2. Технічні основи інформаційних технологій в економіці

2.1. Апаратне забезпечення інформаційних технологій

Технічну основу забезпечення інформаційних технологій складають засоби комп’ютерної техніки, засоби комунікаційної техніки та засоби організаційної техніки. Засоби комп’ютерної техніки становлять базис усього комплексу технічних засобів інформаційних технологій і призначені перш за все для обробки і перетворення різних видів інформації, що використовується в управлінській діяльності. Засоби комунікаційної техніки забезпечують одну із основних функцій управлінської діяльності – передачу інформації в рамках системи управління та обмін даними з зовнішнім середовищем. Засоби організаційної техніки призначені для механізації та автоматизації управлінської діяльності у всіх її проявах. В цьому розділі детально розглянемо засоби комп’ютерної техніки.

Спочатку наведемо одне з класичних визначень терміну комп’ютер.

Комп’ютер (від англійського computer – „обчислювач“) – це машина для проведення обчислень [²¹].

За допомогою обчислень комп’ютер здатний обробляти інформацію за заздалегідь визначеним алгоритмом [Error: Reference source not found]. Крім того комп’ютер за допомогою відповідного програмного забезпечення здатний приймати, зберігати, здійснювати пошук інформації, виводити інформацію на різні види пристроїв виведення. Свою назву комп’ютери отримали із-за своєї основної функції – проведення обчислень, однак в наш час ця функція часто стає другорядною і більшість комп’ютерів використовують для обробки та управління інформацією. Термін „комп’ютер“ є синонімом абревіатури ЕОМ (електронно-обчислювальна машина). Після появи персональних комп’ютерів термін ЕОМ був практично повністю витіснений і замінений терміном „комп’ютер“.

Архітектура комп’ютера може безпосередньо моделювати проблему, що розв’язується, максимально близько відображаючи досліджувані фізичні явища. Так, наприклад, електронні потоки можуть використовуватися у якості моделей потоків води при моделюванні гребель чи дамб. За такими принципами працювали аналогові комп’ютери [²²], які часто використовувалися в 1960-х роках, але зараз стали рідкістю.

Більшість же сучасних комп’ютерів є цифровими. У них задача спочатку описується у зрозумілому для комп’ютера вигляді, причому вся необхідна інформація представляється у двійковій формі, після чого дії з її обробки зводяться до застосування простої алгебри логіки [Error: Reference source not found], яку іноді називають булевою алгеброю, за прізвищем її розробника. Оскільки практично усі математичні задачі можуть бути зведені до виконання булевих операцій, достатньо швидкий електронний комп’ютер може бути застосованим для розв’язання більшості математичних задач (а також і більшості задач з обробки інформації, які можуть бути легко зведені до математичних). Було виявлено, що комп’ютери все ж таки можуть розв’язувати не усі математичні задачі. Вперше математичні задачі, які не можуть бути розв’язані за допомогою комп’ютера, були описані англійським математиком Аланом Тьюрингом [Error: Reference source not found].

В літературі існує багато систем класифікації комп’ютерів. Найпопулярнішим методом класифікації і найефективнішим з точки зору розв’язання економічних задач є класифікація за призначенням. Відповідно до цієї класифікації комп’ютери поділяються на такі групи [²³]:

• калькулятор;

• консольний комп’ютер;

• мінікомп’ютер;

• мейнфрейм;

• персональний комп’ютер:

  • настольний комп’ютер;

  • ноутбук (лептоп);

  • ігрова приставка (ігрова консоль);

  • кишеньковий комп’ютер (КПК);

  • комунікатор;

  • смартфон;

  • одіваємий (вдягуваний) комп’ютер;

  • планшетний персональний комп’ютер;

• робоча станція;

• сервер;

• суперкомп’ютер.

Проаналізуємо ці класи комп’ютерів детальніше.

Калькулятор – електронний обчислювальний пристрій, призначений для виконання операцій над числами чи алгебраїчними формулами.

Виділяють такі типи калькуляторів [²⁴]:

• Найпростіші калькулятори мають невеликі розміри та вагу, один регістр пам’яті та невелику кількість функцій. Призначені для широкого кола споживачів.

• Бухгалтерські калькулятори мають додаткові засоби для роботи із грошовими сумами (кнопки „00“ та „000“, фіксовану кількість розрядів дробової частини, автоматичне округлення). Такі калькулятори зазвичай мають настольні габарити. Вони призначені для усіх, хто за своїми обов’язками змушений рахувати гроші: бухгалтерів, касирів тощо.

• Інженерні калькулятори призначені для складних наукових та інженерних розрахунків, дозволяють розраховувати усі елементарні функції, проводити статистичні розрахунки, є можливість використання дужок.

• Візуальні калькулятори дозволяють вводити довгі вирази та редагувати їх. Такі калькулятори є дорогими і дещо незручними для найпростіших розрахунків, але ефективні, коли потрібно проводити велику кількість однотипних розрахунків з різними аргументами.

• Програмовані калькулятори мають можливість вводити та виконувати програми користувача. Мають багато регістрів пам’яті (10 та більше) і за функціональними можливостями наближаються до найпростіших комп’ютерів.

• Графічні калькулятори мають графічний екран, який дозволяє виводити графіки функцій чи навіть довільні рисунки.

Консольний комп’ютер – комп’ютер, що виконує підготовчі дії, необхідні для запуску основної комп’ютерної системи.

Такі функції можуть виноситися на окремий комп’ютер при створенні великих комп’ютерних систем, наприклад, суперкомп’ютерів. З консольного комп’ютера, як правило, здійснюється моніторинг стану елементів та вузлів головної комп’ютерної системи. Також на ньому зберігається конфігураційна інформація та службові утиліти, що застосовуються для обслуговування і налаштовування основного комп’ютера.

Мінікомп’ютер – термін, який був широко розповсюджений в 1960-1980‑х роках, і використовувався для позначення комп’ютерів, розміри яких варіювалися від шафи до невеликої кімнати.

З кінця 1980-х років такі комп’ютери були повністю витіснені персональними комп’ютерами, які в старій класифікації називалися мікрокомп’ютерами.

Мейнфрейм (від англійського mainframe) – даний термін має два основних значення [²⁵]:

Велика універсальна ЕОМ – високопродуктивний комп’ютер зі значним об’ємом оперативної та зовнішньої пам’яті, призначений для організації централізованих сховищ даних великого об’єму та виконання інтенсивних обчислювалиних робіт.

Комп’ютер з архітектурою IBM System/360, 370, 390, zSeries.

Історія майнфреймів розпочинається з появи у 1964 році універсальної комп’ютерної системи IBM System/360, на розробку якої корпорація IBM витратила 5 мільярдів доларів [Error: Reference source not found]. Сам термін „мейнфрейм“ походить від назви типових процесорний стойок цієї системи. З 1960-х і до початку 1980-х років System/360 була безумовним лідером на ринку. Її клони випускалися в багатьох країнах, зокрема і в СРСР (серія ЄС ЕОМ) і були найуживанішими комп’ютерами того часу.

На початку 1990-х почалася криза ринку мейнфреймів, пік якої припав на 1993 рік. Багато аналітиків заговорили про повне вимирання мейнфреймів та про перехід від централізованої обробки даних до розподіленої (за допомогою персональних комп’ютерів, об’єднаних дворівневою архітектурою „клієнт-сервер“).

