Кака связаны эвм и компьютер. Что такое ЭВМ

Компьютер (от английского computer — вычислитель) - это программируемое электронно-вычислительное устройство, предназначенное для хранения и передачи информации, а также обработки данных. То есть компьютер представляет собой комплекс программно-управляемых электронных устройств.

Термин «персональный компьюте р» - синоним аббревиатуры «ЭВМ » (электронная вычислительная машина). Когда появились персональные компьютеры, термин ЭВМ вскоре вышел из употребления, будучи замененным термином «компьютер», «PC » или «ПК ».

Компьютер может при помощи вычислений производить обработку информации по определенному алгоритму. Помимо этого, программное обеспечение позволяет компьютеру хранить, принимать и искать информацию, а также выводить ее на различные устройства ввода. Название компьютеров произошло от их основной функции - вычислений, но сегодня помимо вычислений компьютеры используют для обработки информации, а также для игр.

Схему компьютера предложил в1949 году математик Джон фон Нейман, и с тех пор принцип устройства почти не изменился.

По принципам фон Неймана компьютер должен состоять из следующих устройств:

арифметическо-логическое устройство, которое выполняет логические и арифметические операции;

запоминающее устройство для хранения данных;

устройство управления, организующее процесс выполнения программ;

устройства ввода-вывода информации.

Компьютерная память должна состоять из определенного числа пронумерованных ячеек, каждая из которых содержит инструкции программ или обрабатываемые данные. Ячейки доступны всем устройствам компьютера.

Большинство компьютеров проектируются по принципу открытой архитектуры:

описание конфигурации и принципа действия ПК, позволяющее собирать компьютер из отдельных деталей и узлов;

наличие в компьютере расширительных гнезд, в которые можно вставлять устройства, которые соответствуют заданному стандарту.

В большинстве сегодняшних компьютеров проблема в первую очередь описывается в понятном виде, предоставляя информацию в двоичном виде, а затем она обрабатывается при помощи логики и простой алгебры. Так как почти всю математику можно свести к выполнению булевых операций, то при помощи быстрого электронного компьютера можно решить большинство математических задач. Результат вычислений представляется пользователю устройствами ввода информации - принтерами, ламповыми индикаторами, мониторами, проекторами.

Однако было выяснено, что компьютерам не под силу решить любую математическую задачу. Английский математик Алан Тьюринг описал первые задачи, которые невозможно решить с помощью компьютера.

Применение компьютеров

Первые ЭВМ были созданы только для вычислений (что следует из названия), и первым высокоуровневым языком программирования стал Фортран, который был предназначен только для производства математических расчетов.

Затем компьютерам нашли еще одно применение - базы данных. В первую очередь в них нуждались банки и правительства. Для баз данных требовались более сложные компьютеры с развитыми системами хранения информации и ввода-вывода. Был разработан соответствующий этим требованиям язык Кобол. Через некоторое время появились системы управления базами данных (СУБД), у которых были собственные языки программирования.

Еще одно применение компьютеров - управление различными устройствами. Эта область развивалась постепенно, от узкоспециализированных устройств (зачастую аналоговых) до стандартных компьютерных систем, с помощью которых запускаются управляющие программы. Помимо этого, все больше современной техники включает в себя управляющий компьютер.

Сегодня развитие компьютера достигло такого уровня, что он является основным информационным инструментом как дома, так и в офисе. Таким образом, через компьютер осуществляется почти вся работа с информацией - от набора текстов до просмотра фильмов. Это также относится к хранению и пересылке информации.

Ученые используют современные суперкомпьютеры, чтобы смоделировать сложные биологические и физические процессы, такие как климатические изменения или ядерные реакции. Некоторые проекты осуществляются с использованием распределённых вычислений, при которых большое количество не очень мощных компьютеров одновременно решает разные части одной и той же задачи, тем самым формируя один мощный компьютер.

Самое сложное и пока еще не сильно развитое направление применения компьютеров - искусственный интеллект - использование компьютеров в решении задач, которые не имеют четкого относительно простого алгоритма. Примерами таких задач являются игры, экспертные системы, машинный перевод текста.

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники.

Компьютер – «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Принципиальное отличие компьютеров от арифмометров и других счетных устройств состоит в том, что арифмометры могут выполнять лишь отдельные операции (сложение, вычитание и т.д.), а компьютеры позволяют производить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной инструкции – программе. Кроме того для хранения данных компьютеры содержат память.

