Классификация компьютеров и их систем

По размерам и функциональным возможностям

• Сверхбольшие (суперЭВМ) – к ним относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду. Суперкомпьютеры используются для решения сложных научных задач (метеорология, гидродинамика и т.п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.
• Большие – за рубежом чаще всего их называют мэйнфреймами (Mainframe). Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров. В нашем сознании мейнфреймы все еще ассоциируются с большими по габаритам машинами, требующими специально оборудованных помещений с системами водяного охлаждения и кондиционирования. Однако это не совсем так. Прогресс в области элементно-конструкторской базы позволил существенно сократить габариты основных устройств.
• Малые (мини ЭВМ) – надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями. Все модели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров. Основные их особенности: широкий диапазон производительности в конкретных условиях применения, простая реализация микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скорость обработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины.
• Сверхмалые (микроЭВМ) – это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

МикроЭВМ в свою очередь подразделяются:

1. Персональные компьютеры (ПК) — это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные машины — от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея, до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем ёмкостью в десятки Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.
2. Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, учёным, журналистам, которым приходится работать вне офиса — дома, на презентациях или во время командировок.

Основные разновидности портативных компьютеров:

Laptop (наколенник, от lap — колено и top — поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Сейчас компьютеры этого типа уступают место ещё меньшим.

Notebook (блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Имеет вес около 3 кг. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Ноутбуки зачастую снабжают приводами CD-ROM. Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании. Даже если он получает энергию от обычной электросети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов.

Palmtop (наладонник) — самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителей на дисках — обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. Если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник.

Классификация по типоразмерам

Настольные модели (desktop) распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки 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.

Портативные модели (notebook) 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 установить 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 (palmtop) выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ.

Рисунок 1 – Классификация компьютеров

 

Рисунок 2 – Классификация компьютеров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Классификация вычислительных систем Флинна

Наиболее ранней и наиболее известной классификацией является архитектура, придуманная Флинном в 1966 г. Данная классификация базируется на понятии потока. Под потоком понимается последовательность элементов команд или данных, обрабатываемых процессором. На основе числа потоков команд и потоков данных выделяют 4 класса архитектур:

1) SISD (Single Instruction Single Data) – одиночный поток команд, одиночный поток данных. К данному классу относят все классические последовательные машины. В них есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно, друг за другом. Каждая команда осуществляет одну операцию с 1 потоком данных. Примерами компьютеров с архитектурой SISD могут служить большинство рабочих станций Compaq, Hewlett-Packard и Sun Microsystems. К этому классу относятся все однопроцессорные системы.

2) MISD (Multiple Instruction Single Date) – множественный поток команд, одиночный поток данных. Данная архитектура подразумевает большое число процессоров, обрабатывающих один и тот же поток данных. Однако на данный момент не существует такой системы.

3) MIMD (Multiple Instruction Multiple Date) – множественный поток команд, множественный поток данных. Данный класс подразумевает, что есть несколько устройств обработки команд (процессоры), объединенные в некий единый комплекс, и каждое работает со своим потоком команд и данных. К этому классу относятся практически все современные многопроцессорные системы.

4) SIMD (Single Instruction Multiple Data) – единственный поток команд и множественный поток данных. Типичными представителями являются матричные компьютеры. Некоторые авторы к этому классу относят и векторно-конвейерные компьютеры, если каждый элемент вектора рассматривать как отдельный элемент потока данных. Примерами систем подобного типа являются, например, компьютеры Hitachi S3600.

Хотя систематика Флинна широко используется при конкретизации типов компьютерных систем, такая классификация приводит к тому, что практически все виды параллельных систем относятся к одной группе MIMD. Действительно, и четырехпроцессорный SX-5 компании NEC, и тысячепроцессорный Cray T3E попадают в этот класс. Как результат, многими исследователями предпринимались неоднократные попытки детализации систематики Флинна. Так, например, для класса MIMD предложена практически общепризнанная структурная схема, в которой дальнейшее разделение типов многопроцессорных систем основывается на используемых способах организации оперативной памяти в этих система:

- multiprocessors – мультипроцессоры или системы с общей разделяемой памятью;

- multicomputers – мультикомпьютеры или системы с распределенной памятью.

Классификация вычислительных систем Хокни

Р. Хокни – известный английский специалист в области параллельных вычислительных систем, разработал свой подход к классификации, введенной им для систематизации компьютеров, попадающих в класс MIMD по систематике Флинна.

