Реферат: Информатика и информационные технологии

Реферат подготовил студент: Володин Антон Владимирович

Международный «Институт управления»

Архангельск 2001

Введение.

Слово«компьютер» означает «вычислитель», то есть устройство для вычислений. Этосвязано с тем, что первые компьютеры создавались как устройства для вычислений,грубо говоря, как усовершенствованные, автоматические арифмометры.Принципиальное отличие компьютеров от арифмометров и других счетных устройств(счет, логарифмических линеек и т.д.) состояло в том, что арифмометры могливыполнять лишь отдельные вычислительные операции (сложение, вычитание, умножениеи др.), а компьютеры позволяют проводить операции по заранее заданнойинструкции – программе.

Внастоящее время компьютер используется во всех сферах деятельности человека. Всвязи с этим очень актуальным является обзор основных видов современных ЭВМ,что и обусловило мой выбор темы теоретической части курсовой работы.

Основнымизадачами при раскрытии темы теоретической части явились: выяснить какиеразновидности ЭВМ существуют и в каких обычно сферах их применяют.

Дляполного освещения тематики теоретическая часть раскрывает следующие вопросы:

Признакиклассификации вычислительных машин

Классификационныегруппы ЭВМ и их особенности

Тенденцииразвития вычислительных машин.

Впервом задании практической части курсовой работы реализуется задача: построитьинформационные диаграммы. Данные для диаграммы взяты из задачи № 15. приводитсяинструкция по применению электронных таблиц.

Работавыполняется на ПЭВМ с процессором Intel Pentium 200, для построения информационныхдиаграмм применяется пакет программ фирмы Microsoft:

текстовыйредактор «Microsoft Word 6.0»

табличныйпроцессор «Microsoft Excel 5.0»

2. Теоретическая часть.

Тема:Классификация современных ЭВМ.

ПЛАН.

КлассификацияЭВМ

2.1.1.Классификация ЭВМ по принципу действия ЭВМ.

КлассификацияЭВМ по этапам создания.

КлассификацияЭВМ по назначению.

КлассификацияЭВМ по размерам и функциональным возможностям.

2.2.Основные виды ЭВМ.

2.2.1.СуперЭВМ

2.2.2.Большие ЭВМ

МалыеЭВМ

МикроЭВМ

2.2.5.Серверы.

2.3.Заключение

2.1.Классификация ЭВМ.

2.1.1.Классификация ЭВМ по принципу действия, компьютер – комплекс техническихсредств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессерешения вычислительных и информационных задач.

Попринципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса:аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).

Критериемделения вычислительных машин на эти три класса являются форма представленияинформации, с которой они работают.

ЦВМ– вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленнойв дискретной, а точнее, в цифровой форме.

АВМ- вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией,представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывногоряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрическогонапряжения).

ГВМ– вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией,представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себедостоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задачуправления сложными быстродействующими техническими комплексами.

Аналоговыевычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программированиезадач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задачизменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой(больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительнаяпогрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи,содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.

Наиболееширокое распространение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретнойинформации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемыепросто электронными вычислительными машинами.

2.1.2.Классификация ЭВМ по этапам создания. По этапам создания и используемойэлементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

Первоепоколение, 50-е годы; ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

Второепоколение, 60-е годы; ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах(транзисторах).

Третьепоколение, 70-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой исредней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе).

Четвертоепоколение, 80-е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах –микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном

Пятоепоколение, 90-е годы; ЭВМ с многими десятками параллельно работающихмикропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМна сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой,одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

Шестоеи последующие поколения; оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом инейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч)несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейтронных биологическихсистем.

Каждоеследующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предыдущими существенно лучшиехарактеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающихустройств увеличивается, как правило, больше чем на порядок.

2.1.3.Классификация ЭВМ по назначению. По назначению ЭВМ можно разделить на тригруппы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные испециализированные.

УниверсальныеЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач:экономических, математических, информационных и других задач, отличающихсясложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широкоиспользуются в вычислительных центрах коллективного пользования и в другихмощных вычислительных комплексах.

Характернымичертами универсальных ЭВМ является:

высокаяпроизводительность;

разнообразиеформ обрабатываемых данных: двоичных, десятиричных, символьных, при большомдиапазоне их изменения и высокой степени их представления;

обширнаяноменклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так испециальных;

большаяемкость оперативной памяти;

развитаяорганизация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключениеразнообразных видов внешних устройств.

Проблемно-ориентированныеЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, суправлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкойотносительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительнонесложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальнымиЭВМ аппаратными и программными ресурсами.

Кпроблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможныеуправляющие вычислительные комплексы.

СпециализированныеЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строгоопределенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четкоспециализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость присохранении высокой производительности и надежности их работы.

Кспециализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессорыспециального назначения; адептеры и контроллеры, выполняющие логические функцииуправления отдельными несложными техническими устройствами согласования исопряжения работы узлов вычислительных систем.

2.1.4.Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям. По размерам ифункциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие, большие,малые, сверхмалые (микро ЭВМ).

Функциональныевозможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационныехарактеристики:

— быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемыхмашиной за единицу времени;

— разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;

— номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;

— номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения,обмена и ввода-вывода информации;

— типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ междусобой (внутримашинного интерфейса);

— способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнятьодновременно несколько программ (многопрограммность);

— типы и технико-эксплутационные характеристики операционных систем, используемыхв машине;

— наличие и функциональные возможности программного обеспечения;

— способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программнаясовместимость с другими типами ЭВМ);

— система и структура машинных команд;

— возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;

— эксплуатационная надежность ЭВМ;

— коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношениемвремени полезной работы и времени профилактики.

Историческипервыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь отэлектронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.Первая большая ЭВМ ЭНИАК была создана в 1946 году. Эта машина имела массу более50 т., быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную памятьемкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью 100 кв. м.

Производительностьбольших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозированияметеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделированияэкологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и созданиясуперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и внастоящее время.

Появлениев 70-х годах малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в областиэлектронной элементной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМдля ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управлениятехнологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле большихЭВМ.

Дальнейшиеуспехи в области элементной базы и архитектурных решений привели квозникновению супермини-ЭВМ – вычислительной машины, относящейся поархитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительностисравнимой с большой ЭВМ.

Изобретениев 1969 году микропроцессора привело к появлению в 70-х годах еще одного классаЭВМ – микроЭВМ. Именно наличие микропроцессора служило первоначальноопределяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всехбез исключения классах ЭВМ [1].

Можнопривести следующую классификацию микроЭВМ:

Универсальные

МногопользовательскиемикроЭВМ – это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами ифункционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работатьна них сразу нескольким пользователям.

Персональныекомпьютеры – однопользовательские микроЭВМ удовлетворяющие требованиямобщедоступности и универсальности применения

Специализированные

Рабочиестанции представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ,специализированные для выполнения определенного вида работ (графических,инженерных, издательских и др.)

Серверы– многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные дляобработки запросов от всех станций сети.

Конечно,вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощный современныйперсональный компьютер, оснащенные проблемно-ориентированным программным иаппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочаястанция, и как многопользовательная микроЭВМ, и как хороший сервер, но по своимхарактеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.

2.2.Основные виды ЭВМ.

2.2.1.СуперЭВМ. К СуперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины сбыстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду.

Типоваямодель суперЭВМ 2000 г. по прогнозу будет иметь следующие характеристики:

высокопараллельнаямногопроцессорная вычислительная система с быстродействием примерно 100000MFLOPS;

емкость:оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1 – 10 Тбайт (или 1000 Гбайт);

разрядность64; 128 бит.

ФирмаCray Research намерена в 2000 г. создать суперЭВМ производительностью 1 TFLOPS= 1000000 MFLOPS.

Создатьтакую высокопроизводительную ЭВМ по современной технологии на одноммикропроцессоре не представляется возможным в виду ограничения, обусловленногоконечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300000км/с), ибо время распространения сигнала на расстояние несколько миллиметров(линейный размер стороны микропроцессора) при быстродействии 100 млрд. оп/сстановится соизмеримым с временем выполнения одной операции. Поятому суперЭВМсоздаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем(МПВС).

ВысокопараллельныеМПВС имеют несколько разновидностей:

— магистральные (конвейерные) МПВС, в которых процессоры одновременно выполняютразные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных; по принятойклассификации такие МПВС относятся к системам с многократным потоком команд иоднократным потоком данных (МКОД или MISD)

— векторные МПВС, в которых все процессоры одновременно выполняют одну командунад различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных(ОКМД или SIMD).

— матричные МПВС, в которых микропроцессоры одновременно выполняют разныеоперации над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных (МКМДили MIMD).

ВсуперЭВМ используются все три варианта архитектуры МПВС:

— структура MIMD в классическом ее варианте (например, в суперкомпьютере BSPфирмы Burroughs

— параллельно-конвейерная модификация, иначе, MMISD, т.е. многопроцессорная MISD-архитектура (например, в суперкомпьютере «Эльбрус 3»).

— параллельно-векторная модификация, иначе, MSIMD, т.е. многопроцессорнаяSIMD-архитектура (например, в суперкомпьтере Cray 2).

Наибольшуюэффективность показала MSIMD-архитектура, поэтому в современных суперЭВМ чащевсего используется именно она (суперкомпьютеры фирм Cray, Fujistu, NEC, Hitachiи др.)

