Obecné informace o počítačích a počítačových systémech. Mylná představa, že počítač a počítač jsou „dva velké rozdíly“

Osobní počítače. Rozdíly mezi počítači PC a počítači pro všeobecné a speciální účely

Rozdíly mezi počítači PC a počítači pro všeobecné a speciální účely. Struktura moderního stolního PC, která v podstatě kopíruje strukturu sálového počítače, se od druhého liší v široké škále konfigurací uzlů a periferních zařízení. Tato rozmanitost odráží implementaci principu otevřené architektury. Nejen firma, ale i sám uživatel si může v rámci možností základní desky PC vytvořit libovolnou konfiguraci PC potřebnou pro jeho účely.

PC se dále odlišují volbou centrálního procesoru, počtem a typy portů, což jsou protilehlé části konektorů, kterými se k PC připojují periferie - externí paměťová zařízení a různé technické prostředky vstupu a výstupu informací (monitor , myš, klávesnice atd.), přítomnost komponent audiovizuální konfigurace – zvukové a grafické karty, přítomnost bezdrátových ultrazvukových nebo infračervených komunikačních zařízení atd.

Pečlivé prozkoumání trhu moderních počítačů a periferií (výstavy, obchodní organizace atd.) ukazuje, že všechny počítače jsou vybaveny pokročilými zařízeními. RAM dosahuje stovek a tisíců megabajtů, externí paměť - desítky a stovky gigabajtů. Počítače jsou vybaveny výkonnými procesory (rychlost - od jednoho do tří nebo více gigahertzů), základními deskami s velkým počtem portů (více než deset), výkonnými grafickými a zvukovými kartami, síťovými kartami, modemy a faxmodemy atd. V základních deskách často jsou integrovány funkce video, zvukové a síťové karty, což snížením odpojitelných spojení uzlů PC zvyšuje spolehlivost jejího provozu.

Ve srovnání s PC z konce minulého století dosáhly PC prvních let nového tisíciletí z hlediska výkonu, míry miniaturizace a ergonomické dokonalosti (velikost, hmotnost, design) ukazatelů předpovídaných pro počítače páté generace. Přenosné počítače (notebooky) se začaly uplatňovat jako náhrada stolních počítačů. Průmysl vyrábí plnohodnotné grafické stanice ve formátu notebooků a také stolní počítače, ve kterých jsou všechny komponenty včetně monitoru integrovány v jedné jednotce, která zabírá stejný prostor jako notebook.

Konkrétní moderní grafická stanice ve formátu notebooku může mít velmi vysoké parametry a širokou škálu periferií: interní modem, bezdrátový port pro přístup k místní síti (a přes ni k internetu), vestavěnou videokameru, mikrofon a dva reproduktory. Sada portů umožňuje: připojit druhý monitor nebo místo něj televizi, dále externí mikrofon a reproduktory, tiskové zařízení, skener, externí fotoaparáty a videokamery, herní ovladače, druhou klávesnici a řada dalších zařízení, z nichž většina vybavuje grafickou stanici současně, a nikoli v režimu výměny. Když je toto PC nasyceno softwarovými aplikacemi, může být interpretováno nejen jako grafika, ale také multimediální, hudební stanice - pracovní stanice pro skladatele, designéra, plánovače atd.

V současné době jsou uživatelé vyzbrojeni velkokapacitní flash pamětí (až 1-2 GB), která nevyžaduje napájení. Zpočátku se tato paměť křemíkového čipu používala k nahrávání hudby v miniaturních MP3 přehrávačích. Na flash paměť (paměť Sony Memory Strick – až 80 minut hudby) se dnes nahrává nejen zvuk, ale také obrázky a texty. Je obsažen také v tiskárnách, digitálních videokamerách, fotoaparátech a mnoha dalších produktech s automatickými prvky.

Faktory, které určovaly masovou popularitu PC. Zvláštní roli počítačů při utváření a fungování moderní kultury obrazovek určuje jejich dostupnost široké veřejnosti, masová distribuce, dokonalost zařízení a rozmanitost modelů a softwaru. Hlavním důvodem masové popularity PC jsou samozřejmě tržní mechanismy kapitalistické ekonomiky. Určité vlastnosti návrhu PC a softwarové architektury však výrazně přispívají k jejich distribuci a zlepšování.

Omezíme se na dva konstrukční principy, které poprvé představila IBM při vytváření svých PC (1981), které zajistily masovou výrobu a distribuci PC.

