2 Классификация современных эвм. Место персональных эвм в иерархии вычислительной техники. Возможности и области применения эвм.

Весь спектр современных вычислительных систем можно разделить на три больших класса: мини-ЭВМ (включая персональные компьютеры), мейнфреймы, суперкомпьютеры. В настоящее время эти классы разнятся не столько по внешнему виду, сколько по функциональным возможностям.

Современные персональные компьютеры имеют практически те же характеристики, что и мини-ЭВМ восьмидесятых годов: 32- и 64-разрядную архитектуру и шинную организацию системы. В настоящее время класс мини-ЭВМ чрезвычайно разнообразен: от ноутбуков и палмтопов до мощных серверов для систем масштаба предприятия. Генетическими признаками этого класса машин является шинная организация системы, при которой все устройства «нанизываются» на общую магистраль, и стандартизация аппаратных и программных средств. Ориентированные на широкий круг потребителей миникомпьютерные системы являются безусловными лидерами продаж в компьютерной отрасли.

Внутри класса мини-ЭВМ принято выделять миникомпьютеры и микрокомпьютеры. Термин «миникомпьютеры» закрепился за старшими моделями серверов, использующими архитектуру RISC и UNIX. Основными производителями на рынке миникомпьютеров являются фирмы AT&T, Intel, Hewlett-Packard, DEC, Pyramid.

К микрокомпьютерам относят многочисленные модели персональных компьютеров, в том числе и не совместимые с IBM PC, а также ноутбуки и палмтопы.

Мейнфреймы - универсальные электронно-вычислительные машины общего назначения. С расцветом миникомпьютерных систем мейнфреймы утратили свои позиции. Однако компания IBM, основной мировой производитель мейнфреймов, сумела осуществить качественный скачок - переход к новой концептуальной архитектуре ESA/390, которая предлагает широкий спектр функциональных возможностей, позволяющих использовать мейнфреймы в качестве центра интеграции неоднородного вычислительного комплекса. Стоимость мейнфреймов относительно высока - один компьютер с пакетом прикладных программ оценивается приблизительно в миллион долларов.

Мейнфреймы активно используются в финансовой сфере, оборонном комплексе и занимают от 20 до 30% компьютерного рынка. Наибольшее количество менфреймов производит IBM. Значительно меньшие объемы продаж у фирм Unisys и Amdahl.

Суперкомпьютеры необходимы для работы с приложениями, требующими производительности как минимум в сотни миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Они применяются для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий. Суперкомпьютеры нашли примение и в финансовой сфере. Их отличает высокая стоимость - от пятнадцати миллионов долларов, поэтому решение об их покупке нередко принимается на государственном уровне, развита система торговли подержанными суперкомпьютерами. Основной производитель таких компьютеров - фирма Cray Research, основанная Сеймуром Креем.

Суперкомпьютер - это электронно-вычислительная машина общего назначения сверхвысокой производительности, однако абсолютно точного определения термина «суперкомпьютер» не существует. Большинство эспертов склоняются к мнению, что суперкомпьютеры должны выполнять задачи общего назначения, содержащие сотни миллиардов операций над числами с двойной плавающей точкой. Первые суперкомпьютеры были созданы американским инженером-электронщиком Сеймуром Креем.

Производительность суперкомпьютеров определяется в миллионах (мегафлопс - MFlops), миллиардах (гигафлопс - GFlops), триллионах (терафлопс - TFlors) операций с плавающей точкой в секунду. Сверхвысокое быстродействие суперкомпьютера должно сочетаться с высоким структурным параллелизмом.

IBM-совместимые IBM-совместимыми компьютерами называют ПК тех производителей, которые при создании своих ПК ориентируются на IBM PC. IBM-совместимый ПК может использовать большинство внешних устройств и программ, предназначенных для IBM PC. Все IBM-совместимые компьютеры используют операционную систему Microsoft DOS (PS-DOS у IBM, MS-DOS у ПК других производителей) и процессоры Intel (или совместимые с ними). Вообще говоря, все ПК, работающие в DOS, являются совместимыми. Принцип совместимости дает значительную экономию средств и времени при модернизации старых и создании новых систем.

Альтернативой IBM-совместимым персональным компьютерам являются компьютеры AppleMacintosh

В настоящее время единственной серьезной альтернативой IBM-совместимым персональным компьютерам являются компьютеры Macintosh американской фирмы Apple, основанной в 1977 году молодыми Стивом Джобсом и Стивом Возняком.

Рабочая станция (Workstation) отличается от обычного настольного ПК большей мощностью и, соответственно, более высокой ценой. Она занимает одно рабочее место и мало отличается внешне от ПК. Многие рабочие станции работают в операционной системе UNIX. Компания Microsoft предагает свою операционную систему для рабочих станций Windows NT Workstation, которая может взаимодействовать по сетям с другими операционными системами Microsoft, Apple Macintosh и с UNIX-подобными системами.

