемых функций пользователя. В основе разработки функционального обеспечения лежат требования пользователя к АРМ и его функциональная спецификация, содержащая описание вводной и выходной информации, средств и методов достижения достоверности и качества информации, применяемых носителей, интерфейсов связи. Обеспечивающая часть в значительной степени зависит от технико-эксплуатационных характеристик ПЭВМ, на которых базируются АРМ. В связи с этим на стадии проектирования АРМ четко формулируются требования к базовым параметрам технических средств обработки и выдачи информации, набору комплектующих модулей, сетевым интерфейсам, эргономическим параметрам устройств и т.д. Обеспечивающая часть включает в себя следующие виды обеспечения: информационное; программное; техническое; технологическое; лингвистическое; правовое; эргономическое; организационное; методическое. Информационное обеспечение АРМ предусматривает организацию его информационной базы, регламентирует информационные связи и предопределяет состав и содержание всей системы информационного отображения. Первоочередной задачей при этом является организация внутри машинной информационной базы: выбор необходимого состава показателей, способа их организации и методов группировки и выборки необходимых данных, определение вида носителей информации, организация справочной и комментирующей информации и т.д. В случае, когда АРМ служит элементом распределенной системы обработки информации, т.е. узлом сети, возникают дополнительные требования к структуре информационной базы данных: возможность расчленения базы на составные под базы, размещаемые на отдельных АРМ, обеспечение единого процесса корректировки баз, минимальная избыточность баз и др. Программное обеспечение АРМ в основном определяет его интеллектуальные возможности, профессиональную направленность, возможность применения различных технических устройств. Программное обеспечение АРМ представляет собой совокупность общесистемных и прикладных программ и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ. Комплекс программ АРМ должен охватывать множество функций: обеспечение организации диалога и решение функциональных задач пользователя; управление базами данных и трансляция программ; выдача справочной и диагностической информации; осуществление сервисных операций, облегчающих работу на ЭВМ. Техническое обеспечение АРМ представляет собой комплекс технических средств, применяемых для функционирования АРМ, в который входят: средства вычислительной техники, периферийное оборудование, средства связи. Техническое обеспечение предназначено для автоматизации функций специалиста в предметной и проблемной областях его профессиональных интересов. Технологическое обеспечение АРМ представляет собой некоторую четко установленную совокупность проектных решений, определяющих последовательность операций, процедур, этапов в соответствующей сфере деятельности пользователя. Примерами таких операций являются: ввод информации при помощи клавиатуры, накопление и хранение данных, вывод на экран, печать, магнитный носитель результатной информации и пр. Лингвистическое обеспечение АРМ включает в себя языки общения с пользователем, языки запросов, информационно-поисковые языки, языки-посредники в сетях. Языковые средства АРМ необходимы для однозначного смыслового соответствия действий пользователя и аппаратной части в виде ПЭВМ. Без них практически невозможны процесс обучения, организация диалога, обнаружение и исправление ошибок. Организационное обеспечение АРМ включает в себя комплекс документов, регламентирующих деятельность специалистов при использовании ПЭВМ или терминала на их рабочем месте. При этом определяются функции и задачи каждого специалиста, регламентируется взаимодействие работников, персонал обеспечивается инструктивными материалами на всех технологических операциях автоматизированной обработки информации. Методическое обеспечение АРМ состоит из методических указаний, рекомендаций и положений по внедрению, эксплуатации и оценке эффективности их функционирования. Оно включает в себя также организованную машинным способом справочную информацию об АРМ, средства обучения работе на АРМ, демонстрационные примеры и рекламные проспекты. Эргономическое обеспечение АРМ представляет собой комплекс мероприятий, выполнение которых должно создавать максимально комфортные условия для использования АРМ специалистами, быстрейшего освоения технологии и качественной работы на АРМ. Комфортные условия предполагают выбор специальной мебели для размещения технической базы АРМ, организацию картотек для хранения документации и носителей информации и т.п. Правовое обеспечение включает в себя систему нормативно-правовых документов, которые должны четко определять права и обязанности специалистов в условиях функционирования АРМ (например, комплекс документов, регламентирующих порядок хранения и защиты информации, правила ревизии данных, обеспечение юридической подлинности совершаемых на АРМ операций и т.