Классификация ЭВМ

Классифицировать ПК можно по нескольким критериям.

1. Поколения ЭВМ.Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.

Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10–20 тысяч операций в секунду. Примеры машин первого поколения – отечественные МЭСМ, БЭСМ, «Стрела», «Урал», М-20 (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Вычислительная машина «Стрела»

Второе поколение компьютерной техники - машины, сконструированные примерно в 1955–65 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. К ЭВМ второго поколения относятся: ЭВМ М-40, -50; «Минск»; БЭСМ-3 -4, -6; «Наири» и др. (рисунок 3.2)

Рисунок 3.2 - Вычислительная машина «Минск-22»

Машины третьего поколения созданы примерно после 60-x годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно и в нём участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда «поколение» начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.

Машины третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой, то есть программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения - семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. (рисунок 3.3). Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

Рисунок 3.3 - Вычислительная машина ЕС-1050

Четвёртое поколение - это поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных операционных систем и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1–64 Мбайт.

Для них характерны:

- применение персональных компьютеров;

- телекоммуникационная обработка данных;

- компьютерные сети;

- широкое применение систем управления базами данных;

- элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

2. По назначениюкомпьютеры можно подразделить:

-мэйнфреймы, или большие ЭВМ, - компьютеры, созданные для обработки больших объемов информации. Отличаются исклю­чительной надежностью, высоким быстродействием, очень боль­шой пропускной способностью каналов ввода-вывода. Большин­ство крупных корпораций, банков, зарубежных правительственных учреждений обрабатывают свои данные именно на таких компью­терах;

- суперЭВМ - многопроцессорные компьютеры с большой оперативной памятью (более 10 Гбайт), обладают высокой производительностью при выполнении математических операций. Предназначены для решения задач, требующих объемных вычислений. В основном их использу­ют военные, метеорологи, геологи и другие ученые. Часто суперкомпьютеры объединяют в кластерные структуры (рисунок 3.4);

Рисунок 3.4 - Суперкомпьютеры фирмы GRAY,
объединенные в кластеры

- мини-ЭВМ- компьютеры, занимающие промежуточное по­ложение между персональными компьютерами и мэйнфреймами. За рубежом они используются в большинстве крупных фирм, в университетах, правительственных учреждениях, центрах обработ­ки данных и т.д. как для тех задач, для которых производительно­сти персональных компьютеров недостаточно, так и для обеспече­ния централизованного хранения и обработки данных;

- персональные−для обслуживания одного рабочего места. Персональные компьютеры в свою очередь подразделяются на массовые (большинство существующих на рынке); портативные (обязательно наличие средств компьютерной связи); рабочие станции (высокие требования к устройствам хранения данных); развлекательные (высокие требования к средствам воспроизведения графики и звука).

3. По уровню специализациисуществует следующая классификация:

-универсальные,на базе которых собираются вычислительные системы произвольного характера (для работы с текстами, графикой, музыкой);

- специализированные предназначены для узкого круга задач (бортовые ПК судов, самолетов, космических аппаратов).

4. По типоразмерамкомпьютерыподразделяют:

- на настольные (весом более 5 кг);

- на портативные - ноутбуки, блокнотные (удобны при транспортировке, массой от 1 до 5 кг);

- на карманные имеют функции интеллектуальных записных книжек (массой менее 1 кг) (рисунок 3.5 );

- на наручные (рисунок 3.6);

Рисунок 3.5 - Карманный компьютер

Рисунок 3.6 - Наручный компьютер

- на книжные планшеты (компьютеры для чтения электронных книг);

- на web-планшеты (обеспечивают поиск и просмотр разнообразных по форме и содержанию информационных материалов) (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 - Web-планшет

5. По совместимости.Большинство современных компьютеров является IBM PC-со­вместимыми персональными компьютерами. При этом имеется в виду, что они совместимы с компьютером IBM PC, разработанным в 1981 году фирмой IBM. Слово «совместимость» означает как возможность исполнения на любой модели IBM-совместимого компьютера любой программы, написанной для этого типа компьютеров (программная совместимость), так и возможность независимого подключения к различным компьютерам IBM различных внешних устройств (аппаратная совместимость).

Персональные IBM PC-совместимые компьютеры являются наи­более широко используемыми, их мощность постоянно увеличива­ется, а область применения растет. Однако их возможности все же ограничены, и не всегда их применение оправдано.

Распространены также компьютеры Macintosh фирмы Apple. Компьютеры типа Macintosh - один из видов персональных ком­пьютеров, не совместимых с IBM PC. В середине и конце 80-х го­дов компьютеры Macintosh, разработанные и производимые фир­мой Apple, явились конкурентами IBM PC-совместимым компью­терам, так как обеспечивали наглядный графический интерфейс для работы с пользователем и были значительно проще в эксплуатации. Однако когда в 90-х годах для IBM PC были разработаны операционные системы с графическим интерфейсом семейства Windows, а также многочислен­ные программы, рассчитанные на них, преимущества Macintosh в значительной мере исчезли. Тем не менее компьютеры Macintosh остаются востребованными в издательском деле, образовании, со­здании мультимедиапрограмм и во многих других областях.