Как отмечалось выше, класс MIMD чрезвычайно широк, причем наряду с большим числом компьютеров он объединяет и целое множество различных типов архитектур. Хокни, пытаясь систематизировать архитектуры внутри этого класса, получил иерархическую структуру, представленную на рисунке:

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Классификация вычислительных систем Хокни

Основная идея классификации состоит в следующем. Множественный поток команд может быть обработан двумя способами: либо одним конвейерным устройством обработки, работающем в режиме разделения времени для отдельных потоков, либо каждый поток обрабатывается своим собственным устройством. Первая возможность используется в MIMD компьютерах, которые автор называет конвейерными (например, процессорные модули в Denelcor HEP). Архитектуры, использующие вторую возможность, в свою очередь опять делятся на два класса:

- MIMD компьютеры, в которых возможна прямая связь каждого процессора с каждым, реализуемая с помощью переключателя;

- MIMD компьютеры, в которых прямая связь каждого процессора возможна только с ближайшими соседями по сети, а взаимодействие удаленных процессоров поддерживается специальной системой маршрутизации через процессоры-посредники.

Далее, среди MIMD машин с переключателем Хокни выделяет те, в которых вся память распределена среди процессоров как их локальная память (например, PASM, PRINGLE). В этом случае общение самих процессоров реализуется с помощью очень сложного переключателя, составляющего значительную часть компьютера. Такие машины носят название MIMD машин с распределенной памятью. Если память это разделяемый ресурс, доступный всем процессорам через переключатель, то такие MIMD являются системами с общей памятью (CRAY X-MP, BBN Butterfly). В соответствии с типом переключателей можно проводить классификацию и далее: простой переключтель, многокаскадный переключатель, общая шина.

Многие современные вычислительные системы имеют как общую разделяемую память, так и распределенную локальную. Такие системы автор рассматривает как гибридные MIMD c переключателем.

При рассмотрении MIMD машин с сетевой структурой считается, что все они имеют распределенную память, а дальнейшая классификация проводится в соответствии с топологией сети: звездообразная сеть (Lcap), регулярные решетки разной размерности (Intel Paragon, CRAY T3D), гиперкубы (Ncube, Intel Ipcs), сети с иерархической структурой, такой, как деревья, пирамиды, кластеры (Cm* , CEDAR) и, наконец, сети, изменяющие свою конфигурацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К настоящему времени в мире разработаны сотни и тысячи различных моделей компьютеров. Эти модели отличаются друг от друга устройством, способами кодирования информации, объемом запоминаемой информации и скоростью ее обработки. Для того чтобы разобраться в многообразии вычислительной техники существует достаточно много систем классификации компьютеров. В данной курсовой работе рассмотрены лишь основные: Классификация по условиям эксплуатации; Классификация по принципу действия; Классификация по назначению; Классификация по поколениям; Классификация по размерам и функциональным возможностям; Классификация по типоразмерам. В последнее время вычислительная техника бурно развивается. Рост производства компьютеров определяется различными факторами: невысокой стоимостью; простотой обслуживания и эксплуатации; возможностью использования на рабочем месте для индивидуальной работы; большими возможностями для обработки информации; возможностью выхода компьютера во Всемирную сеть Интернет.

На протяжении всего 50 лет компьютеры превратились из неуклюжих диковинных электронных монстров в мощный, гибкий, удобный и доступный инструмент. Компьютеры стали символом прогресса в XX веке. По мере того как человеку понадобится обрабатывать все большее количество информации, будут совершенствоваться и средства ее обработки - компьютеры.

Современные тенденции развития компьютеров и их систем приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, коммерческой и финансово-кредитной деятельности и, как следствие, к повышению производительности и улучшению условий труда людей. Именно поэтому современный специалист должен владеть теоретическими знаниями в области информатики и практическими навыками использования вычислительной техники, систем связи и передачи информации, знать основы новых информационных технологий, уметь оценивать точность и полноту информации, влияющей на принятие управленческих решений.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ПЛАН

1. Общая характеристика задачи
2. Описание алгоритма решения задачи

 

2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ЗАДАЧИ

Наименование задачи: «Анализ плановых и фактических показателей выпуска продукции».

Условие задачи:

Предприятие ООО «Красный Октябрь» осуществляет деятельность, связанную с выпуском различных видов деталей для промышленного оборудования. Для повышения эффективности функционирования предприятия ежемесячно производится анализ плановых и фактических показателей выпуска продукции. Данные фактических и плановых показателей выпуска продукции приведены на рис. 2 и 3.