д.). Требования эргономики Эргономика — это инженерная дисциплина, которая учитывает эмоциональные, психологические и физиологические особенности пользователя при проектировании АРМ с целью обеспечения его эффективной работы. Эргономические требования должны обеспечивать создание максимально комфортных условий и высокое качество работы специалистов на АРМ . При размещении АРМ в учреждении в первую очередь должны обеспечиваться требования к устройству и планированию служебных помещений, поддержанию в них соответствующего нормам освещения, температурного режима, устранению шумов, оборудованию рабочих мест в соответствии с выполняемыми функциями. После определения состава и типа предполагаемых к размещению технических средств и вспомогательного оборудования рассчитывается суммарная площадь для их размещения. Расчет площади на одного оператора, работающего за монитором, производится от нормы 6 м2при расстоянии между отдельными мониторами не менее 1,5 м. Не меньшее значение имеет освещение автоматизированных рабочих мест. Например, для устранения бликов на экране монитора светильники общего освещения монтируются не на потолке, а в верхней части стенных панелей. Нежелательно располагать экран монитора напротив окна, а работающему за монитором — сидеть лицом к окну. Часто используется искусственное местное освещение, которое должно быть достаточным по уровню и равномерности. В помещении рекомендуется поддерживать температуру 22-24оС, а влажность 60-40%, для чего при необходимости используются кондиционеры. Большое значение имеет выбор специальной мебели как для размещения технической базы АРМ, так и для пользователя. Персональный компьютер и остальной набор технических средств (принтер, сканер и т.п.) должны размещаться с учетом функциональных обязанностей специалиста и быть доступны в любой момент времени. При выборе мебели необходимо учитывать антропологические показатели пользователя. Например, удобны кресло и стулья со спинкой большой высоты с двумя изгибами: для поясничного и грудного отделов позвоночника. Рабочие места должны быть оборудованы стеллажами и картотеками для хранения документации, магнитных и других носителей. Сама техническая база ПЭВМ не должна создавать трудности в эксплуатации. Задачей аппаратного обеспечения АРМ является повышение физического комфорта пользователя путем согласования физических возможностей системы и человека. Не менее важны требования эргономики к диалогу между человеком и ЭВМ — процедуре обмена информацией между вычислительной системой и пользователем, проводимой с помощью АРМ по определенным правилам, перечисленным ниже: участники диалога должны понимать друг друга; нельзя обмениваться информацией одновременно; информация, которой обмениваются при диалоге, является последовательностью связанных предложений. Задачей интерфейса АРМ является повышение психологического комфорта пользователя путем согласования процесса диалога с потребностями и представлениями человека. Процесс диалога- механизм обмена информацией, который можно рассматривать как оболочку, включающую все входящие в АРМ процессы по выполнению определенных заданий. Диалог должен осуществляться как минимум на родном для пользователя языке, не должен требовать дополнительной информации, должен отличаться логической последовательностью и быть кратким — требовать от пользователя ввода минимального объема информации. В процессе диалога пользователю должна оказываться поддержка в виде сообщений (информация об изменении в пользовательском интерфейсе) и подсказок (выходное сообщение системы, побуждающее пользователя вводить данные). Общеизвестно, что персональный компьютер оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на организацию труда пользователя. Положительный эффект выражается в росте производительности труда, снижении его рутинности, а отрицательное воздействие проявляется в нарушении функций зрения, утомляемости и т.д. Выполнение требований эргономики направлены в первую очередь на снижение отрицательного воздействия на человека со стороны АРМ. Правильно оборудованное рабочее место, красивый дизайн, здоровый микроклимат, удобный интерфейс обеспечивают комфортные условия работы, создают хорошее рабочее настроение и значительно повышают эффективность труда. Аппаратные средства АРМ Задачей аппаратного обеспечения АРМ является повышение физического комфорта пользователя путем согласования физических возможностей системы и человека. Техническую основу для централизованной сети АРМ могут составлять большие, средние и малые электронно-вычислительные машины. Однако наиболее распространенными техническими средствами, используемыми в качестве базовых, являются персональные компьютеры. Технические характеристики персонального компьютера, а также состав периферийного оборудования в первую очередь определяются перечнем функциональных задач, решаемых специалистом. Следующим этапом является выбор необходимого программного обеспечения. После решения этих задач определяется конфигурация ПЭВМ, обусловливающая оптимальную работу выбранного программного обеспечения. Возможности персонального компьютера определяются следующими характеристиками: тип и тактовая частота процессора (чем выше порядковый номер в ряду типов и значение тактовой частоты, тем больше быстродействие или производительность процессора); объем оперативной памяти (определяет скорость одновременной работы с несколькими программами, возможности модернизации программного обеспечения); характеристики материнской платы (достаточное число разъемов для подключения дополнительных устройств, модернизационные возможности); емкость жесткого диска (объем хранимого программного обеспечения и программных продуктов); объем и тип видеопамяти (определяет максимальное разрешение изображения на экране монитора и глубину цвета). Сам компьютер — это не только процессор и память, но и периферия — от клавиатуры и манипулятора “мышь” до разнообразных устройств печати, связи и т.