2.2.2.Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами (Mainframe). К мейнфреймамотносятся, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

производительностьне менее 10 MIPS;

основнуюпамять емкостью от 64 до 10000 MIPS;

внешнююпамять не менее 50 Гбайт;

многопользовательскийрежим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Основныенаправления эффективного применения мейнфреймов – это решениенаучно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетнойобработкой информации, работа с большими базами данных, управлениевычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление – использованиемейнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечаетсяспециалистами среди наиболее актуальных.

Родоначальникомсовременных больших ЭВМ, по стандартам которой в последние несколькодесятилетий развивались ЭВМ этого класса в большинстве стран мира, являетсяфирма IBM.

Средилучших современных разработок мейнфреймов за рубежом в первую очередь следуетотметить: американский IBM 390, IBM 4300, (4331, 4341, 4361, 4381), пришедшиена смену IBM 380 в 1979 году, и IBM ES/9000, созданные в 1990 году, а такжеяпонские компьютеры M 1800 фирмы Fujitsu.

2.2.3.Малые ЭВМ – надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающиенесколько более низкими по сравнению с мейнфреймами возможностями.

2.2.4.МикроЭВМ. Мини-ЭВМ (и наиболее мощные из них супермини-ЭВМ) обладают следующимихарактеристиками:

производительностьдо 100 MIPS;

емкостьосновной памяти – 4-512 Мбайт;

емкостьдисковой памяти — 2-100 Гбайт;

числоподдерживаемых пользователей – 16-512.

Всемодели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборовинтегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров. Основные ихособенности: широкий диапазон производительности в конкретных условияхприменения, аппаративная реализация большинства системных функций ввода-вывода информации,простая реализация микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скоростьобработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины.

Кдостоинствам мини-ЭВМ можно отнести: специфичную архитектуру с большоймодульностью, лучше, чем у мейнфреймов, соотношение производительность/цена,повышенная точность вычислений.

Мини-ЭВМориентированы на использование в качестве управляющих вычислительныхкомплексов. Традиционная для подобных комплексов широкая номенклатурапериферийных устройств дополняется блоками межпроцессорной связи, благодарячему обеспечивается реализация вычислительных систем с изменяемой структурой.

Нарядус использованием для управления технологическими процессами мини-ЭВМ успешноприменяется для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, всистемах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложныхобъектов, в системах искусственного интеллекта.

Персональныйкомпьютер для удовлетворения потребностям общедоступности и универсальности должениметь следующие характеристики:

малуюстоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

автономностьэксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

гибкостьархитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфереуправления, науки, образования, в быту;

«дружественность»операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающуювозможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки.

Зарубежом самыми распространенными моделями ПК в настоящее время являются IBM PCс микропроцессорами Pentium и Pentium Pro.

Персональныекомпьютеры можно классифицировать по ряду признаков. По поколениям ПК делятсяследующим образом:

ПК1-го поколения – используют 8-битные микропроцессоры;

ПК2-го поколения – используют 16-битные микропроцессоры;

ПК3-го поколения – используют 32-битные микропроцессоры;

ПК4-поколения – используют 64-битные микропроцессоры.

КлассификацияПК по конструктивным особенностям:

Стационарные.

Переносныекомпьютеры – быстроразвивающийся подкласс ПК. По прогнозу специалистов к 2001году более 81% пользователей будет использовать именно переносные машины.Большинство переносных компьютеров имеют автономное питание от аккумуляторов,но могут подключаться к сети.

Переносныекомпьютеры весьма разнообразны от громозких и тяжелых (до 15 кг) портативныхрабочих станций до миниатюрных электронных записных книжек массой около 100 г.Рассмотрим кратко некоторые типы переносных ПК:

Портативныерабочие станции – наиболее мощные и крупные переносные ПК. Они оформляютсячасто в виде чемодана. Их характеристики аналогичны характеристикамстационарных ПК – рабочих станций: мощные микропроцессоры, часто типа RISC, стактовой частотой до 300 МГц, оперативная память емкостью до 64 Мбайт,гигабайтные дисковые накопители, быстродействующие интерфейсы и мощныевидеоадаптеры с видеопамятью до 4 Мбайт. Этот тип ПК может эффективноиспользоваться для выездных презентаций, особенно при наличии средств мультимедиа,но может с успехом применяться и в стационарном варианте, позволяя экономитьместо на рабочем столе.

Портативные(наколенные) компьютеры типа «Lap Top» оформляются в виде небольшихчемоданчиков размером с «дипломат», их масса обычно в пределах 5-10 кг.Аппаратное и программное обеспечение позволяет им успешно конкурировать случшими стационарными ПК. В современных Lap Top часто используютсямикропроцессоры Pentium, Pentium Pro с большой тактовой частотой (до 200 МГц);оперативная память до 64 Мбайт; накопитель на жестком диске емкостью до 1200Мбайт, часто съемный, возможно использование CD-ROM и другого мультимедийногообеспечения.

