Методы классификации компьютеров. Краткая хар-ка основных классов.

Информатики в системе наук. История развития информатики как науки. Информация: определение, измерение информации.

По определению А.П.Ершова информатика - "фундаментальная естественная наука". Академик Б.Н.Наумов определял информатику "как естественную науку, изучающую общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача)".

К фундаментальным наукам принято относить те науки, основные понятия которых носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности. Понятие "информация", "процессы обработки информации" несомненно, имеют общенаучную значимость.

Естественные науки - физика, химия, биология и другие - имеют дело с объективными сущностями мира, существующими независимо от нашего сознания. Отнесение к ним информатики отражает единство законов обработки информации в системах самой разной природы - искусственных, биологических, общественных.

Однако многие ученые подчеркивают, что информатика имеет характерные черты и других групп наук - технических и гуманитарных (или общественных).

Рис. 1.2. К вопросу о месте информатики в системе наук

Черты технической науки придают информатике ее аспекты, связанные с созданием и функционированием машинных систем обработки информации. Так, академик А.А.Дородницын определяет состав информатики как "три неразрывно и существенно связанные части: технические средства, программные и алгоритмические". Науке информатике присущи и некоторые черты гуманитарной (общественной) науки, что обусловлено ее вкладом в развитие и совершенствование социальной сферы. Таким образом, информатика является комплексной, междисциплинарной отраслью научного знания.

Информатика - наука об общих свойствах и закономерностях информации, а также методах её поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности человека. А также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Как наука сформировалась в результате появления ЭВМ. Включает в себя теорию кодирования информации, разработку методов и языков программирования, математическую теорию процессов передачи и обработки информации.

Термин «информатика» возник во Франции в 20 веке для названия области, занимающейся в области автоматизированной обработки инфор-ции с помощью ЭВМ.

В 1983 на ежегодной сессии академии наук СССР утвердили этот термин.

Отдельной наукой информатика была признана лишь в 1970-х; до этого она развивалась в составе математики, электротехники и других технических наук. Некоторые начала информатики можно обнаружить даже в лингвистике. С момента своего признания отдельной наукой информатика разработала собственные методы и терминологию.

Первый факультет информатики был основан в 1962 году в университете Пердью (Purdue University). Сегодня факультеты и кафедры информатики имеются в большинстве университетов мира.

Высшей наградой за заслуги в области информатики является премия Тьюринга.

Информация– это отражение реального мира, выраженного в виде сигналов и знаков.

Сигналы различают:

Физической природе: электрические, световые, тепловые, механические, радиосигналы.

Способы восприятия: зрительные, слуховые, осязательные, вкусовые, болевые.

Информация в информатике означает сведенья об объектах окр-щей среды, их параметров, свойствах и состояние, которые уменьшают имеющие о них степень неопределенности, не полноты знаний.

Свойства информации:

Достоверность- информация в момент передачи сигналов, но не все сигналы являются «полезными». Всегда присутствуют какие-либо паспортные сигналы, и чем их больше, тем ниже достоверность информации.

Полнота - во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений.

Актуальность – степень соответствия информации текущему моменту времени.

Полезность – мера возможности получения той или иной информации.

Понятность

Объём памяти компьютера измеряется в байтах. Каж-дый байт может выражать букву, число, пробел, знак препинания или какой-либо другой символ. Количество символов, которые компью-тер может хранить в оперативной памяти, меняется в широких пределах от вида компьютера и его модели.

Бит- это такое количество информации, которое позволяет выбрать 1 вариант из 2 возможных.
Байт=8 бит

1 Кбайт = 1024 байт.
1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт.

1 Гбайт=1024Мбайт (2 в 10)

Объём памяти первых микрокомпьютеров составлял всего лишь 2 К. Нынешние компьютеры имеют объём памяти 128, 256, 512, 1024 К.

2. История зарождения вычислительной техники. Этапы развития ВТ. Поколения ЭВМ.

В развитии вычислительной техники обычно выделяют несколько поколений ЭВМ: на электронных лампах (40-е-начало 50-х годов), дискретных полупроводниковых приборах (середина 50-х-60-е годы), интегральных микросхемах (в середине 60-х годов).

История компьютера.

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-часы-часы с боями-калькулятор Да Винчи (15 в). 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 Шарль де Кольмар 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 Бэббиджом. 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. Работа, которую 500 сотрудников выполняли в течении семи лет, Холлерит с 43 помощниками на 43 табуляторах выполнил за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит основал фирму COMPUTING TOBULATING RECORDING COMPANY,которая стала основой для будущей IBM-компании внёсшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

Дальнейшее развитие науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. В феврале 1944 на одном из предприятий Ай-Би-Эм в сотрудничестве с учёными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1».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 уже в 1943 американцы начали разработку альтернативного варианта вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC.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.