Важливою причиною різкого зменшення цікавості до мейнфреймів у 1980-х роках став бурхливий розвиток PC- та Unix-орієнтованих комп’ютерів, у яких завдяки застосуванню нової технології КМОП-мікросхем вдалося значно зменшити енергоспоживання, а їх розміри досягли розмірів настільних станцій. У той же час для встановлення мейнфреймів були потрібні величезні площі, а використання застарілих напівпровідникових технологій тягнуло за собою необхідність водяного охолодження. Тому, незважаючи на їх обчислювальну потужність, із-за дорожнечі та складності обслуговування попит на мейнфрейми на ринку обчислювальних засобів різко впав. Іще один аргумент проти мейнфреймів полягав у тому, що у них не дотримувався головний принцип відкритих систем, а саме – сумісність з іншими платформами.

Відносячись до критики конструктивно, керівництво компанії IBM, головного виробника апаратного та програмного забезпечення мейнфреймів, виробило кардинально нову стратегію стосовно цієї платформи з метою різкого підвищення продуктивності, зниження вартості володіння, а також добитися високої надійності та доступності систем. Перехід до нової елементної бази дозволив значно збільшити продуктивність, зменшити габарити, знизити рівень енергоспоживання мейнфреймів та спростити вимоги до систем електричного живлення і охолодження (водяне охолодження було замінено повітряним). Найкардинальнішою подією став перехід на 64-розрядну архітектуру z/Architecture. Сучасні мейнфрейми перестали бути закритою платформою: вони можуть підтримувати на одній машині сотні серверів з різноманітними ОС.

Відповідно до одного із прогнозів Gartner Group, останній мейнфрейм передбачалося виключити в 1993 році. Термін цього прогнозу давно вийшов, а ринок мейнфреймів залишається стабільним, а їх продажі щорічно ростуть. З 1994 року почав відновлюватися інтерес до мейнфреймів. Справа в тому, що як показала практика, централізована обробка інформації на основі мейнфреймів забезпечує вирішення багатьох задач побудови інформаційних систем масштабу підприємства простіше і дешевше, ніж розподілена.

Розглянемо основні особливості та характеристики сучасних мейнфреймів [Error: Reference source not found]:

• Середній час напрацювання на відмову оцінюється в 12-15 років. Надійність мейнфреймів – це результат майже 60-літнього їх удосконалення. Група розробки VM/ESA затратила більше 20 років на усунення помилок із операційної системи, в результаті чого була створена система, яку можна використовувати у найвідповідальніших випадках.

• Підвищена стійкість систем. Мейнфрейми можуть ізолювати та виправляти більшість апаратних і програмних помилок за рахунок використання таких принципів:

  • дублювання: два резервних процесори, запасні мікросхеми пам’яті, альтернативні шляхи доступу до перифирійних пристроїв;

  • „гаряча“ заміна усіх елементів аж до каналів, плат пам’яті та центральних процесорів.

• Цілісність даних. У мейнфреймах використовується пам’ять, яка виправляє помилки. Помилки не приводять до знищення даних у пам’яті. Дискові підсистеми, побудовані на основі RAID-масивів з гарячою заміною та вбудованих засобів резервного копіювання захищають дані від втрат.

• Робоче навантаження мейнфреймів може складати 80-95% від пікової продуктивності. Для порівняння, у Unix-серверів, зазвичай, робоче навантаження не може перевищувати 20-30% від пікового. Операційна система мейнфрейма ефективно справляється з таким навантаженням, причому усі програми тісно співпрацюють між собою та використовують спільні частини програмного забезпечення.

• Пропускна здатність підсистеми введення-виведення мейнфреймів розроблена так, щоб працювати в середовищі з дуже великим навантаженням на пристрої введення-виведення інформації.

• Масштабування може бути як вертикальним, так і горизонтальним. Вертикальне масштабування забезпечується лінійкою процесорів із продуктивністю від 5 до 200 MIPS та нарощуванням до 12 центральних процесорів в одному комп’ютері. Горизонтальне масштабування реалізується об’єднанням ЕОМ у Sysplex (System Complex) – багатокомп’ютерний кластер, який виглядає з точки зору користувача єдиним комп’ютером. Всього в Sysplex можна об’єднати до 32 комп’ютерів. Розподілений географічно Sysplex називають GeoPlex. У випадку використання операційної системи ОС VM для спільної роботи можна об’єднати будь-яку кількість комп’ютерів. Програмне масштабування – на одному мейнфреймі може бути сконфігурована фактично безмежна кількість різних серверів. Причому усі сервери можуть бути ізольовані один від одного так, немов би вони виконуються на окремих виділених комп’ютерах і в той же час спільно використовувати апаратні і програмні ресурси і дані.

• Доступ до даних. оскільки дані зберігаються на одному сервері, прикладним програмам немає необхідності збирати вихідну інформацію з великої кількості джерел, не потрібно використовувати додатковий дисковий простір для їх тимчасового зберігання, не виникають сумніви в їх актуальності. Використовується невелика кількість фізичних серверів та значно простіше програмне забезпечення. Усе це, в сукупності, веде до підвищення швидкості та ефективності обробки інформації.

• Захист. Вбудовані в апаратуру можливості захисту, такі як криптографічні пристрої та логічні розділи дисків, а також засоби захисту операційних систем, забезпечують досконалий захист даних.

• Економія інвестицій – використання даних та існуючих прикладних програм не тягне за собою додаткових витрат із придбання нового програмного забезпечення для іншої платформи, перенавчання персоналу, перенесення даних тощо.

• Користувацький інтерфейс завжди залишався найслабшим місцем мейнфреймів. Зараз же стало можливим для прикладних програм мейнфреймів у найкоротші терміни та при мінімальних затратах забезпечувати сучасний інтернет-інтерфейс.

На даний час мейнфрейми IBM займають домінуюче становище на світовому ринку. Крім того цей ринок представляють фірми Hitachi, Amdahl, Fujitsu та Sun Microsystems.

Персональний комп’ютер – комп’ютер, призначений для особистого використання, ціна, розміри та можливості якого задовольняють запитам більшості людей. В активне використання цей термін було введено в кінці 1970-х років компанією Apple Computer дял свого комп’ютера Apple II а пізніше термін було розповсюджено на комп’ютери IBM PC. Деякий час персональним комп’ютером називали будь-який комп’ютер, що використовував процесори Intel та працював під управлінням операційних систем DOS, OS/2 та перших версій MS Windows. З появою інших процесорів, що підтримували роботу цих ОС, таких як AMD та Cyrix (зараз VIA), назва отримала більш широке трактування. Курйозним фактом стало заперечення належності до класу персональних комп’ютерів Amiga та Macintosh, які довгий час використовували альтернативну комп’ютерну архітектуру. У Радянському Союзі обчислювальні машини, призначені для особистого використання, носили офіційну назву персональні електронно-обчислювальні машини (ПЕОМ). Така назва іноді використовується й дотепер.

До появи перших персональних комп’ютерів придбання та використання обчислювальних маших обходилося дуже дорого, що унеможливлювало володіння ними приватними особами. Тодішні комп’ютери використовувалися у великих корпораціях, університетах, дослідницьких центрах, державних закладах і, звичайно, у військових.

Створення персональних комп’ютерів стало можливим в 1970-х роках, коли любителі стали збирати свої власні комп’ютери іноді тільки для того, щоб в принципі мати можливість похизувати таким незвичайним предметом. Перші персональні комп’ютери майже не мали практичного застосування і розповсюджувалися дуже повільно.