История компьютера тесным образом связана с попытками человека облегчить автоматизировать большие объёмы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счётное устройство-абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчёты. В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шаль де Кальмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял своё место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены ещё в 1833 английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчётов, где предугадал устройства современного компьютера, а также его задачи. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты-листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты использовались в текстильной промышленности. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путём.

Идеи Бэббиджа стали реально выполняться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счётную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение Холлерита было использовано в 11-ой американской переписи населения. Работу, которую 500 сотрудников выполняли в течении семи лет, Холлерит с 43 помощниками на 43 табуляторах выполнил за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит создал фирму COMPUTING TOBULATING RECORDING COMPANY, которая стала основой для будущей компании IBM (International Business Machines Corporation), внёсшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

В 40-х годах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Беббиджа. Так, в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM Говарт Эйкен создал компьютер под названием “Марк – 1”, который работал на базе электромеханических реле. Это был монстр весом в 35 тонн.

«Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длинной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды.

Но электромеханические реле работали недостаточно быстро, поэтому в это же время группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAK на основе электронных ламп, который работал в тысячу раз быстрее, чем “Марк – 1”. Её вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду.

В 1945 году к работе был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. В своем докладе фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров.

И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман:

Принцип программного управления . Обработка данных производится в соответствии с заранее составленной программой.

Принцип дискретности представления и преобразования информации . Информация в ЗУ представляется в виде двоичных слов, а работа машины состоит из последовательности отдельных действий.

Принцип адресности . Для обозначения слов, хранящихся в памяти используются адреса – тоже двоичные слова, обозначающие номера соответствующих ячеек памяти.

Принцип единства команд и данных (операндов). Одно и то же машинное слово может являться и командой и операндом. Выполняемая словом функция зависит от того, где оно размещается управляющей программой.

Принцип обратной связи . При получении определенных сигналов порядок выполнения команд может быть изменен.

Машины на электронных лампах работали существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили использовать изобретённые ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы-транзисторы. Использование транзисторов в качестве элементной базы компьютеров позволило во много раз уменьшить размеры ЭВМ. Так, если компьютеры, созданные на основе электронных ламп занимали огромные залы, то первый мини-компьютер, выпущенный фирмой Digital Equpment в 1965 г. был размером с холодильник.

Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объём информации.

В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы),в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.

К началу 1960-х годов компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчётов, решения оборонных задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность и дороговизна обслуживания больших вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 американской фирме DIGITAL EQUIPMENT выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

В 1970 году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру. Сотрудник компании INTEL Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Интегральная схема была аналогична по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, размер которого не превышал 3 см.

В 1974 г. сразу несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя.

Важный вклад в развитие компьютеров был сделан фирмой IBM. В 1981 г. IBM выпустила компьютер IBM PC, в основу конструкции которого был заложен принцип открытой архитектуры. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Это привело к тому, что многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры совместимые с IBM PC. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами. Конкуренция производителей IBM PC-совместимых компьютеров привела к удешевлению и стремительному улучшению их характеристик, росту популярности IBM PC-совместимых компьютеров.

Несмотря на то, что IBM PC-совместимые персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их возможности по обработке информации все же ограничены и не во всех ситуациях их применение оправдано. Помимо IBM PC-совместимых персональных компьютеров существуют:

Супер-ЭВМ – это компьютеры, предназначенные для решения задач, требующих громадных объемов вычислений. Основные потребители супер-ЭВМ – военные, метеорологи, геологи и многие прочие ученые.

Мэйнфреймы или большие ЭВМ, созданные для обработки больших объемов информации. Отличаются исключительной надежностью, высоким быстродействием и очень большой пропускной способностью каналов ввода-вывода. К ним могут подключаться тысячи терминалов.

Мини-ЭВМ – это компьютеры, занимающие промежуточное положение между персональными компьютерами и мэйнфреймами.

Компьютеры типа Macintosh – это единственный сколько-либо распространенный вид персональных компьютеров, не совместимый с IBM PC.

Карманные компьютеры или личные электронные помощники – это небольшие компьютеры весом около 300-500 грамм.

Бытовые компьютеры , которые встроены в различные бытовые приборы и устройства, например, стиральную машину и т.д.

