Классификация вычислительных машин

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Многообразие выпускаемых моделей ЭВМ, их функциональная, конструктивная сложность, различная производительность, мощность и соответственно различные сферы применения порождают большое количество признаков, по которым можно классифицировать компьютеры. Приведем классификацию ЭВМ по некоторым наиболее распространенным принципам.

a) по форме представления данных вычислительные машины делятся на три больших класса:

1) аналоговые АВМ);

2) цифровые ЦВМ);

3) гибридные ГВМ).

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают (рисунок 1.2).

АВМ — аналоговые вычислительные машины или вычислительные машины непрерывного действия. Обрабатывают информацию, представленную в виде непрерывного ряда значений какой-либо физичес­кой величины, чаще всего электрического напряжения (рисунок 1.2 а).

Рисунок 1.2 −Формы представления информации в ЭВМ

а) аналоговая форма данных; в) цифровая (дискретная) форма данных.

ЦВМ — цифровые вычислительные машины или вычислительные машины дискретного действия. Обрабатывают данные, представленные в дискретной, а точнее в цифровой форме (рисунок 1.2 б).

ГВМ — гибридные вычислительные машины или вычислительные машины комбинированного действия. Обрабатывают информацию, представленную и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ.

Наибольшее распространение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации — электронные цифровые вычислительные машины (ЭВМ).

b) по этапам создания и виду базовых элементов ЭВМ условно делятся на поколения:

1) 1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

2) 2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

3) 3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных микросхемах* с малой и средней степенью интеграции (сотни или тысячи транзисторов в одном корпусе);

4) 4-е поколение, 80-90-е годы: ЭВМ, имеющие процессоры, выполненные на больших и сверхбольших интег­ральных схемах, которые содержат де­сятки миллионов активных элементов в одном кристалле;

5) 5-е поколение, настоящее время: компьютеры со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров. На базе таких компьютеров создают эффективные системы обработки знаний;

6) 6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой. Распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

c) по назначению компьютеры можно разделить на три группы:

1) универсальные (общего назначения);

2) проблемно - ориентированные;

3) специализированнее.

Универсальные компьютеры предназначены для решения разнообразных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

Характерными чертами универсальных компьютеров являются:

- высокая производительность;

- большая емкость оперативной памяти;

- развитая система устройств ввода-вывода информации.

Проблемно - ориентированные компьютеры предназначены для решения задач определенного типа или выполнения определенной группы функций. Например: управление технологическими объектами; регистрация информации, накопление и обработка относительно небольших объемов данных; выполнение расчетов по сравнительно несложным алгоритмам. Они обладают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами, аппаратными и программными ресурсами.

Специализированные компьютерыпредназначены для решения узкого круга задач или реализации строго определенной функции. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным компьютерам можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

d) по размерам, вычислительной мощности и функциональным возможностямкомпьютеры можно разделить на следующие классы:

1) сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ);

2) большие ЭВМ ;

3) малые ЭВМ;

4) сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ).

Функциональные возможностикомпьютеров обусловлены такими важнейшими технико-эксплуатационными характеристиками, как:

Ÿ быстродействие;

Ÿ разрядность и формы представления чисел;

Ÿ номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;

Ÿ номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения информации;

Ÿ типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой (тип интерфейса);

Ÿ способность компьютера одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ;

Ÿ типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных, систем, используемых в машине;

Ÿ наличие и функциональные возможности программного обеспечения;

Ÿ программная совместимость с другими типами компьютеров;

Ÿ система и структура машинных команд;

Ÿ возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети;

Ÿ эксплуатационная надежность компьютера.

Некоторые сравнительные параметры названных классов современных компьютеров показаны в таблице 1.1. Эти параметры очень быстро устаревают, так как технологии производства интегральных компонентов вычислительных систем совершенствуются очень стремительно.

Таблица 1.1−Сравнительные параметры современных компьютеров

Рассмотрим современное состояние некоторых классов компьютеров.