В 1975 році з’явився комп’ютер Альтаір 8800, родоначальник лінії персональних комп’ютерів, що базувалися на шині S-100. Ці комп’ютери, що виготовлялися різними фірмами і як готові системи, і як набори для збирання, базувалися переважно на процесорах лінійки i8080 (i8085, z80), хоча завдяки особливостям архітектури в такий комп’ютер можна було вставити карту з практично будь-яким 8- та 16-бітним процесором тих років. Багато з них працювали з операційною системою CP/M. Пізніші комп’ютери цієї серії, такі наприклад, як Z-100, використовували i8086 та були обмежено сумісними з IBM PC, іноді навіть переважаючи в продуктивності та можливостях. До 1985 року архітектура S-100 майже повністю вийшла із вжитку.

Домашні комп’ютери стали зручнішими і вимагали від своїх користувачів уже значно менше технічних навичок. В серпні 1981 року IBM випустила комп’ютерну систему IBM PC, яка започаткувала епоху сучасних персональних комп’ютерів. В 1980-х роках також появився ZX-Spectrum, випущений англійською компанією Sinclair Research Ltd, засновником якої був Клайв Сінклер. У січні 1983 року було представлено публіці перший персональний комп’ютер з графічним інтерфейсом користувача Apple Lisa, однак із-за високої ціни та деяких інших особливостей успіх комп’ютера був обмеженим. Через рік в січні 1984 року почалися продажі Apple Macintosh, який став першим дійсно масовим персональним комп’ютером з графічним інтерфейсом. В липні 1985 року з’явився перший у світі мультимедійний персональний комп’ютер Amiga 1000. Персональні комп’ютери Amiga поряд з комп’ютерами Macintosh, залишалися найпопулярнішими комп’ютерами для домашнього використання аж до 1995 року – часу виходу Windows 95 (IBM PC домінували у сфері офісних комп’ютерів і тут їх продажі були значно вищими).

Як правило, один екземпляр персонального комп’ютера використовується тільки одним, чи, в крайньому випадку, кількома користувачами. Відповідно до свого призначення, він забезпечує роботу найуживаніших програм. Для взаємодії з користувачем такі програми обладнуються зручним графічним інтерфейсом.

Настільний комп’ютер (desktop computer) – стаціонарний персональний комп’ютер, призначений в першу чергу для роботи в офісі чи в домашніх умовах. Термін зазвичай використовується для того, щоб зазначити вид комп’ютера і відрізнити його від інших типів комп’ютерів, наприклад, портативних комп’ютерів, серверів тощо. Настільні комп’ютери складаються з окремих частин, зокрема, системного блоку, монітору, клавіатури, з’єднаних кабелями. Відомі два види компоновки системного блоку – desktop та tower. Desktop – це стаціонарний комп’ютер, призначений для того, щоб повністю розміщуватися на столі. Системний блок такого комп’ютера зазвичай робиться широким і на нього можна встановлювати монітор. Системний блок tower робиться високим і може розміщуватися під столом. В даний час у зв’язку зі зменшенням маси та розмірів системних блоків tower їх також почали розміщувати на столі, а термін desktop практично перетворився у синонім стаціонарного комп’ютера.

Ноутбук (notebook – блокнот, блокнотний ПК) – портативний персональний комп’ютер, який містить усі складові частини (включаючи й монітор) в одному корпусі, який, зазвичай, складається у вигляді книжки. Лептоп (англійською laptop – lap – коліна сидячої людини) – більш широкий термін, що застосовується як до ноутбуків, так і до планшетних персональних комп’ютерів.

Ноутбуки пристосовані для роботи в дорозі, на невеликому вільному просторі. Для досягнення невеликих розмірів у них застосовуються спеціальні технології: спеціально розроблені спеціалізовані мікросхеми, оперативна пам’ять та жорсткі диски зменшених габаритів, компактна клавіатура, що не містить додаткового блоку цифрових клавіш, зовнішні блоки живлення, мінімум роз’ємів для підключення зовнішніх пристроїв.

Зазвичай ноутбуки вміщують розвинуті засоби підключення до провідних та безпровідних мереж, вбудоване мультимедійне обладнання. Останнім часом обчислювальна потужність ноутбуків не сильно поступається стаціонарним персональним комп’ютерам, а іноді й переважає їх. Деякі компактні моделі не містять накопичувача для читання оптичних дисків, більшість сучасних ноутбуків не містять дисководу. З використанням спеціальних доків ноутбуки можуть перетворитися в настольні ПК: вставляючи ноутбук в такий док, користувач підключає до обчислювальних пристроїв ноутбука зовнішній великий екран, повнорозмірну клавіатуру, маніпулятор „миша“, динаміки, порти підключення тощо.

Ідею створення портативної обчислювальної машини „розміром з блокнот, яка має плоский монітор і уміє підключатися до мереж без проводів“ висунув керівник дослідницької лабораторії фірми Xerox Алан Кей в 1968 році. В 1979 році на замовлення NASA Вільям Могрідж (компанія Grid Systems) створив перший у світі ноутбук Grid Compass (оперативна пам’ять об’ємом 340 кілобайт, процесор Intel 8086 з тактовою частотою 8 МГц, люмінесцентний екран). Цей ноутбук використовувався у програмі космічних досліджень Space Shuttle.

Перша модель ноутбука, яка стала доступною звичайним користувачам, – модель Osborne–1 (маса 11 кг, оперативна пам’ять 64 кб, процесор Zilog Z80A з тактовою частотою 4 МГц, два дисководи, три порта, в тому числі для підключення модема, монохромний дисплей 8,75×6,6 см, який вміщував 24 рядки по 52 символи, 69 клавіш) була створена винахідником Адамом Осборном у 1981 році та випущена на ринок по ціні $1795. Із-за маркетингової помилки, яка полягала в тому, що про початок продаж було оголошено задовго до того, як модель поступила у продаж, компанія збанкрутувала.

В 1982 році компанія Compaq успішно представила IBM PC-сумісний ноутбук на базі процесора Intel 8080. З 1983 року багато виробників комп’ютерної техніки уже мали власну лінійку ноутбуків. У 1984 році фірма Apple випустила перший ноутбук із LCD-монітором. В 1990 році компанія Intel представила перший спеціалізований процесор для мобільних комп’ютерів – Intel 386 SL, а також була запропонована технологія зниження напруги живлення, яка збільштла термін роботи акумуляторів.

Ноутбук по своїй суті є повноцінним комп’ютером, але для забезпечення мобільності, портативності та енергонезалежності усі комплектуючі мають своєрідні особливості. Клавіатура ноутбука виконана за спеціальною технологією і представляє собою кілька шарів тонкої пластмаси з контактними площадками, що дозволяє зменшити товщину до кількох міліметрів. Корпус ноутбука зазвичай виготовляється з надміцної пластмаси і зсередини покривається спеціальною тонкою металічною фольгою, яка призначена для ізоляції електронної начинки від впливу зовнішніх електромагнітних полів. В якості маніпулятора в ноутбуках часто використовується так званий тачпад – сенсорна панель, що реагує на дотикання пальців користувача.

Матриця ноутбука представляє собою повноцінний рідкокристалічний монітор. Всередині верхньої кришки розміщено все необхідне для його повноцінної роботи – безпосередньо матриця, шлейфи, інвентор для забезпечення роботи лампи підсвітки та деякі додаткові пристрої (наприклад: Web-камера, колонки, мікрофон, антени безпровідних модулів Wi-Fi та Bluetooth). Привід для читання оптичних дисків не містить механіки, що висовує лоток, завдяки чому його вдалося зробити наскільки тонким при збереженні усіх функцій повноцінного приводу.