Эта статья о происхождении и значении терминов ЭВМ, компьютер и computer ; в ней раскрываются классификационные отношения между терминами: computer , вычислительная машина, аналоговая вычислительная машина (АВМ), цифровая вычислительная машина (ЦВМ), электронная цифровая вычислительная машина (ЭЦВМ), программируемая электронная цифровая вычислительная машина, универсальная программируемая электронная цифровая вычислительная машина (ЭВМ), персональный компьютер (ПК, ПЭВМ), стационарный персональный компьютер, носимый персональный компьютер, и пр.; в статье объясняется отличие ЭВМ от прочих вычислительных машин.

Сокращения

Вспоминая сокращение и перевод, получаем:

ЭВМ - это электронно-вычислительная машина,

Компьютер - computer - э то вычислитель.

Другими словами, и то, и другое является вычислителем. Первый термин лишь подчеркивает, что вычислитель является (а) машиной, а не человеком, и (б) электронной машиной, а не механической, к примеру, он не является арифмометром. Второй термин таких уточнений в себе не несёт.

Происхождение, значение и сопоставление

Слово computer появилось в английском литературном языке в начале XVII века , правда, тогда оно означало "человек, занимающийся вычислениями". В конце девятнадцатого века у этого слова появилось второе значение "машина-вычислитель", но лишь в середине XX века второе значение "машина-вычислитель" вытеснило первое. И теперь computer означает в английском языке любую вычислительную машину: аналоговую, цифровую, гибридную и др.

Слово ЭВМ (точнее, ЭСМ, электронная счётная машина) появилось в СССР в сороковых годах XX века, т. е. в то же самое время, когда за словом computer в английском языке закрепилось значение машины-вычислителя. Однако с самого начала сокращение ЭВМ подразумевало не любую машину, а электронную.

В те годы «железный занавес» разделял не только государства, но и лексиконы народов , поэтому до конца 80-х в русском языке употреблялось только слово ЭВМ, которым с разными приставками обозначали и «большие» ЭВМ, и мини-, и микро-ЭВМ.

После перестройки в СССР начались массовые поставки персональных ЭВМ (т. е. personal computers ); вместе с поставками в русском языке укоренилось слово «компьютер». Поэтому в нашем быту - но не в науке и технике - «компьютер» означает всего лишь «персональный компьютер». В отличие от бытового языка, в современном научном, юридическом и техническом русском языке ЭВМ и компьютер - одно и то же.

ЭВМ и компьютер - это машина-вычислитель, которая отличается от прочих вычислителей:

Дискретными (цифровыми) вычислительными блоками, а не аналоговыми;

Электронным (не механическим) устройством вычислительных блоков;

Автоматической обработкой данных по заданной программе;

Универсальностью назначения;

Сменой программ.

Дискретность вычислителя означает, что операндами в вычислительных операциях являются числа, состоящие, естественно, из цифр, поэтому второе название дискретного вычислителя "цифровой".

Электронное устройство вычислительных блоков подразумевает, что основные арифметические и логические блоки вычислителя состоят из электронных компонентов (вакуумных ламп, транзисторов, микросхем и т. п.). В частности, вычислитель на основе реле, т. е. на основе электротехнических, а не электронных компонент, сделанный Конрадом Цузе в 1941 году, сегодня компьютером по-русски не называют, но в английском предложении его упомянут как computer .

Автоматическая обработка данных предполагает невмешательство человека в обработку, пока она не завершится. Разумеется также, что обработка достаточно «длинная», т. е. состоит из нескольких операций, иначе нет смысла устраивать автоматическую обработку. Переключение с одной операции на следующую управляется программой, а не человеком.

Универсальность назначения понимается в каждую эпоху по-своему, сообразно человеческой фантазии и возможностям технических средств. В сороковых годах универсальность компьютера заключалась в том, что результатом работы его программ были разнообразные математические расчеты: баллистические, аэродинамические и т. п. В пятидесятых и шестидесятых программы универсального компьютера должны были уметь делать еще и научные, экономические, финансовые расчеты, управлять сложными технологическими процессами. В семидесятых, помимо уже упомянутого, - планировать перевозки, резервировать билеты на транспорт, пересылать электронную почту; в восьмидесятые годы - показывать картинки, помогать проектировать здания, электронные приборы, а в девяностых - играть и развлекать.