Рабочие станции - это чаще всего офисные ПК, используемые для интенсивных вычислений. Обычно это работа с профессиональными научными и инженерными приложениями моделирования типа CAD/CAM, создание сред, разработка программного обеспечения и различных приложений типа клиент-сервер. Существуют специализированные графические рабочие станции для работы с трехмерной графикой.

В настоящее время рабочие станции офисов и предприятий обычно объединены в локальные сети. В отличие от бездисковых терминалов, компьютеры в сети продолжают самостоятельно работать при отключении от нее. Современные сетевые рабочие станции обычно оснащены средствами удаленного администрирования, которые позволяют администратору сети на расстоянии производить переконфигурирование рабочих станций или установку на них новых программ. В условиях групповой работы становится актуальным оснащение рабочих станций дополнительным оборудованием для голосовой почты, проведения видеоконференций и т. п. Рабочие станции зачастую содержат специализированные технологические решения, повышающие их надежность (а одновременно и цену). Например, последние модели офисных машин оснащаются SMART-винчестерами.

Сетевой компьютер, или NC (Net Computer) - это компонент архитектуры клиент-сервер, имеющий минимальное программное обеспечение и предназначенный для работы в сети. Отсюда второе название сетевого компьютера - тонкий клиент (thin client).

Наступление эры сетевых компьютеров провозгласила в 1996 году группа компаний во главе с Oracle (в том числе Sun, IBM и Wyse Technology). Ими был опубликован документ «Network Computer Reference Profile», в котором сформулированы основные направления разработки сетевых компьютеров. Эти компьютеры должны служить для представления и обработки информации, хранящейся на сервере. В этом смысле они напоминают бездисковые терминалы рабочих станций, но отличаются от них прежде всего возможностью использовать данные из сетей Интернет/Интранет и серверов баз данных. Они должны поддерживать IP-протоколы, TCP, UDP и другие (см. Протоколы Интернет), а также Web-стандарты HTML, HTTP, Java и почтовые протоколы.

Настольные ПК, поддерживающие одно рабочее место, составляют наиболее многочисленную группу персональных компьютеров, или микро-ЭВМ. До появления портативных ПК слова «настольный» и «персональный» были синонимами. Настольные ПК еще называют компьютерами для рабочего места или офисными компьютерами (хотя в настоящее время офисные ПК чаще называют рабочими станциями). Подавляющее большинство домашних компьютеров также являются настольными. И те, и другие имеют практически одинаковые характеристики: 32- и 64-разрядную архитектуру и шинную организацию системы, применяют стандартизованные аппаратные и программные средства.

Компании-производители предлагают множество различных моделей настольных персональных компьютеров, отличающихся как по мощности, так и по цене. Большинство настольных ПК относятся к двум большим группам: IBM-совместимые ПК и ПК Apple Macintosh. Компьютеры из этих групп не совместимы друг с другом, т. е. полностью или частично не способны использовать аппаратные средства и программные продукты друг друга.

Настольные ПК, ориентированные на широкий круг потребителей, являются безусловными лидерами продаж в компьютерной отрасли, так как при небольшом размере и доступной цене их возможности в большинстве случаев оказываются достаточными для решения самых разнообразных задач в офисе, на производстве, в быту.

Настольные ПК имеют системный блок, содержащий источник питания, материнскую плату с процессором, жесткий диск, дисководы, монитор, клавиатуру, мышь. К ним могут подключаться факс, модем и другие внешние устройства, например аудиоколонки. В некоторых моделях домашних ПК системный блок с монитором собраны в едином корпусе (Apple iMac, Acer Aspire, Compaq Presario).

Офисные ПК предназначены главным образом для работы в сети и поэтому имеют поддержку удаленного конфигурирования. Домашние ПК, не предназначенные для работы в сети, поддерживают коммуникации через Интернет. Различаются они и набором дополнительных возможностей.

Портативные компьютеры отличаются как от обычных настольных машин, так и друг от друга в первую очередь габаритными размерами и весом. В портативных компьютерах фирмы-производители, как правило, стараются использовать передовые технические решения, которые впоследствии находят применение и в настольных компьютерах. Первые портативные компьютеры, выпускавшиеся компанией Адама Осборна, назывались Portable и весили около 10 кг. При весе 4-5 кг они стали называться «наколенными» (Laptop). «Похудев» еще на пару килограммов, подобные машины стали называться ноутбуками (Notebook - записная книжка), а их облегченные варианты - субноутбуками (Subnotebook). Самые маленькие и легкие (вес менее одного фунта, то есть примерно 450 г) компьютеры называются «наладонными» (палмтопами, Palmtop) или HPC (Handheld PC).