Princip otevřené architektury, kdy IBM „prostě přenesla“ modularitu počítačového designu na PC, se stal silným hnacím motorem jejich vývoje a distribuce. Komponenty pro PC začalo vyvíjet mnoho firem, a ne jedna, jak tomu bývá u počítačů s uzavřenou (monolitickou) architekturou. Je možné kompletně sestavit PC jakoukoli společností a dokonce i individuálním uživatelem. Počítače jiných společností jsou dvakrát až třikrát levnější než počítače IBM. Modely PC v architektuře IBM dnes vyrábí mnoho společností. Tyto modely jsou plně kompatibilní s počítači IBM. Existuje termín: „IBM-kompatibilní počítače“.

Druhým principem použitým v logice vytváření softwarových aplikací byl princip „shora dolů“ kompatibility PC uzlů a PC samotného jako celku. Tento princip znamená, že každá následující verze (model) PC nebo jeho jednotlivé komponenty pouze přidává nové technické možnosti do PC. Nová schopnost „spouštět“ staré programy na nových verzích PC (ale ne naopak) byla také silným hnacím motorem jeho šíření.

Periferní zařízení PC. Patří sem technické prostředky pro vstup a výstup informací, externí paměťová zařízení a technické prostředky pro dálkové zpracování dat. Počítačové periferie se vyvíjejí extrémně rychle. Existuje v obrovském množství modelů a typů, které definují jak funkčnost PC, tak způsob, jakým uživatel komunikuje s PC přímo a na dálku.

Mezi zařízení pro vstup informací do PC patří klávesnice, myš, skener, mikrofon, herní ovladače, rekordéry, digitální fotoaparáty a videokamery, video a audio rekordéry s převodníkem analogového na digitální signál atd., připojené k PC kabely, které jsou stále více nahrazovány tzv. bezdrátovými připojeními na různých fyzických základech.

Hlavním zařízením pro zadávání informací do PC je klávesnice. Důležitá je ergonomie klávesnic vyráběných v několika modifikacích. Extrémně měkké klávesnice s plastovými kolíky byly nahrazeny klávesnicemi s cvaknutím, které zřetelně registruje stisk.

Existují dotykové klávesnice bez mechanických prvků, obvykle používané v průmyslu pro svou mimořádnou odolnost a pro nemožnost proniknutí cizích předmětů (sponky, cigaretový popel atd.) „mezi klávesy“ (místo kterých jsou podložky z dotykové fólie se používají).

Klávesnice obsahují různé počty kláves. Klávesnice XT má 83 kláves (někdy 85). Na klávesnici AT byla přidána klávesa „system poll“. MFII (Multifunkční) klávesnice má 102 kláves. Speciální klávesnice obsahují přídavná zařízení pro čtení čárových kódů, se zařízením pro výstup Braillových znaků pro nevidomé uživatele atd.

Dalším důležitým prostředkem pro zadávání informací do počítače je myš. Souřadnice kurzoru jsou přijímány z myši pomocí kabelu nebo bezdrátově z miniaturního rádiového vysílače nebo pomocí světelného paprsku optické myši. Pomocí levého tlačítka myši vyberete (kliknete) na objekt – ikonu nebo jiný – a „přetáhnete“ jej (bez uvolnění tlačítka) po obrazovce. Dvojité kliknutí aktivuje objekt - spustí příkaz nebo program symbolizovaný ikonou.

Joystick je herní ovladač, který se používá hlavně k ovládání počítačové hry. Obvykle jsou zde dva porty pro joysticky, pokud je PC orientováno jako herní.

Ke kreslení na obrazovku slouží grafický tablet a grafické pero (tužka). Aktivní souřadnicová mřížka je „pevně zapojena“ do tabletu, takže grafické pero, podobné myši, zobrazuje na obrazovce signál – kreslicí bod nebo jiný nástroj. Pro ovládání tabletu musí být do PC nahrán speciální program.

Digitální videokamera, jinak nazývaná webová kamera, je často zabudována do notebooků a používá se pro síťové videokonference. Kvalita obrazu z webové kamery stále ponechává mnoho přání.

Obraz v digitálním fotoaparátu je vnímán maticí fotosenzorů, která přenáší signály do paměti fotoaparátu. Tyto snímky lze poté zobrazit na obrazovce počítače nebo vytisknout offline na inkoustové fotografické tiskárně.