Оперативна пам’ять ноутбука завдяки більш високій щільності розміщення мікросхем при меншому розмірі має характеристики, порівняні з пам’яттю звичайного комп’ютера. Система охолодження ноутбука складається з вентилятора, який забирає повітря з вентиляційних отворів на дні ноутбука (саме тому ноутбук можна використовувати тільки на твердій рівній поверхні) і продуває його через радіатор, який мідним тепловодом з’єднаний з процесором. Процесор ноутбука за зовнішнім виглядом та розмірами подібний на процесор звичайного комп’ютера, але всередині нього реалізована велика кількість технологій, які знижують енергоспоживання та тепловиділення, наприклад, технологія Centrino. Жорсткий диск ноутбука, незважаючи на малий розмір (завдяки використанню магнітних носіїв діаметром 2,5 дюйма), має об’єм пам’яті, порівняний з об’ємами дисків стаціонарного комп’ютера. Відносно недавно з’явилися так звані твердотільні жорсткі диски (SSD), розроблені на основі flash-пам’яті.

Існує дві основні схеми класифікації ноутбуків, які доповнюють одна одну, табл. 2.1 [²⁶].

Таблиця 2.1

Дві головні системи класифікації ноутбуків

Класифікація на основі розміру діагоналі дисплею	Класифікація на основі призначення ноутбука та технічних характеристик пристрою
– 17 дюймів і більше – „заміна настольного ПК“ – Desktop Replacement; – 14-16 дюймів – масові ноутбуки (спеціальної назви для даної категорії не передбачено); – 11-13,3 дюйми – субноутбуки; – 7-12,1 дюйми – нетбуки; – пристрої з діагоналлю екрану менше 7 дюймів виділяють у спеціальну категорію „надолонних комп’ютерів“ – Hanheld PC.	– бюджетні ноутбуки; – ноутбуки середнього класу; – бізнес-ноутбуки; – мультимедійні ноутбуки; – ігрові ноутбуки; – мобільна робоча станція; – іміджеві ноутбуки; – захищені ноутбуки; – ноутбуки із сенсорним дисплеєм.

Як заміна настольного ПК зазвичай позиціонуються ноутбуки з діагоналлю екрану 17 дюймів і більше. Габарити і вага таких ноутбуків є досить великими, що робить їх незручними для переноски. Однак відносно великий розмір дисплею забезпечує більш комфортну роботу, корпус пристрою дозволяє встановити більш потужні компоненти та забезпечити їм достатнє охолодження. Іноді в ноутбуках використовуються настольні варіанти процесорів та системної логіки, тоді такі пристрої називають дескноутами (DESKtop+NOTEbook=desknote). Ряд виробників встановлює у великі ноутбуки два жорстких диски, які зазвичай об’єднуються у RAID-масив.

Для ноутбуків з діагоналлю екрану 14-16 дюймів не придумано спеціальної назви. Ноутбуки цієї категорії є найрозповсюдженішими. Вони володіють прийнятними габаритами та вагою при збереженні достатнього рівня продуктивності.

Субноутбуками називають ноутбуки з діагоналлю екрану 11-13,3 дюйма. Такі ноутбуки відрізняються малими габаритами та вагою, однак малий розмір екрану знижує зручність роботи з такими пристроями. Розміри субноутбуків не дозволяють встановлювати потужні компоненти, оскільки виникають проблеми з охолодженням, у зв’язку з чим у них часто застосовують мобільні процесори з пониженим енергоспоживанням. Субноутбуки рідно обладнуються дискретними графічними адаптерами, а в деякі моделі не встановлюється дисковод оптичних дисків.

Нетбуки, як окрема категорія ноутбуків були виділені із категорії субноутбуків в першому кварталі 2008 року компанією Intel [²⁷]. Розмір діагоналі нетбуків від 7 до 12,1 дюйма. Нетбуки орієнтовані на перегляд Web-сторінок, роботу з електронною поштою та офісними програмами. Для цих ноутбуків розроблені спеціальні енергоефективні процесори Intel Atom. Малий розмір екрану, невелика клавіатура та низька продуктивність подібних пристроїв компенсується помірною ціною та відносно довгим часом автономної роботи. Габарити зазвичай не дозволяють встановити в нетбук дисковод оптичних дисків, однак Wi-Fi-адаптер є обов’язковим компонентом.

Бюджетні ноутбуки – ноутбуки з невеликою ціною та обмеженими можливостями. Такі ноутбуки базуються на дешевих процесорах типу Intel Celeron M та AMD Mobile Sempron. Бюджетні процесори зазвичай характеризуються поганою енергоефективністю, що негативно впливає на час автономної роботи ноутбуків. У ряді бюджетних моделей відсутній Wi-Fi-адаптер. Діагональ екрану бюджетних ноутбуків зазвичай 14-15 дюймів, хоча останнім часом деякі виробники пропонують моделі з діагоналлю 17 дюймів. До бюджетних ноутбуків також відносять і нетбуки. З метою зниження вартості бюджетні ноутбуки часто постачаються без встановленої операційної системи, або із встановленою FreeDOS чи операційною системою на базі GNU/Linux.

Ноутбуки середнього класу – найбільша та досить „розмита“ категорія ноутбуків. Діагональ екрану такого пристрою може бути будь-якою. Ноутбуки даної категорії не характеризуються високою продуктивністю, мають, зазвичай, вбудований відеоадаптер, процесор – початкового чи середнього рівня. На такі помп’ютери встановлюються дешеві варіанти операційної системи (для випадку Windows – Windows Vista Home Basic, Windows Vista Home Premium, Windows XP Home Edition. Виробники, як правило, відносять моделі середнього класу до офісних серій. Більшу частину ноутбуків категорії „заміна настольного ПК“ також можна віднести до ноутбуків середнього класу.

Бізнес-ноутбуки призначені для ділових людей. За своїми технічними характеристиками бізнес-ноутбуки практично аналогічні ноутбукам середнього класу і відрізняються від них в основному строгим та лаконічним дизайном, а також застосуванням більш дорогих матеріалів. Бізнес-ноутбуки досить часто відносяться до категорії сутноутбуків (призначені в першу чергу для тих, хто часто їздить у відрядження) і рідше – до категорії „заміна настольного ПК“ (для тих, кому виносити ноутбук за межі офісу не потрібно). Деякі моделі обладнуються професійними відеокартами, які забезпечують виведення інформації на декілька зовнішніх дисплеїв. На бізнес-ноутбуки, зазвичай, встановлюється Windows XP Professional Edition чи Windows Vista Business.

Мультимедійні ноутбуки – іще одна досить „розмита“ категорія ноутбуків. Позиціонування портативного персонального комп’ютера як мультимедійного залежить від виробника. Зазвичай до мультимедійних ноутбуків відносять ноутбуки з відеокартами та процесорами середнього класу, що дозволяє використовувати ноутбук практично в будь-яких цілях, зокрема і для комп’ютерних ігор. Оскільки виконання мультимедійних операцій ускладнено на малих моніторах, розміри діагоналі мультимедійних ноутбуків – 15-17 дюймів. Деякі з таких ноутбуків обладнуються TV-тюнером та пультом дистанційного управління. На мультимедійних ноутбуках зазвичай встановлюється Windows XP Media Center Edition чи Windows Vista Home Premium.

Ігрові ноутбуки призначені для комп’ютерних ігор. Основними особливостями ігрового ноутбука є продуктивний процесор та потужна відеокарта.