Сегодня программы универсального компьютера должны, по-прежнему, уметь делать любые расчеты, проводить численное моделирование физических процессов, раскодировать ДНК, обрабатывать картинки, географические карты, тексты, показывать кино, проигрывать музыку и пр. Все только что перечисленные возможности программ являются внешними проявлениями внутренних способностей компьютера. Само собой разумеется, что внешние проявления основаны на внутренних способностях алгебраических, арифметических и логических блоков, которые остаются по-прежнему исключительно вычислительными. Других внутренних способностей у компьютера просто нет.

Неуниверсальный, специализированный вычислитель и его программы умеют делать что-нибудь одно: либо обрабатывать картинки, либо прокладывать маршрут по географической карте, либо показывать кино. Специализированный вычислитель называют контроллером. Контроллерами, а не компьютерами являются вычислители, встроенные в коммуникаторы, навигаторы, видеорегистраторы, стиральные машины и прочие бытовые приборы. Контроллеры, встроенные в движущиеся механизмы (самолеты, автомобили, танки), называют бортовыми.

Смена программ в ЭВМ означает, что её владелец, а не производитель, может легко выбрать для исполнения любую из установленных на ЭВМ программ или установить новую программу, которая появилась даже позже, чем была выпущена эта ЭВМ.

Классификационные отношения

Прародительницами всех ЭВМ можно считать вычислительные машины, которые бывают трех типов: аналоговые, дискретные или цифровые, гибридные. Цифровые вычислительные машины могут быть механическими (арифмометр), электротехническими (машина Конрада Цузе на реле), электронными. Последние и называются ЭВМ или компьютерами. Еще раз стоит отметить, что в английском языке словом computer называют любые вычислительные машины.

На классификационной схеме (Рисунок 1) достаточно полно показана та ветвь вычислительных машин, которая ведёт от вычислительных машин к ЭВМ и их разновидностям. Прочие классификационные ветви не полны. На схеме также показано место нескольких английских понятий.

На схеме достаточно полно показана (и выделена цветом) только ветвь ЭВМ.

Рисунок 1 - ЭВМ = компьютер = разновидность вычислительных машин

Эта схема задумана , чтобы показать, в первую очередь:

Место ЭВМ в семействе вычислительных машин;

Классификационную равнозначность терминов «ЭВМ» и «компьютер»;

Деление персональных компьютеров на два вида: стационарные (например, настольные) и носимые (например, ноутбуки и планшеты).

Возможно, что после появления и массового распространения оптических или биологических вычислительных машин термин "компьютер" станет по значению гораздо шире термина "электронная вычислительная машина". Возможно, что тогда появится термин "оптическая вычислительная машина, ОВМ" или, скорее, "оптический компьютер". Тогда изменится классификационная схема.

Кстати, производные понятия: ПЭВМ (" персональная ЭВМ" ) и " персональный компьютер" сошлись в русском бытовом языке гораздо ближе между собой, чем исходные.

Слова ЭВМ и компьютер нельзя противопоставлять. В современном русском языке в научном, юридическом и техническом смыслах они означают одно и то же.

Когда в быту говорят «компьютер», то чаще имеют в виду «персональный компьютер» только потому, что с другими ЭВМ мало знакомы.

Слово «компьютер» постепенно вытесняет слово «ЭВМ». Возможно, что вскоре термин "компьютер" будет означать не только электронную (возможно, что вообще не электронную), а оптическую или биологическую основу вычислительной машины, то есть станет по значению гораздо шире термина "электронная вычислительная машина". Тогда понятия ЭВМ и компьютер разойдутся в значениях.

1 От железного занавеса, впрочем, была кое-какая польза. Изоляция заставляла переводчиков переводить иноязычные термины на русский язык, а не просто пытаться произнести их на русский лад. К примеру, недавно я обнаружил в научной книге 60-х годов перевод слова gadget ; он звучал как «штуковина». 2 Этот замысел оправдывает некоторую эклектичность схемы, которая получилась из-за смешения нескольких классификационных признаков. 1 . Wikipedia. http://en.wikipedia.org/wiki/Computer .

Основные термины, определения и понятия ЭВМ.

ЭВМ (комп) – устройство, способное исполнять четко определенную последовательность операций, предписанную программой.

Персоналъный компьютер (ПК) обычно ориентирован на интерактивное взаимодействие с 1 пользователем, причем взаимодействие происходит через множество сред общения – от алфавитно-цифрового и графического диалога с помощью дисплея, клавиатуры и мыши до устройств виртуальной реальности.

