Классификация ЭВМ

 

 

 

 

 

 

Реферат

По дисциплине : Вычислительная техника

На тему : Классификация ЭВМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил :

 

 

Современное  общество  живет  в период  огромного  роста  объемов  информационных  потоков  во  всех  сферах  человеческой  деятельности.  Требования  к  своевременности,  достоверности и  полноте  информации  постоянно повышаются. Только на основе  своевременного  пополнения,  накопления,  переработки  информации  возможно рациональное управление и обоснованное  принятие решений. С созданием Электронно-Вычислительных Машин  появилась  реальная  возможность  переложить  на  них  трудоемкие  операции,  что  коренным  образом  изменило  технологию  производства, повысило  производительность  и  условия  труда.  Сейчас  трудно  представить  какую-либо  область,  где   не использовался бы  компьютер. 

• Классификация ЭВМ по принципу действия.

Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВБ) и гибридные (ГВМ).

Цифровые вычислительные машины - вычислительные машины дискретного действия с информацией, представленной в дискретно, а точнее, в цифровой форме.

Аналоговые вычислительные машины - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой – либо физической величины.

Гибридные вычислительные машины - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

• Классификация ЭВМ по этапам создания.

По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

1 – е  поколение, 50 – е гг.: ЭВМ на  электронных вакуумных лампах;

2 – е поколение, 60 – е гг.: ЭВМ на дискретных  полупроводниковых приборах (транзисторах);

3 – е поколение, 70 – е гг.: ЭВМ на полупроводниковых  интегральных схемах с малой  и средней степенью интеграции;

4 – е поколение, 80 – е гг.: ЭВМ на больших  и сверхбольших интегральных  схемах – микропроцессорах;

5 – е поколение, 90 – е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных  микропроцессорах с параллельно – векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

6 – е и  последующие поколения: оптоэлектронные  ЭВМ С массовым параллелизмом  и нейронной структурой – с  распределенной сетью большого  числа несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных  биологических систем.

Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.

• Классификация ЭВМ по назначению.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные,специализированные.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно – технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложность алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.

• Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям.

По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить  на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.

Производительность  больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.

Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини ЭВМ – вычислительной машины, относящейся по архитектуре , размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.

Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ (рис. 2). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

Многопользовательские микроЭВМ – это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Серверы (server) – многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.

Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.

• БОЛЬШИЕ ЭВМ

Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами (Mainframe).К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

·        производительность не менее 10 MIPS;

·        основную память емкостью от 64 до 10000 Мбайт;

·        внешнюю память не менее 50 Гбайт;

·        многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей)

Основные направления эффективного применения мейнфреймов – это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление -  использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных.

Зарубежные фирмы определяют рейтинг мэйнфреймов, учитывая многие показатели:

• - надежность:
• - производительность;
• - емкость основной и внешней памяти;
• - время обращения к основной памяти;
• - время доступа и трансферт внешних запоминающих устройств;
• - характеристики КЭШ-памяти;
• - количество каналов и эффективность системы ввода-вывода;
• - аппаратную и программную совместимость с другими ЭВМ;
• - поддержку сети и др.

 

• МАЛЫЕ ЭВМ

Малые ЭВМ (мини – ЭВМ) – надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями.

Мини – ЭВМ (и наиболее мощные из них супермини - ЭВМ) обладают следующими характеристиками:

• производительность – до 100 MIPS;
• емкость основной памяти – 4 - 512 Мбайт;
• емкость дисковой памяти – 2 - 100 Гбайт;
• число поддерживаемых пользователей – 16 – 512.

К достоинствам мини – ЭВМ можно отнести; специфическую архитектуру с большой модульностью, лучшее, чем у мэйнфреймов, соотношение производительность/цена, повышенная точность вычислений.

Мини – ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Традиционная для подобных комплексов широкая номенклатура периферийных устройств дополняется блоками межпроцессорной связи, благодаря чему обеспечивается реализация вычислительных систем с изменяемой структурой.

Наряду с использованием для управления технологическими процессами  мини – ЭВМ успешно применяются для вычислений в многопользовательских  вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

• ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬТЕРЫ

Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должен иметь следующие характеристики:

• малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
• автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
• гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;
• «дружественность» операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающую возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;
• высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

За рубежом самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IBM PC  с микропроцессорами Pentium u Pentium Pro.

Сейчас подавляющие большинство отечественных персональных ПК собирается из импортных комплектующих и относятся к IBM PC – совместимым.

• СУПЕРЭВМ

К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду. СуперЭВМ имеет следующие характеристики:

• высокопараллельная много процессорная вычислительная система с быстродействием примерно 100000 MF LOPS;
• емкость: оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1 – 10 Тбайт;
• разрядность 64; 128 бит ;

СуперЭВМ создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных системах (МПВС).

• магистральные МПВС, в которых процессоры одновременно выполняют разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных;
• векторные МПВС, в которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных;
• матричные МПВС, в которых МП одновременно выполняет разные операции над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных – многократный поток команд с многократным потоком данных.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современное  общество  живет  в период  огромного  роста  объемов  информационных  потоков  во  всех  сферах  человеческой  деятельности. С созданием Электронно-Вычислительных Машин  появилась  реальная  возможность  переложить  на  них  трудоемкие  операции . Сейчас  трудно  представить  какую-либо  область,  где   не использовался бы  компьютер.  Но  для  того,  чтобы  уметь эффективно его использовать, необходимы  элементарные  знания  об  его  устройстве.