Ноутбуки класу мобільна робоча станція призначені для професійної роботи у програмах трьохмірного моделювання та САПР. Ключовою відмінністю мобільної робочої станції від інших ноутбуків є використання мобільних версій професійних відеокарт. Зазвичай на подібних ноутбуках встановлюється продуктивний процесор, а дисплей має високу роздільну здатність (аж до 1920×1200 на моделях із розміром діагоналі екрану 15,4-17 дюймів).

Іміджеві ноутбуки виділяються серед інших яскравим (іміджевим) дизайном. Для виготовлення корпусів іміджевих ноутбуків часто застосовуються такі матеріали, як сталь, алюміній, карбон та інші незвичайні для ноутбуків матеріали. Зустрічаються навіть моделі, прикрашені стразами Сваровські. Типовий іміджевий ноутбук відноситься до класу субноутбуків, хоча іміджеві моделі зустрічаються моделей усіх розмірів.

Захищені ноутбуки призначені для роботи в екстремальних умовах. Вони володіють підвищеною стійкістю до вібрації, ударів, значної запорошеності та вологості, агресивних хімічних середовищ, можуть працювати при екстремальних температурах. Виробники пропонують моделі з різними класами захисту. Такі ноутбуки застосовуються в армії, аварійно-спасальних службах, можуть служити у якості промислових комп’ютерів. Зазвичай такі пристрої розробляються за спеціальним замовленням державних організацій. У захищених ноутбуках використовуються спеціальні компоненти, стійкі до зовнішніх впливів, зокрема, часто використовуються твердотільні жорсткі диски (Solid State Drive, Solid State Disk – SSD). Широкому розповсюдженню захищених ноутбуків перешкоджає їх висока ціна та велика вага.

Ноутбуки із сенсорним екраном представляють собою гібрид планшетного персонального комп’ютера та ноутбука, у зв’язку з чим такі комп’ютери також називають планшетними ноутбуками. Позиціонування подібних портативних комп’ютерів залежить від виробника, деякі з яких відносять дані пристрої до ноутбуків, а інші – до планшетних комп’ютерів. Як правило, дисплей на таких ноутбуках зроблено поворотним, що значно розширює функціональність пристрою та дозволяє використовувати його як у якості ноутбука, так і в якості повноцінного планшетного комп’ютера. Діагональ екрану планшетних ноутбуків зазвичай не перевищує 15 дюймів, продуктивність – досить середня. Ці особливості зв’язані з високою вартістю та відносно великим енергоспоживанням сенсорних панелей. Перевагою таких ноутбуків перед іншими категоріями портативних комп’ютерів є можливість вводити інформацію безпосередньо на екрані, а перед планшетними персональними комп’ютерами – повноцінна клавіатура, яка дозволяє без проблем набирати великі об’єми тексту. Основними недоліками є велика вартість та відносно низька продуктивність подібних пристроїв. До недоліків також можна віднести меншу надійність поворотного шарніру (порівняно з традиційними ноутбуками).

Ноутбуки мають ряд переваг та недоліків, порівняно з настольними комп’ютерами. Головними перевагами ноутбуків перед настольними персональними комп’ютерами є:

• Мала вага та габарити. Навіть ноутбуки категорії „заміна настольного ПК“ можна легко перемістити в інше міце. Ноутбук можна взяти у відрядження, на дачу, у відпустку. Переміщення ж настольного ПК завжди приводить до ряду проблем.

• Для роботи не обов’язково підключати зовнішні пристрої. Ноутбук включає у себе вбудовані дисплей, клавіатуру та вказівний пристрій (зазвичай тачпад), а до настольного комп’ютера усі ці пристрої необхідно підключати окремо.

• Можливість автономної роботи. Наявність акумулятора дозволяє ноутбуку працювати в умовах, коли електрична мережа недоступна. В той же час, настольний комп’ютер може працювати автономно досить короткий час і тільки за умови наявності джерела безперебійного живлення.

• Можливість підключення до безпровідних мереж. Практично усі ноутбуки обладнані вбудованим Wi-Fi адаптером. Тоді як настольні комп’ютери зазвичай не містять вбудованого Wi-Fi адаптера, хоча для стаціонарних комп’ютерів цей недолік не є суттєвим, адже вони зазвичай використовують інші методи підключення до локальних і глобальних мереж.

Загалом усі ці переваги можна охарактеризувати одним словом – мобільність. Проте крім переваг у ноутбуків є й ряд недоліків:

• Висока ціна. Це, напевне, найбільший недолік ноутбуків. Повністю укомплектований настольний комп’ютер рівної з ноутбуком продуктивності буде мати більшу продуктивність.

• Низька максимальна продуктивність. Компактні розміри ноутбуків пред’являють особливі вимоги до охолодження, у зв’язку з чим компоненти, які використовуються в ноутбуках, мають жорсткі обмеження по тепловиділенню, а значить, і потужності. Тому в ноутбуках встановлюються не найпотужніші процесори та мобільні версії відеокарт.

• Обмеженість модернізації. На відміну від настольних комп’ютерів, модернізація ноутбуків сильно обмежена. У портативних комп’ютерах, як правило, передбачена можливість самостійної заміни тільки оперативної пам’яті та жорсткого диску. Модернізація відеокарти у більшості ноутбуків не передбачена, хоча зустрічаються моделі, які дозволяють здійснювати і заміну графічного адаптера. У випадку необхідності заміни інших компонентів, зокрема і процесора та дисководу оптичних дисків, виробники рекомендують звертатися до сервісних центрів. Крім того, такі комплектуючі практично не зустрічаються в роздрібній торгівлі.

• Проблеми сумісності з різними операційними системами. Виробники ноутбуків рідко здійснюють підтримку сімейства операційних систем, відмінних від встановленої на дану модель ноутбука. Крім того, у ноутбуках часто використовуються специфічні компоненти, у зв’язку з чим проблеми сумісності з іншими операційними системами виникають набагато частіше, ніж для настольних комп’ютерів.

Крім того є ряд недоліків ноутбуків, які є наслідком мобільності портативних комп’ютерів:

• Якість вбудованих компонентів. На відміну від настольних комп’ютерів, у ноутбук вбудовано дисплей та пристрої введення. Це є безсумнівною перевагою ноутбуків, але разом з тим якість та зручність використання вбудованих компонентів зазвичай є невисокими. Клавіатура ноутбуків, як правило, має менше клавіш, ніж для десктопів, а розміри клавіш, особливо у субноутбуків та нетбуків, можуть бути досить малими і незручними для деяких користувачів. Також тачпад є не настільки зручним, як комп’ютерна миша. Кут огляду та кольорова гама моніторів ноутбуків є невисокими, у більшості моделей досить малий розмір екрану. Слід зазначити, що перелічені недоліки вбудованих елементів є повністю закономірними для мобільних пристроїв і їх можна легко компенсувати підключенням зовнішніх компонентів (монітору, клавіатури, миші), проте це збільшує загальну вартість ноутбука та дещо знижує мобільність портативного комп’ютера.

• Підвищена ймовірність поломки. Мобільність ноутбуків породжує іще одну проблему, яку також іноді відносять до недоліків портативних комп’ютерів – більша ймовірність поломки, порівняно з настольним ПК. Ноутбуки частіше падають, є ймовірність пошкодження дисплею при закритті кришки (якщо між клавіатуру та дисплей потрапить сторонній предмет), є велика ймовірність виходу з ладу ноутбука, якщо залити його якоюсь рідиною. Разом з тим ймовірність поломки захищених ноутбуків значно менша, ніж у настольних комп’ютерів.