Наиболее распространенными портативными компьютерами являются ноутбуки и субноутбуки. Граница между ними весьма условная. Обычно считают, что вес ноутбука колеблется от 2,2 до 4,5 кг, а субноутбука - от 0,9 до 2,7 кг. Габаритные размеры ноутбука составляют обычно 50х279х215 мм, а субноутбука - 38х254х190 мм. Размер матрицы экрана современного ноутбука бывает от 11,3 до 15 дюймов, а субноутбука - от 6,4 до 11,3 дюйма. Ноутбук обычно превосходит субноутбук по максимальному размеру устанавливаемой оперативной памяти и емкости винчестера, хотя все зависит от класса машины. Как правило, субноутбук имеет внешние приводы для флоппи-дисков и CD-ROM, в то время как у ноутбуков они обычно встроены. Основной операционной системой для ноутбуков и субноутбуков является Windows 95/98 благодаря ее способности распознавать установку и удаление устройств PC Card без перезагрузки машины, а также расширенным возможностям по управлению работой от батарей.

Сверхпортативные ПК разрабатываются на процессорах, не совместимых с Intel x86, не имеют винчестера, способны в десятки раз дольше работать от батарей, чем ноутбуки. Они имеют небольшой объем оперативной памяти (2-16 Мб) и маленький экран низкого разрешения (максимум 640 x 200, 256 цветов, а обычно порядка 320 x 200 и 4 градациями серого цвета). Они оснащаются собственными операционными системами, разработанными производителями, либо ОС Microsoft Windows CE 1.0 или 2.0 (CE неофициально расшифровывается как Compact Edition). На них обычно реализован стандартный набор приложений органайзера: календарь, записная книжка, планировщик, простейшая программа для работы с электронной почтой и программа для обмена данными с ПК. Для процессоров, используемых в ноутбуках, характерно уменьшение питающего напряжения (у некоторых моделей до 1,6 В). Кроме того используются специальные приемы для уменьшения потребляемой мощности, например технологии VRT (Voltage Reduction Technology). Использование EDO DRAM (или синхронной DRAM) позволяет отказаться от кэш-памяти второго уровня в дешевых моделях, сэкономив в энергопотреблении (хотя в большинстве высокопроизводительных моделей кэш-память есть). Самое большое время автономной работы обеспечивают компьютеры-блокноты, оснащенные ионно-литиевыми аккумуляторами. Никель-металлогидридные аккумуляторы постепенно сходят со сцены. Все ноутбуки используют ЖК-экраны. Одной из функций видеоадаптера ноутбука может быть одновременный вывод изображения на встроенный и на внешний мониторы. Оперативная память портативного компьютера расширяется обычно специальными платами памяти. Наиболее часто для ноутбуков используются винчестеры с форм-фактором 2,5 дюйма. Клавиатуры портативных компьютеров хотя и имеют меньшее количество клавиш по сравнению с настольными, обычно полностью их эмулируют. По понятным причинам и геометрические размеры встроенной клавиатуры существенно меньше, нежели стандартной 101-клавишной. В качестве указательного устройства в ноутбуках большей частью используется не мышь, а тачпад (реже трекпойнт или трекбол), которые рассмотрены в разделе «Манипуляторы».

Для стационарной работы в офисе предназначены настольные блоки расширения (Docking Station). В этом блоке предусматриваются установочные места для дисководов и слоты расширения для стандартных адаптеров. Кроме того, на этот блок обычно устанавливается дисплей, подключается расширенная клавиатура, мышка и т. п. Название «палмтопы» (Palmtop) закрепилось за классом карманных микрокомпьютеров, умещающихся на одной ладони (см. Классификация портативных компьютеров). Такие компьютеры, вес которых не превышает одного фунта, называют также персональными цифровыми помощниками или электронными секретарями. Они удобны в путешествиях и деловых поездках, когда нет возможности использовать ноутбук.

Конструктивно палмтопы представляют собой две соединенные панели, которые могут складываться наподобие записной книжки. Обычный размер палмтопа - 20х10 см, толщина - 2-3 см. На одной панели располагается миниклавиатура, на другой - сенсорный экран. Для управления программами используется специальная перьевая ручка. Существуют образцы палмтопов, состоящих из одной панели, без клавиатуры.

Общими недостатками палмтопов вплоть до конца 90-х годов были собственный интерфейс, требовавший изучения, плохая совместимость с настольными компьютерами, слабые средства связи и неудобный ЖК-дисплей.

Положение изменилось после того, как в 1996 году компания Microsoft разработала операционную систему Windows CE, являющуюся по сути компактной версией Windows 95 для палмтопов. В комплект поставки операционной системы Windows CE входят сокращенные версии пакетов Word, Excel, браузер Pocket Internet Explorer. Внедрение Windows CE в значительной степени решает проблемы с интерфейсом и совместимостью палмтопов.

Ведущими производителями палмтопов являются фирмы Compaq, Hewlett-Packard, NEC, Philips, Psion.