Когда используется аббревиатура PC (Personal Computer), подразумевается ПК, совместимый с самым массовым семейством ПК фирмы IBM и их клонов. PC может быть использован и коллективно: возможности многих компьютеров этого семейства позволяют использовать их и в качестве серверов в локальных сетях. Словосочетание PC-сервер предполагает повышенную мощность (скорость вычислений, объем оперативной и внешней памяти) и особое конструктивное исполнение (просторный корпус) компа.

Файл-сервер является ядром локальной сети. Этот компьютер (обычно высокопроизводительный мини-компьютер) запускает ОС и управляет потоком данных, передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, такие, как принтеры, - все подсоединяются к файл-серверу.

Рабочая станция – представляет собой обычный ПК, работающий под управлением собственной ОС. Однако в отличие от автономного ПК рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файлом-сервером. Кроме того, раб. станция запускает специальную программу (оболочку сети), которая позволяет ей обмениваться информацией с файл-сервером, другими рабочими станциями и прочими устройствами сети. Оболочка позволяет рабочей станции использовать файлы и программы, хранящиеся на файл-сервере, так же легко, как и находящиеся на ее собственных дисках.

Супер-ЭВМ – ЭВМ, имеющие самую высокую производительность, и в основном предназначенные для решения сложных научно-технических задач.

ЭВМ общего назначения – ЭВМ, предназначенные для решения широкого класса задач с примерно одинаковой технико-экономической эффективностью.

Мини-ЭВМ – ЭВМ, разрабатываемые из требования минимизации стоимости и предназначенных для решения достаточно простых задач.

МикроЭВМ – ЭВМ, центральная часть которых построена на одном или нескольких микропроцессорах и разработанных исходя из требования минимизации физического объема.

Специализированная ЭВМ – ЭВМ, имеющая функциональные возможности и конструктивные особенности, позволяющие использовать ее для эффективного решения ограниченного класса задач в определенных условиях окружающей среды.

ОС – совокупность сист. программ, предназначенная для обеспечения определенного уровня эффективности системы обработки информации за счет автоматизированного управления ее работой и предоставляемого пользователю определенного набора услуг.

Процессор – функциональная часть вычислительной машины или системы обработки информации, предназначенная для интерпретации программ.

Центральный процессор (ЦП) – процессор, выполняющий в данной выч. машине или системе обработки информации основные функции по обработке информации и управлению работой других частей выч. машины или системы.

Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Основные характеристики ЭВМ.

1) отношение стоимость/производительность 2) надежность 3) отказоустойчивость 3) быстродействие 5) объём памяти 6) точность вычислений 7) система команд 8) масштабируемость; 9) совместимость ПО 10) мобильность ПО.

Производительность ЭВМ определяется количеством операций, выполняемых процессорами в единицу времени, а также объемами памяти, имеющейся в машине и используемой для хранения и обработки информации.

Стоимость ЭВМ зависит от большого количества факторов: быстродействия, емкости памяти, системы команд и т. д. Основное влияние на стоимость оказывает конкретная комплектация ЭВМ и, в главную очередь, внешние устройства, входящие в конечный состав машины. Также, ПО довольно весомо влияет на стоимость ЭВМ.

Надежность ЭВМ – способность компьютера сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение некоторого промежутка времени.

Отказоустойчивость – свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, – основные в проблеме надежности.

Быстродействие ЭВМ рассматривается с двух сторон. С одной стороны, оно характеризуется количеством элементарных операций (любая простейшая операция типа сложения, пересылки, сдвига и т. д.), выполняемых процессором за секунду. С другой стороны, быстродействие ЭВМ существенно зависит от того, как организована ее память. Время, необходимое на поиск нужной информации в памяти, существенно сказывается на быстродействии ЭВМ.

Емкость , или объем памяти определяется предельным кол-вом инфы, которое можно разместить в памяти ЭВМ. Память ЭВМ делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя, или оперативная память, по своему объему у различных типов машин различна и определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти благодаря блочной структуре и съемным конструкциям накопителей практически безгранична.

Точность вычислений зависит от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ снабжаются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что достаточно для обеспечения весьма высокой точности расчетов в самых различных приложениях. Однако, если этого окажется мало, можно использовать удвоенную или утроенную сетку разрядов.

Система команд - это перечень команд, которые способен исполнить процессор ЭВМ. Система команд устанавливает, какие именно операции может выполнять процессор, сколько операндов необходимо указать в команде, какой вид (формат) имеет команда для ее распознания.