Планшетний персональний комп’ютер (tablet PC) – клас ноутбуків, обладнаних планшетним пристроєм рукописного введення, який об’єднаний з екраном. Планшетний комп’ютер дозволяє працювати за допомогою стілуса чи пальців без використання клавіатури та миші. Користувач може вводити текст, використовуючи вбудовану програму розпізнавання рукописного тексту, екранну (віртуальну) клавіатуру, засоби розпізнавання мови, або звичайну клавіатуру (якщо вона входить до складу пристрою).

Більшість планшетних ПК працюють під управлінням операційної системи Windows XP Tablet PC Edition. Планшетні ПК з’явилися в широкому продажі після виходу цієї редакції Windows осінню 2002 року. До цього такі пристрої використовувалися на більш вузьких ринках – на виробництві, в медиціні та державних закладах. Також існують планшетні персональні комп’ютери під управлінням різних варіантів GNU/Linux.

За конструктивним виконанням планшетні ПК діляться на:

• „чисті планшетники“ – пристрої без повноцінної клавіатури;

• планшетні ноутбуки, які також називають „конвертовними“ (convertible) чи трансформерами, у зв’язку зі здатністю до трансформації: пристрій може виглядати як ноутбук, але екран можна розвернути на 180^о і положити на клавіатуру – ноутбук перетворюється в планшетний ПК.

• UMPC (Ultra-Mobile PC) – компактний варіант планшетного комп’ютера, призначений для заміни PDA (Personal Digital Assistant). Вони мають деякі конструктивні відмінності, а також деякі відмінності в інтерфейсі, оскільки призначені спеціально для управління пальцями. Можуть мати вбудовану клавіатуру, зазвичай, нестандартну.

Крім того, планшетні комп’ютери розділяються на два класи за принципом роботи планшета:

• Електромагнітний принцип роботи планшету. Це найбільш чисельний клас, який дозволяє працювати з планшетом тільки за допомогою спеціального стілуса. Переваги такого підходу у більшій точності розпізнавання тексту, точності визначення сили натиску, а також відсутність реакції на випадкові натискування п’ястю чи пальцями руки. У таких пристроях, як правило, використовується технологія компанії Wacom.

• Чутливий до натискування планшет. Це менш чисельний клас, хоча з часом він стає все популярнішим. Перевага в тому, що таким планшетом можна управляти без використання стілуса, що може бути зручним у деяких ситуаціях. Така технологія дозволяє створювати зручні інтерфейси із розпізнаванням множинних доторків та жестів. Головними недоліками є гірша якість розпізнавання рукописного тексту, негативний вплив планшета на якість та яскравість екрану, а також можливість випадкових натискувань при письмі.

Планшетні ПК мають як переваги, так і недоліки у порівнянні з ноутбуками. До основних переваг планшетних комп’ютерів відносять:

• Планшетний ПК є більш „людяний“ – з ним можна стояти чи ходити, тримаючи його в одній руці, тоді як другою вводити текст чи здійснювати інші операції. З нього зручно читати тексти чи іншу інформацію, використовуючи вертикальну орієнтацію екрану.

• Лежачи на столі, складений планшетний ПК дозволяє працювати, не перериваючи при цьому лінії погляду (наприклад, на діловій зустрічі).

Виділяють такі головні недоліки планшетних ПК:

• Планшетний ноутбук станом на 2009 рік приблизно на 300 доларів дорожчий, ніж звичайний ноутбук з тими ж характеристиками, хоча очікується, що ця різниця повинна з часом значно зменшитися.

• Кріплення екрану планшетного ноутбуку є менш надійним.

• Екран планшетного ПК поки обмежується розміром в 14 дюймів. Крім того, спеціальне чутливе до натисків покриття екрану знижує показники по кутам огляду та яскравості.

Кишеньковий персональний комп’ютер (КПК) – це портативний обчислювальний пристрій, який володіє широкими функціональними можливостями. Англійську назву Personal Digital Assistant (PDA) українською можна перекласти як „особистий цифровий секретар“. КПК часто називають надолонником (handheld) із-за невеликих розмірів. Перші КПК призначалися для використання у якості електронних органайзерів. В англійській мові словосполучення „кишеньковий ПК“ (Pocket PC) не є позначенням усього класу пристроїв, а є торговою маркою фірми Microsoft і може застосовуватися тільки до одного різновиду КПК. Англійське словосполучення Palm PC (надолонний комп’ютер) також асоціюється з конкретною торговою маркою. У зв’язку з цим для позначення всього класу пристроїв в англійській мові використовується термін “PDA”. Цей термін вперше було використано 7 січня 1992 року Джоном Скаллі (John Sculley) на виставці Consumer Electronics Show у Лас-Вегасі, стосовно Apple Newton [²⁸].

PDA застосовують для:

• читання книг, довідникових текстів (словників, енциклопедій, ...), електронної пошти, Web-сторінок, журналів та інших документів у різних текстових форматах;

• роботи з картами місцевості (особливо ефективним таке застосування є за наявності модуля GPS та спеціальних програм для планування маршрутів).

• ведення щоденнику та розкладу (комп’ютер може автоматично нагадувати про пункти розкладів);

• ведення різноманітних записів (пам’ятки, контактні відомості, списки, бази даних);

• запису та програвання аудіо;

• запису від руки, набору текстів за допомогою віртуальної чи повноцінної клавіатури;

• перегляду зображень та відео;

• доступу до мережі Інтернет;

• комп’ютерних ігор;

• дистанційного управління (уся побутова техніка, що має інфрачервоний порт, може управлятися за допомогою PDA за наявності спеціалізованих програм);

• роботи з офісними документами (залежно від моделі КПК у розпорядженні користувача є різні набори програм – від утиліт для перегляду документів до повноцінних офісних пакетів);

• фото- та відеозйомки;

• забезпечення функціональності мобільного телефону (деякі моделі дозволяють здійснювати дзвінки, відправляти SMS та MMS повідомлення.

На відміну від настольних персональних комп’ютерів, КПК більш жорстко прив’язані до власних операційних систем. На сьогодні основними операційними системами для КПК є:

• Windows Mobile (раніше називалося Pocket PC та Windows CE) фірми Microsoft;

• Palm OS фірми PalmSource;

• BlackBerry фірми Researc In Motion;

• Symbian OS (раніше EPOC);

• GNU/Linux;

• Mac OS X (iPhone OS).

Нестандартні конструкції ПК. До цієї групи відносять ряд типів комп’ютерів, які є не надто поширеними і тому їх не виділяють в окрему групу:

• Barabone – комп’ютери, що створюються користувачами для виконання певних задач. У продаж вони поступають у вигляді так званих „скелетних“ баз у складі корпусу, материнської плати та системи охолодження, а усі інші комплектуючі підбираються користувачем залежно від потреб.

• Промислові персональні комп’ютери призначені для розв’язання задач промислової автоматизації. Застосовуються у складі управляючих, контролюючих та вимірювальних комплексів у промисловості, для створення систем на базі програмованих логічних контролерів, В якості складових частин діагностичних комплексів у медицині, в якості апаратної платформи для реалізації людино-машинного інтерфейсу (наприклад, в інформаційних та платіжних терміналах). Головною особливістю промислових персональних комп’ютерів є стійкість до різноманітних зовнішніх впливів, збільшеним життєвим циклом виробу, можливістю підключення до промислових комп’ютерних мереж.