Skenery slouží k zadávání textů, fotografií a grafických obrázků, čárových kódů atd. do PC. Jiný typ vstupu se provádí z mezilehlého média s velkou flash pamětí - přenosný pevný disk, magnetická nebo optická CD; v tomto případě je vstupním zařízením disková jednotka.

Zařízení pro výstup informací z digitálního počítače zahrnují prostředky pro výstup alfanumerických dat, prostředky pro výstup grafiky a integrované prostředky. Od samého počátku vývoje výpočetní techniky - děrovací a tisková zařízení, plotry (plotry) mnoha typů, monitory (displeje), které jsou také prostředkem pro řízení vstupu dat (komunikační prostředky). Jehličkové tiskárny 70. a 80. let 20. století Ve většině případů byly digitální počítače nahrazeny počítači inkoustovými, ale i laserovými, založenými na principech elektrografie, podobně jako kopírka, jako je kopírka.

Monitory založené na katodové trubici začaly být intenzivně nahrazovány „tenkými“ modely displejů: LCD na bázi tekutých krystalů, PDP na bázi plazmových elementů, což výrazně zmenšuje rozměry a zvyšuje ergonomii stolních PC. Přenosné (notebooky), kapesní počítače a virtuální helmy jsou vybaveny LCD displeji. (PDP displeje se v nich nepoužívají kvůli vysoké spotřebě energie.)

Multimediální technologie. Multimediální (multimediální) technologie kombinuje text, grafiku, hudbu, řeč a pohyblivé obrázky do PC. Maloobchodní síť a firmy, které vyrábějí a montují PC, je pro své účely rozdělují na kancelářské, domácí a multimediální (centra). Ve světle rychlého růstu parametrů PC a jejich schopností, včetně integrace všech typů informačních prostředí (médií), ztrácí každé takové dělení smysl, protože všechny multimediální funkce jsou dostupné i pro levné PC.

Elektronický počítač je soubor hardwaru a softwaru určený k automatizaci přípravy a řešení uživatelských problémů. Uživatelem se rozumí osoba, v jejímž zájmu jsou údaje zpracovávány na počítači.

Struktura je soubor prvků a jejich spojení. Existují struktury technických, softwarových a hardwarově-softwarových nástrojů.

Architektura počítače je víceúrovňová hierarchie hardwaru a softwaru, ze které je sestaven počítač. Každá úroveň umožňuje vícenásobnou konstrukci a aplikaci. Konkrétní provedení úrovní určuje vlastnosti konstrukčního řešení počítače.

Různé kategorie počítačových specialistů se zabývají detailním architektonickým a konstrukčním návrhem počítače. Obvodoví inženýři navrhují jednotlivá technická zařízení a vyvíjejí metody pro jejich vzájemné propojení. Systémoví programátoři vytvářejí programy pro správu technických prostředků, interakci informací mezi úrovněmi a organizaci výpočetního procesu. Aplikační programátoři vyvíjejí softwarové balíčky vyšší úrovně, které zajišťují interakci uživatele s počítači a potřebné služby při řešení jejich problémů.

Struktura počítače je určena následující skupinou vlastností:

· technické a provozní vlastnosti počítače (rychlost a výkon, ukazatele spolehlivosti, spolehlivosti, přesnosti, kapacita RAM a externí paměti, celkové rozměry, náklady na hardware a software, provozní vlastnosti atd.);

· charakteristika a skladba funkčních modulů základní konfigurace počítače; možnost rozšíření skladby hardwaru a softwaru; možnost změny struktury;

· složení počítačového softwaru a služeb (operační systém nebo prostředí, aplikační softwarové balíky, nástroje pro automatizaci programování).

Mezi hlavní vlastnosti počítače patří:

Výkon Toto je počet příkazů provedených počítačem za jednu sekundu.

Porovnání výkonu různých typů počítačů neposkytuje spolehlivé odhady. Velmi často se místo výkonové charakteristiky používá přidružená výkonová charakteristika.

Výkon Jedná se o množství práce vykonané počítačem za jednotku času.

Platí také relativní výkonnostní charakteristiky. Pro hodnocení procesorů Intel navrhl test nazvaný iCOMP index (Intel Comparative Microprocessor Performance). Při jeho určování se berou v úvahu čtyři hlavní aspekty výkonu: práce s celými čísly, pohyblivá řádová čárka, grafika a video. Data mají 16bitové a 32bitové zastoupení. Každý z osmi parametrů se účastní výpočtu svým vlastním váhovým koeficientem, určeným průměrným poměrem mezi těmito operacemi v reálných úlohách. Podle indexu iCOMP PM má Pentium 100 hodnotu 810 a Pentium 133-1000.