Масштабируемость – возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами ПО.

Концепция программной совместимости – возможность выполнения одних и тех же программ на разных ЭВМ с получением одинаковых результатов.

Мобильность программного обеспечения – возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах.

Модель открытой среды(Open System Environment)-комитет IEEE POSIX.

ЭВМ и микропроцессор

Электронная вычислительная машина (ЭВМ ) – это устройство, выполняющее операции ввода данных, их обработку по программе, вывод результатов обработки в форме, пригодной для восприятия человеком.

В составе ЭВМ можно выделить устройства ввода информации (клавиатура, мышка, …), арифметико-логическое устройство (АЛУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), устройство управления (УУ), устройства вывода информации (экран дисплея, принтер, …) .

АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое. УУ координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ. ОЗУ предназначено для записи, считывания и временного хранения программ (при выключении компьютера, информация в ОЗУ стирается), исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. Доступ к элементам памяти прямой. Все ячейки памяти объединены в группы по 8 бит (1 байт) и каждая такая группа имеет адрес, по которому к ней можно обратиться.

Первая миниатюрная ЭВМ, размещенная в одной сверхбольшой интегральной схеме (СБИС) на кристалле кремния, была разработана и выпущена в 1971 г. фирмой Intel (США). Такая СБИС была названа микропроцессором (МП) типа i8008. В этой схеме содержалось несколько тысяч активных элементов (транзисторов), реализующих принципиальную схему ЭВМ (АЛУ, УУ, ОЗУ).

Количество таких активных элементов в кристалле МП называется его степенью интеграции . Вместе с величиной тактовой частоты , разрядностью и адресным пространством они определяют основные параметры МП .

Тактовая частота МП характеризует его быстродействие. Она задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Современные МП имеют тактовую частоту до двух и более ГигаГерц (ГГц).

Разрядность МП – это число одновременно обрабатываемых МП битов (8, 16, 32, 64 бит). Чем больше разрядность МП, тем больше информации он может обработать в единицу времени, тем выше его эффективность.

Максимальное количество памяти, которое МП может обслужить, называется его адресным пространством . Определяется адресное пространство разрядностью адресной шины.

Сегодня принято делить МП по особенностям их архитектуры на следующие 4 группы . RISC – это высокоскоростные МП с сокращенным набором команд. Их основные производители фирмы Sun, DEC, HP, IBM. CISC – это МП со сложным набором команд. К ним относятся все МП х86, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III, 4. Их основные производители фирмы Intel, AMD. VLIW – это МП со сверхдлинным командным словом (Intel Itanium). EPIC – это МП вычислений с "явным параллелизмом" (Intel Itanium).

Персональная ЭВМ, центральным устройством которой является микропроцессор, называется персональным компьютером. Т.е. персональный компьютер (ПК) - это ЭВМ, реализованная на базе микропроцессорной техники и ориентированная на личное использование человеком.

2. Классификация современных компьютеров

В литературе предложен вариант деления современных компьютеров на следующие категории.

1) Карманные ПК гораздо проще ПК других категорий, однако в комплекте с сотовым телефоном, факс-модемом и принтером они могут представлять полноценное оборудование мобильного офиса. OС Windows CE. ОЗУ не менее 4 Мб. Связь с настольными ПК - беспроводная инфракрасная. Вес около 200 гр. Батареи работают около 10 часов без подзарядки.

2) Ноутбуки являются полноценными ПК. Для них используются мобильные МП Intel Сeleron/Pentium III/IV и SVGA-дисплеи. ОС - Windows 2000. Имеются приводы CD-ROM или DVD-ROM. Масса 3-4 кг. Толщина - 5 см.

3) ПК для сферы автоматизации домашнего хозяйства (Home PC ) появились относительно недавно (в 1998 г.). Развиваются две линии таких ПК. Первая – это eHome (разработка фирмы MicroSoft) для управление электроникой дома (холодильник, стиральная машина, кондиционер), для работы с игровой приставкой и просмотра Интернет-страниц. Вторая – это беспроводной ПК (разработка фирмы Intel). Обеспечивается связь ПК с телевизором или со стерео-системой по беспроводной сети.

4) Базовые настольные ПК являются самыми распространенными. С 2002 г. в их основе микропроцессор Intel Pentium 4.