• Тихі персональні комп’ютери. Для використання у житлових приміщеннях використовуються конструкції ПК, які виробляють мінімум шуму чи працюють взагалі безшумно. Перевагою таких комп’ютерів є те, що їх можна залишати включеними круглодобово. У таких комп’ютерах використовується ряд технологій, головними з яких є: рідинне охолодження; малошумлячі вентилятори та жорсткі диски; процесори, які не потребують активного охолодження; заміна жорстких дисків на флеш-пам’ять чи віддалені дискові масиви; встановлення безшумного блоку живлення.

• Вдягуваний комп’ютер – це комп’ютер, який можна носити на тілі людини (щось середнє між наручним годинником і ноутбуком). На даний час немає чіткої концепції стандартів для даного пристрою. Головними сферами застосування таких пристроїв є їх використання медичними працівниками та військовими (наприклад, пристрій Land Warrior, який зараз тестується у армії США).

Компактні ПК. Деякі компанії пропонують значно менші за розмірами ніж стандартні персональні комп’ютери. Такі моделі займають менше місця в робочій чи домашній обстановці та легше вписуються в інтер’єр. Зібрати компактну модель може і звичайний користувач, якщо підібрати спеціальні моделі корпусу та материнської плати, однак вартість такого ПК буде вищою, ніж звичайного. В той же час компанії, які займаються цим професійно, часто досягають виграшу в ціні та зручності експлуатації.

Одними з перших компактних комп’ютерів були моделі Apple Macintosh (випущені в 1984 році), які представляли собою моноблок: системні компоненти в одному корпусі з монітором. Значно пізніше ця ідея була продовжена в моделях eMac та iMac. Довгий час вершиною мініатюризації вважався комп’ютер Apple Mac mini (розміром з товсту книжку), однак останнім частом з появою материнських плат форм-фактору pico-ITX з’явилися ще мініатюрніші моделі.

Особливим видом компактних комп’ютерів є комп’ютери категорії OLPC (One Laptop Per Child), які розроблялися для країн, що розвиваються, в першу чергу для забезпечення доступу дітей в цих країнах до сучасних інформаційних технологій. Головними вимогами да таких пристроїв є [²⁹]:

• мінімальне споживання енергії, яке повинно лежати в межах 2-3 Вт;

• при виробництві більш ніж мільйону екземплярів вартість продукції не повинна перевищувати 100 американських доларів;

• привабливий і зручний зовнішній вигляд, відсутність шкідливих і токсичних матеріалів;

• програмне забезпечення, що поставляється з комп’ютером повинно бути відкритим та безкоштовним.

Тонкий клієнт (thin client) – бездисковий комп’ютер-клієнт у мережах з клієнт-серверною чи термінальною архітектурою, який переносить усі чи більшість задач з обробки інформації на сервер. В даний час термін „тонкий клієнт“ застосовується для позначення широкого з точки зору системної архітектури ряду пристроїв, які об’єднує одна особливість: можливість роботи в термінальному режимі [³⁰]. Таким чином, для роботи тонкого клієнта необхідний термінальний сервер. Цим тонкий клієнт відрізняється від товстого клієнта, який, навпаки, здійснює обробку інформації незалежно від сервера, використовуючи останній в основному тільки для зберігання даних. Прикладом тонкого клієнта може служити комп’ютер з броузером, який використовується для роботи з Web-програмами.

Особливим видом тонкого клієнту є апаратний тонкий клієнт – комп’ютер, який не має жорсткого диску, використовує спеціалізовану локальну операційну систему (головною задачею якої є організація сесії з термінальним сервером для роботи користувача), не містить рухомих деталей, виконується у спеціалізованих корпусах з повністю пасивним охолодженням.

Для розширення функціональності тонкого клієнта застосовують його „потовщення“, наприклад, додають можливості автономної роботи, у зв’язку з чим він перестає бути тонким клієнтом в чистому виді, а стає універсальним клієнтом.

Смартфон (smartphone – розумний телефон) – мобільний телефон з розширеною функціональністю, порівняною з КПК.

Також для позначення деяких пристроїв, що суміщають функціональність мобільного телефону та КПК часто використовується термін „комунікатор“.

Комунікатор (communicator, PDA Phone) – КПК, який доповнений функціональністю мобільного телефону.

Смартфони та комунікатори відрізняються від звичайних мобільних телефонів добре розвинутою операційною системою, яка є відкритою для розробки програмного забезпечення сторонніми розробниками. Встановлення додаткового програмного забезпечення дозволяє значно покращити функціональність смартфонів та комунікаторів порівняно зі звичайними мобільними телефонами.

В даний час не існує чіткого розмежування між смартфонами та комунікаторами, оскільки функціональність обидвох класів пристроїв приблизно однакова. Різні експерти та виробники по різному трактують ці терміни. Часто застосовується, так званий, історичний підхід: якщо пристрій розроблявся на основі КПК – то це комунікатор, а якщо на основі мобільного телефону – смартфон. У рамках цього підходу до комунікаторів зазвичай відносять пристрої з сенсорним екраном, які працюють під управлінням Windows Mobile. Пристрої ж з Windows Mobile, у яких для введення інформації використовується повноцінна чи/або цифрова (телефонна) клавіатура відносять до смартфонів. Більшість пристроїв, що працюють під управлінням Symbian OS традиційно відносять до смартфонів. В інших випадках позиціонування пристрою залежить від виробника.

Робоча станція – комплекс технічних та програмних засобів, призначених для розв’язання певного кола задач. Робоча станція, як місце роботи спеціаліста, представляє собою повноцінний комп’ютер чи комп’ютерний термінал (тонкий клієнт) з відповідним набором необхідного програмного забезпечення та периферійних пристроїв. У вітчизняній літературі для позначення таких комп’ютерів раніше застосовувався термін АРМ (автоматизоване робоче місце).

Крім того терміном „робоча станція“ позначається комп’ютер у складі локальної обчислювальної мережі по відношенню до сервера. Комп’ютери в локальних мережах поділяються на 1) робочі станції; 2) сервери. На робочих станціях користувачі розв’язують прикладні задачі, а сервер обслуговує мережу та надає власні ресурси усій мережі.

Сервер (server від to serve – служити) – апаратне забезпечення, виділене чи/або спеціалізоване для виконання на ньому сервісного програмного забезпечення (зазвичай серверів тих чи інших задач) без безпосередньої участі людини. Сервер та робоча станція можуть мати однакову апаратну конфігурацію, оскільки розрізняються тільки за участю у своїй роботі людини. Деякі сервісні задачі можуть виконуватися на робочій станції паралельно з роботою користувача. Таку робочу станцію умовно називають невиділеним сервером. Участь людини необхідні серверам тільки на стадії первинної настройки, при апаратно-технічному обслуговуванні та у випадку виникнення нештатних ситуацій.

Серверне обладнання, як правило, комплектується більш надійними елементами, ніж робочі станції:

• пам’яттю з підвищеною стійкістю до збоїв (така пам’ять зазвичай має технологію корекції помилок.

• резервуванням, зокрема:

• блоків живлення (в тому числі з гарячим підключенням);

• жорстких дисків (реалізується з використанням RAID-масивів [Error: Reference source not found]);

• більш продуманим та ефективним охолодженням.

Сервери та інше обладнання, яке потрібно встановлювати на деяке стандартне шасі, приводитяться до стандартних розмірів і комплектуються необхідними кріпленнями. Сервери, які не потребують високої продуктивності та великої кількості зовнішніх пристроїв часто зменшують у розмірах, що часто супроводжується зменшенням ресурсів.