Skladovací kapacita. Kapacita paměti se měří počtem strukturních jednotek informací, které mohou být současně v paměti. Tento indikátor umožňuje určit, jakou sadu programů a dat lze současně umístit do paměti.

Nejmenší strukturní jednotkou informace je bit- jedna binární číslice. Kapacita paměti se zpravidla měří ve větších měrných jednotkách – bajtech (bajt se rovná osmi bitům). Následující jednotky měření jsou 1 KB = 210 = 1024 bajtů, 1 MB = 210 KB = 220 bajtů, 1 GB = 210 MB = 220 KB = 230 bajtů.

Kapacita paměti s náhodným přístupem (RAM) a kapacita externí paměti (VRAM) jsou charakterizovány samostatně. Tento indikátor je velmi důležitý pro určení, které softwarové balíky a jejich aplikace lze ve stroji zpracovávat současně.

Spolehlivost Jedná se o schopnost počítače za určitých podmínek vykonávat požadované funkce v daném časovém období (norma ISO (International Standards Organization) 2382/14-78).

Vysoká spolehlivost počítače je zabudována do procesu jeho výroby. Použití velmi rozsáhlých integrovaných obvodů (VLSI) dramaticky snižuje počet použitých integrovaných obvodů, a tedy i počet jejich vzájemných propojení. Princip modulární konstrukce umožňuje snadnou kontrolu a sledování provozu všech zařízení, diagnostiku a odstraňování problémů.

Přesnost to je schopnost rozlišovat mezi téměř stejnými hodnotami (norma ISO - 2382/2-76).

Přesnost získávání výsledků zpracování je dána především bitovou kapacitou počítače a také strukturními jednotkami používanými k reprezentaci informace (byte, slovo, dvojité slovo).

Důvěryhodnost to je vlastnost informace, která má být správně vnímána.

Spolehlivost je charakterizována pravděpodobností získání bezchybných výsledků. Uvedenou úroveň spolehlivosti zajišťují hardwarové a softwarové ovládací nástroje samotného počítače. Metody sledování spolehlivosti jsou možné řešením referenčních úloh a opakováním výpočtů. Ve zvláště kritických případech se kontrolní rozhodnutí provádějí na jiných počítačích a výsledky se porovnávají.

Je možná následující klasifikace počítačů:

– počítač podle principu činnosti;

– Počítače podle fází vytvoření;

– počítač pro zamýšlený účel;

– Počítač ve velikosti a funkčnosti.

Klasifikace počítačů podle principu činnosti. Elektronický počítač, počítač, je soubor technických prostředků určených pro automatické zpracování informací v procesu řešení výpočetních a informačních problémů.

Na základě principu činnosti jsou počítače rozděleny do tří velkých tříd:

analogový (AVM),

digitální (DVM)

hybridní (HVM).

Kritériem pro rozdělení počítačů do těchto tří tříd je forma prezentace informací, se kterou pracují.

Digitální počítače (DCM) jsou diskrétní počítače, které pracují s informacemi prezentovanými v diskrétní, nebo spíše digitální formě.

Analogové počítače (AVM) jsou spojité počítače, které pracují s informacemi prezentovanými ve spojité (analogové) formě, tzn. ve formě souvislé řady hodnot libovolné fyzikální veličiny (nejčastěji elektrického napětí). Stroje AVM jsou velmi jednoduché a snadno se používají; programování problémů pro jejich řešení zpravidla není pracné; rychlost řešení problémů se liší na žádost operátora a může být nastavena na požadovanou hodnotu (více než u digitálního počítače), ale přesnost řešení problémů je velmi nízká (relativní chyba 2–5 %) , je nejúčinnější řešit matematické problémy obsahující diferenciální rovnice, které nevyžadují složitou logiku.

Hybridní počítače (HCM) jsou počítače kombinované akce, které pracují s informacemi prezentovanými v digitální i analogové podobě; spojují výhody AVM a TsVM. GVM je vhodné použít k řešení problémů řízení složitých vysokorychlostních technických komplexů.

Nejpoužívanějšími digitálními počítači s elektrickou reprezentací diskrétní informace jsou elektronické digitální počítače, obvykle nazývané jednoduše elektronické počítače (počítače), bez zmínky o jejich digitální povaze.