В спецификации РС 99 (это рекомендации Intel и MicroSoft) предложено ПК 2000-го года делить на категории : Consumer PC (потребительский ПК), Office PC (ПК для офиса), Entertainment PC (ПК развлекательного назначения), Mobile PC (мобильный ПК), Workstation PC (рабочая станция).

Спецификация РС 2001 (также разработана фирмами Intel и MicroSoft) содержит требования к ПК:

В ПК не должно быть ISA слотов, PS/2 портов, 1,2/1,44 Мбайт дисководов и MS-DOS.

Обязательна поддержка шины USB, т.к. все клавиатуры, мыши, джойстики должны иметь USB интерфейс.

Процессор от 500 МГц (рабочая станция - от 700 МГц).

КЭШ от 128 Кбайт (рабочая станция - от 512 Кбайт).

Память от 64 Мбайт (рабочая станция - от 128 Мбайт).

Система должна контролировать встроенный вентиллятор.

Видео в формате не менее 1024*768 пикселей (при частоте регенерации не ниже 85 Гц).

Аудиоподсистема должна поддерживать 2 ключевых формата 44,1 48 КГц, не загружая МП более чем на 10%.

Накопители CD-ROM должны работать со скоростью 8х или более высокой.

Если есть DVD-ROM, то он должен воспроизводить DVD-RАM, DVD+RW диски, а также все форматы CD-ROM дисков.

Приветствуется ASDN, ADSL и адаптеры беспроводной связи.

Спецификация ПК для Windows XP требует:

ОЗУ 128 Мб, видеопамять 64 Мб, загрузка ПК быстрее 30 с, выход из состояния временного отключения за 20 с.

НЖМД не менее 40 Гб.

Магнитооптические накопители CD-R/W, DVD и комбинированные.

В системе должно быть 4 порта USB.

Графическая подсистема 1024*768 (но лучше 1280*1024).

Иметь цифровой интерфейсный разъем DVI для ЖК-мониторов.

Иметь сетевой Ethernet адаптер 10/100, встроенный DSL или кабельный модем.

Шум от ПК не выше 37 db.

5) Сетевые ПК продвигаются фирмами Sun, IBM, Oracle, а также Intel, MicroSoft и HP. Такие ПК, как правило, не имеют жесткого диска и зависят от дисковой памяти сервера. Они имеют низкую стоимость. Часто - это запечатанный ПК без возможности установки плат расширения.

6) Высокопроизводительные настольные ПК и серверы начального уровня являются более дорогими устройствами. Они предназначены для пользователей настольных издательских систем, где нужно работать со сложной графикой. Они обычно имеют корпус миди-тауэр с большим количеством разъемов расширения. Могут поддерживать несколько накопителей. Имеют большую кэш-память. Их главное качество – надежность и отказоустойчивость.

7) Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют от двух до восьми производительных процессоров. Для них важно понятие "масштабируемости" – т.е. возможность наращивания количества процессоров, модулей памяти и других ресурсов для выполнения практических задач более высокого уровня.

8) Суперкомпьютеры предназначены для научных исследований, для метеорологии, аэродинамики, сейсмологии, атомной и ядерной физики, математическое моделирование и т.п. Производительность и цена этих компьютеров огромные.

9) Кластерная система – это объединение компьютеров, являющееся единым целым для ОС, системного ПО, прикладных программ и пользователей. Они обеспечивают высокую степень отказоустойчивости и в то же время эти системы дешевле чем суперкомпьютеры.

Выбор персонального компьютера (ПК) для решения прикладных задач – это серьезная задача. Обычно она не имеет однозначного решения и во многом зависит от предполагаемой сферы применения ПК (класса решаемых прикладных задач).

Например, для компьютерного контроля знаний студентов можно сформулировать следующие требования к оборудованию в современном компьютерном классе.

1) Оснащение персональных компьютеров русской версией Windows 2000/XP.

2) Наличие выхода в Интернет (достаточно иметь один выход на все классы для передачи файлов с протоколами через Интернет на сервер университета).

3) Наличие в классе одного компьютера со звуковой картой и с колонками для субтеста "Аудирование" при тестировании по английскому языку, по русскому языку как иностранному и т.п.

4) Специальные требования к дополнительному оборудованию в классе (фальшпанели, видеокамера, панорамное стекло и др.), связанные со спецификой процедуры компьютерного тестирования и с необходимостью обеспечить информационную безопасность.