У, так званому, „промисловому виконанні“ крім зменшених розмірів зазстосовується міцніший корпус, захищеність від пилюки (комплектуються змінними фірмами), а також використовується дизайн кнопок, який унеможливлює випадкове виключення.

Конструктивно апаратні сервери можуть виконуватися у настольному, підлоговому, стійковому чи стелевому варіантах. З кінця 1990-х років все більшої популярності у системах високої надійності та масштабованості отримали так звані блейд-сервери (blades – лезо) – компактні модульні пристрої, які дозволяють скоротити витрати на електричне живлення, охолодження, обслуговування тощо.

За ресурсами (частота та кількість процесорів, об’єм пам’яті, кількість та продуктивність жорстких дисків, продуктивність мережних адаптерів) сервери спеціалізуються в двох протилежних напрямках – нарощуванні ресурсів та їх зменшенні. Нарощування ресурсів переслідує мету збільшення ємності та продуктивності сервера. Якщо продуктивність досягає деякої межі, подальше нарощування продовжують іншими методами, наприклад, розпаралелюванням задачі між кількома серверами, об’єднаними в кластер. Зменшення ресурсів переслідує мету зменшення розмірів та енергоспоживання серверів. Сервери розміщуються у так званих серверних кімнатах, у яких створюються відповідні кліматичні умови (зазвичай з використанням кондиціонерів) і до якої обмежено доступ звичайних співробітників. Операції з управління серверами здійснюються системними адміністраторами.

Суперкомп’ютер. Визначення поняття суперкомп’ютер (supercomputer) й досі залишається дискусійним питанням. Частіше за все авторство цього терміну приписується Джорджу Мішелю та Сіднею Фернбачу (1960-ті роки), хоча відомий історичний факт про те, що іще в 1920 році газета New York World розказала про „суперобчислення“, які виконувалися за допомогою табулятора IBM, зібраного на замовлення Колумбійського університету. Широко цей термін почав використовуватися завдяки розповсюдженості комп’ютерних систем Сеймура Крея [Error: Reference source not found], таких як Control Data 6600, Control Data 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 та Cray-4. Сеймур Крей розробляв обчислювальні машини, які по суті ставали головними обчислювальними засобами урядових, промислових та академічних науково-технічних проектів США з середини 1960-х років і аж до 1996 року. Не випадково в той час одним з популярних визначень терміну „суперкомп’ютер“ було наступне: – „будь-який комп’ютер, який створив Сеймур Крей“. Сам Крей ніколи не називас свої дітища суперкомп’ютерами, надаючи перевагу звичайній назві „комп’ютер“.

Комп’ютерні системи Крея утримувалися на вершині ринку на протязі 5 років з 1985 по 1990 рік. У 1980 роки з’явилося багато невеликих конкуруючих компаній, що займалися створенням високопродуктивних комп’ютерів, проте до середини 1990-х років більшість з них залишили цю сферу діяльності, що навіть заставило оглядачів говорити про „крах ринку суперкомп’ютерів“. На сьогодні суперкомп’ютери є унікальними системами, які створюються „традиційними“ гравцями комп’ютерного ринку, такими як IBM, Hewlett-Packard, NEC та іншими, які придбали багато ранніх компаній разом з їх досвідом та технологіями. Компанія Cray Inc як і раніше займає достойне місце в ряду виробників суперкомп’ютерної техніки.

Із-за великої гнучкості самого терміну до цього часу розповсюджені досить нечіткі уявлення про поняття „суперкомп’ютер“. Жартівлива класифікація Гордона Белла та Дона Нельсона, розроблена наприкінці 1980-х років, пропонувала вважати суперкомп’ютером будь-який комп’ютер, що важить більше тони. Сучасні суперкомп’ютери дійсно мають велику масу, проте далеко не кожний важкий комп’ютер може вважатися суперкомп’ютером. У загальному випадку суперкомп’ютером вважається комп’ютер, який має значно більшу потужність, ніж доступні для більшості користувачів комп’ютери. При цьому швидкість технічного прогресу сьогодні така, що нинішній лідер може стати завтрашнім аутсайдером.

Архітектура також не може вважатися ознакою належності до класу суперкомп’ютерів. Перші комп’ютери цієї категорії були звичайними машинами, обладнаними швидкими для свого часу скалярними процесорами, і їхня швидкість була в кілька десятків разів вищою, ніж у звичайних комп’ютерів. Більшість суперкомп’ютерів 1970-х обладнувалися векторними процесорами, а в середині 1980-х невелика кількість (від 4 до 16) паралельно працюючих векторних процесорів практично стало стандартним рішенням для суперкомп’ютерів. Кінець 1980-х і початок 1990-х років характеризуються зміною магістрального напрямку розвитку суперкомп’ютерів від векторно-конвеєрної обробки до великої і надвеликої кількості з’єднаних паралельно скалярних процесорів.

Масивно-паралельні системи стали об’єднувати в собі сотні і навіть тисячі окремих процесорних елементів, причому ними могли служити не тільки спеціально розроблені, а й загальновідомі і доступні у вільному продажі процесори. Більшість масивно-паралельних комп’ютерів того часу створювалося на основі потужних процесорів з архітектурою RISC, наприклад PowerPC чи PA-RISC.

В кінці 1990-х висока вартість спеціалізованих суперкомп’ютерних рішень та зростаюча потреба в доступних обчислювальних ресурсах привели до широкого розповсюдження комп’ютерних кластерів. Ці системи характеризує використання окремих вузлів на основі дешевих та широко доступних комп’ютерних комплектуючих для серверів та персональних комп’ютерів, об’єднаних за допомогою потужних комунікаційних систем та спеціалізованих програмно-апаратних рішень. Незважаючи на зовнішню простоту, кластери досить швидко заполонили достатньо великий сегмент ринку суперкомп’ютерів, забезпечуючи дуже високу продуктивність при мінімальній вартості рішень.

У наш час суперкомп’ютерами прийнято називати комп’ютери з великою обчислювальною потужністю. Вони використовуються для роботи з програмами, які потребують надзвичайно інтенсивних обчислень (наприклад, прогнозування погоди, моделювання ядерних вибухів тощо), що, зокрема, відрізняє їх від серверів та майнфреймів. Іноді суперкомп’ютери використовують для роботи з однією програмою, що використовує всю пам’ять та усі процесори системи, в інших випадках вони забезпечують виконання великої кількості різноманітних програм.

Більшість суперкомп’ютерів побудовано на двійкових тригерах і вони працюють у двійковій системі числення. Проте є трійкові комп’ютери, що побудовані на трійкових тригерах і використовують трійкову логіку та трійкові алгоритми. Трійкові суперкомп’ютери є значно ефективнішими, але, в той же час, і значно дорожчими.

Найрозповсюдженішими програмними засобами суперкомп’ютерів, як і паралельних та розподілених комп’ютерних систем є інтерфейси програмування (API) та рішення на базі відкритого програмного забезпечення, які дозволяють створювати віртуальні суперкомп’ютери навіть на базі звичайних робочих станцій та персональних комп’ютерів. В даний час границі між суперкомп’ютерним та звичайним загальновживаним програмним забезпеченням є сильно розмитими і розмиваються ще більше разом із проникненням технологій паралелизації та багатоядерності в процесорні пристрої персональних комп’ютерів та робочих станцій. Виключно суперкомп’ютерним програмним забезпеченням сьогодні можна назвати тільки спеціалізовані програмні середовища, які створюються в обчислювальних центрах під „власні“ унікальні конфігурації суперкомп’ютерних систем.