Klasifikace počítačů podle fází vzniku. Podle fází tvorby a použité základny prvků se počítače běžně dělí do generací:

1. generace, 50. léta: Počítače na bázi elektronových elektronek;

2. generace, 60. léta: Počítače založené na diskrétních polovodičových součástkách (tranzistory);

3. generace, 70. léta: Počítače na bázi polovodičových integrovaných obvodů s nízkým a středním stupněm integrace (stovky, tisíce tranzistorů v jednom pouzdře);

4. generace, 80. léta: Počítače založené na rozsáhlých a ultravelkých integrovaných obvodech-mikroprocesorech (desítky tisíc - miliony tranzistorů v jednom čipu);

5. generace, 90. léta: Počítače s mnoha desítkami paralelně pracujících mikroprocesorů, které umožňují budovat efektivní systémy zpracování znalostí; Počítače na vysoce komplexních mikroprocesorech s paralelní vektorovou strukturou, které současně provádějí desítky sekvenčních programových příkazů;

6. a následující generace: optoelektronické počítače s masivním paralelismem a neuronovou strukturou - s distribuovanou sítí velkého počtu (desítky tisíc) jednoduchých mikroprocesorů modelujících architekturu nervových biologických systémů.

Každá další generace počítačů má výrazně lepší vlastnosti ve srovnání s tou předchozí. Výkon počítačů a kapacita všech úložných zařízení se tak zvyšují zpravidla o více než řád.

Klasifikace počítačů podle účelu. Podle účelu lze počítače rozdělit do tří skupin:

- univerzální (univerzální),

– orientovaný na problém

– specializované.

Univerzální počítače jsou určeny k řešení široké škály technických problémů: ekonomických, matematických, informačních a dalších problémů vyznačujících se složitostí algoritmů a velkým objemem zpracovávaných dat. Jsou široce používány ve sdílených výpočetních centrech a dalších výkonných počítačových systémech.

Problémově orientované počítače slouží k řešení užšího okruhu problémů spojených zpravidla se správou technologických objektů; registrace, shromažďování a zpracování relativně malého množství dat; provádění výpočtů pomocí relativně jednoduchých algoritmů; mají omezené hardwarové a softwarové zdroje ve srovnání se sálovými počítači. Problémově orientované počítače zahrnují zejména všechny druhy řídicích počítačových systémů.

Specializované počítače se používají k řešení úzkého okruhu problémů nebo implementaci přesně definované skupiny funkcí. Takto úzká orientace počítačů umožňuje jednoznačně ozvláštnit jejich strukturu, výrazně snížit jejich složitost a cenu při zachování vysoké produktivity a spolehlivosti jejich provozu. Mezi specializované počítače patří například programovatelné mikroprocesory pro speciální účely; adaptéry a ovladače, které plní logické funkce pro řízení jednotlivých jednoduchých technických zařízení, jednotek a procesů, zařízení pro koordinaci a propojování provozu uzlů počítačových systémů.

Klasifikace počítačů podle velikosti a funkčnosti. Podle velikosti a funkčnosti lze počítače rozdělit na:

· extra velké (superpočítače),

· velký (hlavní počítač),

· ultra-malé (mikropočítače).

Osobní počítače lze klasifikovat podle standardní velikosti. Existují tedy stolní (desktop), přenosné (notebook), kapesní (palmtop) modely. V poslední době se objevila zařízení, která kombinují možnosti kapesních osobních počítačů a mobilních komunikačních zařízení. V angličtině se jim říká PDA, Personal Digital Assistant. Využitím skutečnosti, že jim dosud nebylo přiděleno žádné jméno v ruském jazyce, je lze nazvat mobilními výpočetními zařízeními (MCD).

Stolní modely jsou nejrozšířenější. Jsou součástí pracoviště. Tyto modely lze snadno překonfigurovat jednoduchým připojením dalších externích zařízení nebo instalací dalších interních komponent. Dostatečné rozměry stolního pouzdra umožňují provádět většinu takových prací bez zapojení specialistů, což vám umožňuje optimálně nakonfigurovat počítačový systém tak, aby přesně řešil úkoly, pro které byl zakoupen.