Компьютеры-блокноты (Note Book и Sub Book) выполняют все функции настольных ПК.Конструктивно они оформлены в виде миниатюрного чемоданчика размером снебольшую книгу. По своим характеристикам во много совпадает с Lap Top,отличаясь от них лишь размерами и несколько меньшими объемами оперативной идисковой памяти. Вместо винчестера некоторые модели, особенно среди Sub NoteBook, имеют энергозависимую Flash – память емкостью 10 – 20 Мбайт. Многиемодели компьютеров – блокнотов имеют модемы для подключения к каналу связи исоответственно к вычислительной сети.

Карманныекомпьютеры (Palm Top) имеют массу около 300 г; типичные размеры в сложенномсостоянии 150*80*25* мм. Это полноправные ПК, имеющие микропроцессор,оперативную и постоянную память, обычно монохромный житкокристалическийдисплей, портативную клавиатуру портразъем для подключения в целях обменаинформацией к стационарному ПК.

Электронныесекретари (PDA или Hand Help) имеют формат карманного компьютера, но болееширокие функциональные возможности, нежели Palm Top (в частности: аппаратное ивстроенное программное обеспечение, ориентированное на организацию электронныхсправочников, хранящих имена, адреса и номера телефонов, информацию ораспорядке дня и встречах, списки текущих дел, записи расходов и т.п.),встроенные текстовые, а иногда и графические редакторы, электронные таблицы.

БольшинствоPDA имеют модемы и могут обмениваться информацией с другими ПК, а приподключении к вычислительной сети могут получать и отправлять электронную почтуи факсы. Некоторые из них имеют даже автоматические номеронабиратели. Новейшиемодели PDA для дистанционного бесперебойного обмена информацией с другимикомпьютерами оборудованы радиомодемами и инфракрасными портами.

Электронныезаписные книжки (organizer) относятся к «легчайшей категории» портативныхкомпьютеров (к этой категории кроме них относятся калькуляторы, электронные переводчикии др.); масса их не превышает 200 г. Органайзеры пользователем непрограммируются, но содержат вместительную память, в которую можно записатьнеобходимую информацию и отредактировать ее с помощью встроенного текстовогоредактора; в памяти можно хранить деловые письма, тексты соглашений контрактов,распорядок дня и деловых встреч. В органайзер встроен таймер, которыйнапоминает звуком о деле в заданное время. Есть защита информации отнесанкционированного доступа, обычно по паролю.

2.2.5.Серверы. Особую интенсивно развивающуюся группу ЭВМ образуютмногопользовательские компьютеры, используемые в вычислительных сетях –серверы. Серверы обычно относят к микроЭВМ, но по своим характеристикам мощныесерверы скорее можно отнести к малым ЭВМ и даже к мэйнфреймам, а суперсерверыприближаются к суперЭВМ.

Сервер– выделенный для обработки запросов от всех станций вычислительной сетикомпьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам(вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам,факсам и др.).

Серверыв сети часто специализируются. Специализированные серверы используются дляустранения наиболее «узких» мест в работе сети: создание и управление базамиданных и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи иэлектронной почты, управление многопользовательскими терминалами.

2.3.Заключение.

Главнойтенденцией развития вычислительной техники в настоящее время являетсядальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход ототдельных машин к их системам – вычислительным системам и комплексамразнообразных конфигураций и широким диапазоном функциональных возможностей ихарактеристик. Наиболее перспективные, создаваемые на основе персональных ЭВМ,территориально распределенные многомашинные вычислительные системы –вычислительные сети – ориентируются не столько на вычислительную обработкуинформации, сколько на коммуникационные информационные услуги: электроннуюпочту, системы телеконференций и информационно-справочные системы.

Список литературы

А.П.Пятибратов, А.С. Касаткин, Р.В. Можаров. «ЭВМ, МИНИ – ЭВМ и микропроцессорнаятехника в учебном процессе». – М: Изд-во МГУ, 1997

А.П.Пятибратов, А.С. Касаткин, Р.В. Можаров. «Электронно-вычислительные машины вуправлении». – СПб.: «Питер», 1997

В.Э.Фигурнов. IBM PC для пользователя. / Издание 7-е. М. ИНФРА 1997г

А.Н.Салтовский, Ю.А. Первин. Как работает ЭВМ: серия Мир знаний. / М. Просвещение1986

А.Г.Кушниренко, Г.В. Лебедев, Р.А. Сворень. Основы информатики и вычислительной техники./ М. Просвещение 1991

ДжорджейнР. Справочник по ЕС ЭВМ. М -: Финансы и статистика, 1998

Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.monax.ru/