п. Монитор является одним из наиболее важных устройств в составе автоматизированного рабочего места. Именно от качества изображения зависит, как долго и с какой эффективностью пользователь сможет работать на компьютере. Одной из наиболее существенных характеристик монитора является размер экрана, который определяет объем отображаемой на нем информации. Помимо этого, крайне важными являются качество изображения (разрешение экрана, размер зерна, частота кадров), уровень излучения, а также наличие антибликового и антистатического покрытия экрана. К периферийным устройствам, помимо монитора, относятся принтеры, устройства памяти, съемные магнитные и магнитно-оптические накопители, сканеры, графопостроители, клавиатура и манипуляторы, сетевые платы, модемы, видеоадаптеры и многое другое. Очень большой набор аппаратных устройств используется для построения разнообразных информационных сетей. В настоящее время производители компьютеров выпускают столь большое число разнообразных типов аппаратных модулей, что могут предложить для применения в различных информационных системах десятки тысяч различных конфигураций ПЭВМ для использования в АРМ и удовлетворить практически любые требования. Задание 4 Супер-ЭВМ имеют колоссальную производительность (триллионы операций в секунду). Основная сфера их применения - моделирование сложных технических или природных процессов с целью предсказания поведения того или иного предмета или явления. Подобные системы стоят очень дорого и располагаются в научно-вычислительных центрах, крупных исследовательских институтах, учебных заведениях, оборонных ведомствах. Суперкомпьютеры бывают следующих типов: векторные; векторно-конвейерные; параллельные с распределенной памятью; параллельные с общей памятью; кластерные. Наиболее производительные системы имеют параллельную или кластерную организацию. Каждый элемент системы решает свою подзадачу, между элементами системы организована четкая структура связей. Кластер - обрабатывающий элемент, объединяет несколько вычислителей, который решает свою конкретную задачу, причем рабочий алгоритм может меняться. Кластерная система может быть оптимизирована для решения конкретной задачи. Например, при решении сложной задачи моделирования климата Земли, отдельные группы кластеров моделируют влияние отдельных составляющих (воздушных потоков, водных масс, степени загрязнения и проч.) на климат. Все эти составляющие находятся в сложном взаимодействии и влияют друг на друга, формируя климат Земли. Серверы Это основа основ сетевого "хозяйства" (Интернета, локальных сетей и проч.). Серверы бывают следующих типов: файл-сервер; сервер приложений; сервер базы данных; принт-сервер; Интернет-сервер. Основное требование, предъявляемое к серверу, это его надежность. Сервер должен без сбоев работать круглосуточно, семь дней в неделю, 365 дней в году. Информация, находящаяся на сервере должна быть доступна в любой момент времени. На втором месте стоит производительность сервера. Серверу приходится обрабатывать в единицу времени огромное количество запросов. Поскольку задачи являются однотипными и довольно простыми, то разумно организовать параллельное их решение. Чем больше можно организовать параллельных обрабатывающих процессов - тем лучше. Отсюда, тенденции в развитии серверов: многопроцессорность, использование многоядерных процессоров. Мейнфреймы Мейнфреймы (большие компьютеры) занимают промежуточное положение между супер-ЭВМ и персональными компьютерами. Как ни странно, но мейнфреймы "остались на плаву" и с конца 90-х годов их производство даже начало постепенно расти. Это можно объяснить следующими моментами. Во-первых: новые технологии позволили значительно уменьшить размер больших компьютеров и снизить их энергопотребление, сохранив при этом высочайшую производительность. Во-вторых: существует довольно много относительно несложных задач, которые целесообразнее решать комплексно. Для их решения мощностей ПК явно недостаточно, а использование супер-ЭВМ невыгодно в экономическом плане. Кроме того, мейнфреймам нашлось применение в сети в качестве поддержки функций нескольких серверов; мейнфреймы стали центрами интеграции неоднородного компьютерного оборудования в масштабах предприятия. Основным производителем больших ЭВМ является фирма IBM. Игровая приставка - (игровая консоль) — специализированное электронное устройство, предназначенное для видеоигр; для таких устройств, в отличие от персональных компьютеров, запуск и воспроизведение видеоигр является основной задачей. Помимо видеоигр, приставки могут дополнительно выступать в качестве устройств для воспроизведения видео и музыки, доступа в Интернет. Домашние игровые приставки обычно используются в домашнем быту, используют телевизор, проектор или компьютерный монитор в качестве независимого устройства отображения и игровой контроллер в качестве устройства ввода. Портативные (карманные) игровые системы имеют собственное встроенное устройство отображения (ни к чему не приставляются), поэтому называть их игровыми приставками несколько некорректно. На разных этапах эволюции приставок они использовали те или иные новые технологии для лёгкого распространения и воспроизведения игр — как, например, игровые картриджи или оптические диски — пройдя длинный путь от примитивных устройств наподобие Pong до сложных многофункциональных игровых систем. Как и персональные компьютеры, приставки могут иметь значительную по меркам бытовых электронных устройств вычислительную мощность и точно так же включать в себя центральный процессор, оперативную память и жёсткий диск или твердотельный накопитель для хранения данных; постепенное сближение конструкции приставок разных производителей с персональными компьютерами и друг с другом облегчило разработку мультиплатформенных игр. Приставки проектируются и продаются с расчетом на самый широкий круг потребителей — как с точки зрения цены устройства, так и с точки зрения простоты интерфейса и управления; аппаратное и программное обеспечение приставок обычно являются собственническими и не подразумевают лёгкой замены или изменения пользователем. Хотя на протяжении истории игровых приставок их разработкой и выпуском занимались разные компании из разных стран, на рынке в каждый момент времени доминирует лишь несколько моделей и лишь несколько крупнейших производителей; на начало 2020-х годов такими крупнейшими производителями являются американская компания Microsoft и японские компании Nintendo и Sony. |