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.

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 сотрудник компании INTEL Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Это революционное изобретение кардинально перевернуло представление о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. С микропроцессором появляются микрокомпьютеры-компьютеры четвёртого поколения, способные разместиться на письменном столе пользователя.

В середине 1970-х годов начинают предприниматься попытки создания персонального компьютера - вычислительной машины, предназначенной для частного пользователя. Во второй половине 1970-х годов появляются наиболее удачные образцы микрокомпьютеров американской фирмы APPLE, но широкое распространение персональные компьютеры получили созданием в августе 1981 года фирмой IBM модели компьютера IBM PC. Применение принципа открытой архитектуры, стандартизация основных компьютерных устройств и способов их соединения привели к массовому производству клонов IBM PC, мировому распространению микрокомпьютеров во всём мире.

За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры проделали значительный эволюционный путь, многократно увеличили своё быстродействие и объёмы перерабатываемой информации, но окончательно вытеснить микрокомпьютеры и большие вычислительные системы-мейнфреймы они не смогли. Более того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера - суперпроизводительной и супердорогой машины, способной просчитывать модель ядерного взрыва или крупного землетрясения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования глобальной информационной сети, которая способна объединить возможности компьютерных систем…

I. Ручной
1. Рука
2. Зарубки - 30 тыс. лет до н.э.
3. Узелковое письмо - VII в н.э.
4. Счеты - V век до н.э
5. Счетные палочки Непера - 1617 г.
6. Логарифмическая линейка -1654 г.

II. Механический
1. Суммирующая машина Б. Паскаля -1642 г.
2. Машина Г. Лейбница - 1694 г.
3. Арифмометры - 1822 г.
4. Аналитическая машина Ч. Бэббиджа - 1834 г.

III. Электромеханический
1. Табулятор Г. Холлерита -1888 г.
2. Дифференциальный анализатор В. Буша -1930 г.
3. АВС (Atanasoff-Berry-computer) - 1937 г.
4. Управляемая вычислительная машина MARK-1 -1944 г.

IV. Электронный
Электронно-вычислительные машины (ЭВМ)
Электронно-вычислительная машина ENIAC (США) - 1946 г.
Малая электронная счетная машина МЭСМ (СССР) - 1950 г.

1-ое поколение (конец 40-ых – середина 50-ых годов):электровакуумные машины (ЭНИАК, МЭСМ, БЭСМ, Минск-1 и др.). Начало 50-х. годов. Элементная база – электронные лампы. Быстродействие-до 20000операций/сек.

ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием кодов.

2-ое поколение (конец 50-ых - конец 60-ых годов):полупроводниковые машины («Стрэтч», (США), БЭСМ-6 (СССР), «Минск-2», «Минск-22», «Минск-32» (Беларусь)).

С конца 50-х. годов. Элементная база – полупроводниковые элементы, магнитные диски.

Улучшались все технические характеристики. Быстродействие-до 500000операций/сек.

Для программирования используется алгоритмические языки. Ручная сборка.

3-е поколение (конец 60-ых - 70-ые годы):машины на интегральных микросхемах (ИМС) (серия ЕС ЭВМ (Беларусь): ЕС-1020, ЕС-1040, ЕС-1060).

Начало 60-х годов. Элементная база - интегральные схемы резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение надежности, увеличение производительности.

Доступ с удаленных терминалов.

4-ое поколение (конец 70-ых годов): машины на больших интегральных схемах (БИС).

Первые персональные компьютеры (ПК) относятся к 4-му поколению ЭВМ. Первый ПК фирмы Apple появился в 1976 году. В 1981 году появился первый ПК фирмы IBM – IBM PC.

С середины 70 – х. годов. Элементная база – микропроцессоры, большие интегральные схемы. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направление развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью. Создание дешевых микро – ЭВМ.

V. Синтезаторы, звуки, способность вести диалог, выполнять команды, подаваемые голосом или прикосновением.

С середины 80-х. годов. Началась разработка интеллектуальных компьютеров, пока неувенчанная успехом.

Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединения, исполняемых определенной обработке данных, повышенного применения компьютерных технологий.

Методы классификации компьютеров. Краткая хар-ка основных классов.

Номенклатура видов компьютеров сегодня огромная: машины различаются по назначению, мощности, размерам, элементной базе и т.д. Поэтому классифицируют ЭВМ по разным признакам. Следует заметить, что любая классификация является в некоторой мере условной, поскольку развитие компьютерной науки и техники настолько бурное, что, например, сегодняшняя микроЭВМ не уступает по мощности миниЭВМ пятилетней давности и даже суперкомпьютерам недавнего прошлого. Кроме того, зачисление компьютеров к определенному классу довольно условно через нечеткость разделения групп, так и вследствии внедрения в практику заказной сборки компьютеров, где номенклатуру узлов и конкретные модели адаптируют к требованиям заказчика. Рассмотрим распространенные критерии классификации компьютеров.