Přenosné modely jsou vhodné pro přepravu. Používají je podnikatelé, obchodníci, vedoucí podniků a organizací, kteří tráví hodně času na služebních cestách a stěhování. Můžete pracovat s přenosným počítačem, když nemáte stůl. Zvláštní přitažlivost přenosných počítačů spočívá v tom, že je lze použít jako prostředek komunikace. Připojením takového počítače k ​​telefonní síti můžete navázat výměnu dat mezi ním a centrálním počítačem vaší organizace z libovolné geografické polohy. Tímto způsobem se vyměňují zprávy, předávají se příkazy a pokyny, přijímají se obchodní údaje, zprávy a zprávy. Přenosné počítače nejsou příliš vhodné pro použití na pracovišti, ale lze je připojit ke stolním počítačům používaným trvale.

Kapesní modely plní funkce „chytrých notebooků“. Umožňují ukládat provozní data a získat k nim rychlý přístup. Některé kapesní modely mají pevně připojený software, který usnadňuje přímé ovládání, ale snižuje flexibilitu při výběru aplikačních programů,

Mobilní výpočetní zařízení kombinují funkce kapesních počítačů a mobilních komunikačních zařízení (celulárních radiotelefonů). Jejich charakteristickým rysem je schopnost mobilní práce s internetem a v blízké budoucnosti i možnost příjmu televizního vysílání. MVU je navíc vybavena infračervenými komunikačními prostředky, díky kterým si tato ruční zařízení mohou vyměňovat data se stolními počítači a mezi sebou navzájem.

Víceuživatelské mikropočítače jsou výkonné mikropočítače vybavené několika video terminály a pracující v režimu sdílení času, což umožňuje efektivně pracovat na nich více uživatelům najednou.

Osobní počítače (PC) jsou jednouživatelské mikropočítače, které splňují požadavky obecné dostupnosti a univerzálnosti použití.

Pracovní stanice jsou jednouživatelské výkonné mikropočítače specializované na vykonávání určitého druhu práce (grafika, strojírenství, publikování atd.).

Servery jsou výkonné víceuživatelské mikropočítače v počítačových sítích určené ke zpracování požadavků ze všech síťových stanic.

Výše uvedená klasifikace je samozřejmě velmi podmíněná, protože výkonný moderní počítač vybavený problémově orientovaným softwarem a hardwarem lze použít jako plnohodnotnou pracovní stanici, jako víceuživatelský mikropočítač a jako dobrý server, jeho vlastnosti téměř není horší než malé počítače.

Klasifikace podle úrovně specializace. Podle úrovně specializace se počítače dělí na univerzální a specializované. Na základě univerzálních počítačů je možné sestavit počítačové systémy libovolného složení (složení počítačového systému se nazývá konfigurace). Stejný osobní počítač lze například použít pro práci s texty, hudbou, grafikou, fotografiemi a video materiály.

Specializované počítače jsou navrženy tak, aby řešily konkrétní rozsah problémů. Mezi takové počítače patří například palubní počítače automobilů, lodí, letadel a kosmických lodí. Specializované jsou také počítače integrované do domácích spotřebičů, jako jsou pračky, mikrovlnné trouby a videorekordéry. Palubní počítače řídí orientační a navigační pomůcky, monitorují stav palubních systémů, provádějí některé automatické řídicí a komunikační funkce a také většinu funkcí pro optimalizaci provozních parametrů systémů objektu (například optimalizace spotřeby paliva objektu v závislosti na konkrétních jízdních podmínkách). Specializované minipočítače zaměřené na práci s grafikou se nazývají grafické stanice. Používají se při přípravě filmů a videí, ale i reklamních produktů. Specializované počítače, které spojují podnikové počítače do jedné sítě, se nazývají souborové servery. Počítače, které zajišťují přenos informací mezi různými účastníky celosvětové počítačové sítě, se nazývají síťové servery.

V mnoha případech běžné počítače pro všeobecné použití zvládnou úkoly specializovaných počítačových systémů, ale má se za to, že použití specializovaných systémů je stále efektivnější. Kritériem pro hodnocení účinnosti je poměr produktivity zařízení k jeho ceně.

Klasifikace podle kompatibility. Na světě existuje mnoho různých typů a typů počítačů. Vyrábějí je různí výrobci, skládají se z různých dílů a pracují s různými programy. V tomto případě se velmi důležitou otázkou stává vzájemná kompatibilita různých počítačů. Kompatibilita určuje zaměnitelnost součástí a zařízení určených pro různé počítače, schopnost přenášet programy z jednoho počítače do druhého a schopnost různých typů počítačů spolupracovat se stejnými daty.