Классификация по назначению

большие электронно-вычислительные машины (ЭВМ);
миниЭВМ;
микроЭВМ;
персональные компьютеры.

Большие ЭВМ (Main Frame)

Применяют для обслуживания крупных областей народного хозяйства. Они характеризуются 64-разрядными параллельно работающими процессорами (количество которых достигает до 100), интегральным быстродействием до десятков миллиардов операций в секунду, многопользовательским режимом работы. Доминирующее положение в выпуске компьютеров такого класса занимает фирма IBM (США). Наиболее известными моделями суперЭВМ являются: IBM 360, IBM 370, IBM ES/9000, Cray 3, Cray 4, VAX-100, Hitachi, Fujitsu VP2000.

На базе больших ЭВМ создают вычислительный центр, который содержит несколько отделов или групп (структура которого изображена на рис. 2). Штат обслуживания - десятки людей.

группа технического обслуживания	центральний процессор	группа подготовки данных
группа системных программистов	отдел выдачи результатов	группа прикладных программистов
	группа информационной поддержки

Рис.2. Структура вычислительного центра на базе большой ЭВМ

Центральный процессор - основной блок ЭВМ, в котором происходит обработка данных и вычисление результатов. Представляет собой несколько системных блоков в отдельной комнате, где поддерживается постоянная температура и влажность воздуха.

Группа системного программирования - занимается разработкой, отладкой и внедрением программного обеспечения, необходимого для функционирования вычислительной системы. Системные программы обеспечивают взаимодействие программ с оборудованием, то есть программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы.

Группа прикладного программирования - занимается созданием программ для выполнения конкретных действий с данными, то есть обеспечение пользовательского интерфейса вычислительной системы.

Группа подготовки данных - занимается подготовкой данных, которые будут обработаны на прикладных программах, созданных прикладными программистами. В частности, это набор текста, сканирование изображений, заполнение баз данных.

Группа технического обеспечения - занимается техническим обслуживанием всей вычислительной системы, ремонтом и отладкой аппаратуры, подсоединением новых устройств.

Группа информационного обеспечения - обеспечивает технической информацией все подразделения вычислительного центра, создает и сохраняет архивы разработанных программ (библиотеки программ) и накопленных данных (банки данных).

Отдел выдачи данных - получает данные от центрального процессора и превращает их в форму, удобную для заказчика (распечатка).

Большим ЭВМ присуща высокая стоимость оборудования и обслуживания, поэтому работа организована непрерывным циклом.

МиниЭВМ

Похожа на большие ЭВМ, но меньших размеров. Используют на крупных предприятиях, научных учреждениях и организациях. Часто используют для управления производственными процессами. Характеризуются мультипроцессорной архитектурой, подключением до 200 терминалов, дисковыми запоминающими устройствами, которые наращиваются до сотен гигабайт, разветвленной периферией. Для организации работы с миниЭВМ, нужен вычислительный центр, но меньший чем для больших ЭВМ.

МикроЭВМ

Доступны многим учреждениям. Для обслуживания достаточно вычислительной лаборатории в составе нескольких человек, с наличием прикладных программистов. Необходимые системные программы покупаются вместе с микроЭВМ, разработку прикладных программ заказывают в больших вычислительных центрах или специализированных организациях.

Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретенного или заказанного программного обеспечения, выполняют его настройку и согласовывают его работу с другими программами и устройствами компьютера. Могут вносить изменения в отдельные фрагменты программного и системного обеспечения.

Персональные компьютеры

Бурное развитие приобрели в последние 20 лет. Персональный компьютер (ПК) предназначен для обслуживания одного рабочего места и способен удовлетворить потребности малых предприятий и отдельных лиц. С появлением Интернета популярность ПК значительно возросла, поскольку с помощью персонального компьютера можно пользоваться научной, справочной, учебной и развлекательной информацией.
Персональные компьютеры условно можно поделить на профессиональные и бытовые, но в связи с удешевлением аппаратного обеспечения, грань между ними размывается. С 1999 года введен международный сертификационный стандарт - спецификация РС99:

массовый персональный компьютер (Consumer PC)
деловой персональный компьютер (Office PC)
портативный персональный компьютер (Mobile PC)
рабочая станция (WorkStation)
развлекательный персональный компьютер (Entertaiment PC)

Большинство персональных компьютеров на рынке подпадают до категории массовых ПК. Деловые ПК - имеют минимум средств воспроизведения графики и звука. Портативные ПК отличаются наличием средств коммуникации отдаленного доступа (компьютерная связь). Рабочие станции - увеличенные требования к устройствам хранения данных. Развлекательные ПК - основной акцент на средствах воспроизведения графики и звука.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 490; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!