Hardwarová kompatibilita. Na základě hardwarové kompatibility se rozlišují tzv. hardwarové platformy. V oblasti osobních počítačů jsou dnes dvě nejpoužívanější hardwarové platformy IBM PC a Apple Macintosh. Kromě nich existují další platformy, jejichž prevalence je omezena na určité regiony nebo určitá odvětví. Počítače patřící ke stejné hardwarové platformě zvyšují kompatibilitu mezi nimi, zatímco příslušnost k různým platformám kompatibilitu snižuje.

Kromě hardwarové kompatibility existují další typy kompatibility: kompatibilita na úrovni operačního systému, kompatibilita softwaru, kompatibilita na úrovni dat.

Rozdělení podle typu použitého procesoru. Procesor je hlavní součástí každého počítače. V elektronických počítačích je to speciální jednotka a v osobních počítačích je to speciální čip, který provádí všechny výpočty. I když počítače patří ke stejné hardwarové platformě, mohou se lišit v typu procesoru, který používají. Typ použitého procesoru z velké části (i když ne zcela) charakterizuje technické vlastnosti počítače.

Klasifikace podle účelu je jednou z prvních metod klasifikace. Souvisí to s tím, jak je počítač používán. Podle tohoto principu existují hlavní počítače (elektronické počítače), minipočítače, mikropočítače a osobní počítače, které se zase dělí na hromadné, obchodní, přenosné, zábavní a pracovní stanice.

Sálové počítače - uh Jedná se o nejvýkonnější počítače. Používají se k obsluze velmi velkých organizací a dokonce celých sektorů národního hospodářství. V zahraničí se počítačům této třídy říká sálové počítače ( sálový počítač). V Rusku jim byl přiřazen termín sálové počítače. Personál údržby velkého počítače tvoří až mnoho desítek lidí. Na základě takových superpočítačů vznikají výpočetní centra, která zahrnují několik oddělení nebo skupin.

První sálový počítač ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) vznikl v roce 1946 (v roce 1996 se slavilo 50. výročí vzniku prvního počítače). Tento stroj měl hmotnost více než 50 tun, rychlost několik set operací za sekundu a kapacitu RAM 20 čísel; obsadil obrovskou halu o rozloze cca 100 m2.

Výkon velkých počítačů se ukázal jako nedostatečný pro řadu úkolů: předpověď počasí, řízení složitých obranných systémů, modelování systémů prostředí atd. To byl předpoklad pro vývoj a vznik superpočítačů, nejvýkonnějších výpočetních systémů, které se v současné době aktivně rozvíjejí.

Hlavními oblastmi efektivního využití sálových počítačů jsou řešení vědeckých a technických problémů, práce v počítačových systémech s dávkovým zpracováním informací, práce s rozsáhlými databázemi, správa počítačových sítí a jejich zdrojů. Poslední směr – využití sálových počítačů jako serverů velkých počítačových sítí – je odborníky často označován jako jeden z nejdůležitějších.

Vzhled v 70. letech. malé počítače je dáno jednak pokrokem v oblasti elektronických součástek a jednak redundancí velkých počítačových zdrojů pro řadu aplikací. K řízení technologických procesů se nejčastěji používají malé počítače. Jsou kompaktnější a mnohem levnější než velké počítače.

Další pokroky v oblasti elementové základny a architektonických řešení vedly ke vzniku supermini počítače – počítače, který architekturou, velikostí a cenou patří do třídy malých počítačů, ale výkonem je srovnatelný s velkým počítačem.

Vynález mikroprocesoru (MP) v roce 1969 vedl ke vzniku v 70. letech. Další třídou počítačů jsou mikropočítače.

CPU

Rýže. Struktura moderního výpočetního centra založeného na sálovém počítači

Klasifikace mikropočítačů:

univerzální (pro více uživatelů, pro jednoho uživatele (osobní))

· specializované (víceuživatelské (servery), jednouživatelské (pracovní stanice))

Byla to přítomnost MP, která zpočátku sloužila jako definující rys mikropočítače. Nyní se mikroprocesory používají ve všech třídách počítačů bez výjimky.

Funkčnost počítače určuje nejdůležitější technické a provozní vlastnosti:

· výkon, měřený průměrným počtem operací provedených strojem za jednotku času;

· bitová hloubka a formy reprezentace čísel, se kterými počítač pracuje;

· nomenklatura, kapacita a výkon všech úložných zařízení;

· názvosloví a technické a ekonomické charakteristiky externích zařízení pro ukládání, výměnu a vstup/výstup informací;

· typy a kapacita komunikačních zařízení a vzájemné propojení počítačových uzlů (intra-machine interface);

· schopnost počítače pracovat současně s několika uživateli a spouštět několik programů současně (multiprogramování);

· typy a technické a provozní charakteristiky operačních systémů používaných ve stroji;

Dostupnost a funkčnost softwaru;

· schopnost spouštět programy napsané pro jiné typy počítačů (softwarová kompatibilita s jinými typy počítačů);

· systém a struktura strojových příkazů;

· schopnost připojení ke komunikačním kanálům a počítačové síti;

· provozní spolehlivost počítače;

· koeficient užitečného využití počítače v čase, určený poměrem užitečné pracovní doby a doby údržby

Mezi superpočítače patří výkonné víceprocesorové počítače s rychlostí stovek milionů – desítek miliard operací za sekundu.

Navzdory rozšířenému používání osobních počítačů význam sálových počítačů neklesá. Vzhledem k vysokým nákladům na jejich údržbu je při provozu velkých počítačů zvykem plánovat a zohledňovat každou minutu. Pro úsporu provozního času na velkých počítačích jsou operace vstupu, výstupu a přípravy primárních dat prováděny pomocí osobního vybavení. Připravená data se přenesou do sálového počítače, kde se provádějí operace nejnáročnější na zdroje.

Centrální procesor je hlavní jednotkou počítače, ve které přímo probíhá zpracování dat a výpočet výsledků. Centrální procesor se obvykle skládá z několika racků a je umístěn v samostatné místnosti, kde jsou splněny zvýšené požadavky na teplotu, vlhkost, ochranu před elektromagnetickým rušením, prachem a kouřem.

Skupina systémového programování se zabývá vývojem, laděním a implementací softwaru nezbytného pro fungování samotného počítačového systému. Pracovníci v této skupině se nazývají systémoví programátoři. Musí mít dobré znalosti o technické struktuře všech počítačových komponent, protože jejich programy jsou určeny především k ovládání fyzických zařízení. Systémové programy zajišťují interakci programů vyšší úrovně s hardwarem, to znamená, že skupina systémového programování poskytuje hardwarově-softwarové rozhraní počítačového systému.

Skupina Application Programming vytváří programy pro provádění specifických operací s daty. Pracovníci v této skupině se nazývají aplikační programátoři. Na rozdíl od systémových programátorů nepotřebují znát technickou strukturu počítačových komponent, protože jejich programy nepracují se zařízeními, ale s programy připravenými systémovými programátory. Na druhou stranu uživatelé, tedy konkrétní vykonavatelé práce, se svými programy pracují. Můžeme tedy říci, že skupina pro programování aplikací poskytuje uživatelské rozhraní počítačového systému.

Skupina pro přípravu dat připravuje data, která budou zpracována programy vytvořenými aplikačními programátory. Zaměstnanci této skupiny v mnoha případech zadávají data sami pomocí klávesnice, ale mohou také převádět hotová data z jednoho typu na druhý. Mohou například dostávat ilustrace nakreslené umělci na papír a převádět je do elektronické podoby pomocí speciálních zařízení zvaných skenery.

Skupina technické podpory zodpovídá za údržbu celého počítačového systému, opravy a nastavování zařízení a také připojování nových zařízení nezbytných pro chod ostatních oddělení.

Skupina informační podpory poskytuje technické informace všem ostatním divizím výpočetního střediska na jejich žádost. Stejná skupina vytváří a ukládá archivy dříve vyvinutých programů a nashromážděných dat. Takové archivy se nazývají programové knihovny nebo databanky.

Oddělení doručování dat přijímá data z centrálního procesoru a převádí je do podoby vhodné pro zákazníka. Zde se informace tisknou na tiskových zařízeních (tiskárnách) nebo se zobrazují na obrazovkách displeje.

Velké počítače se vyznačují vysokými náklady na vybavení a údržbu, takže provoz takových superpočítačů je organizován v nepřetržitém cyklu. Nejnáročnější a časově nejnáročnější výpočty jsou naplánovány na noční hodiny, kdy je počet pracovníků údržby minimální. Během dne počítač vykonává méně pracné, ale četnější úkoly. Zároveň pro zvýšení efektivity počítač pracuje současně s několika úkoly, a tedy s několika uživateli. Přechází z jedné úlohy na druhou a dělá to tak rychle a často, že každý uživatel nabude dojmu, že počítač pracuje pouze s ním. Toto rozdělení prostředků výpočetního systému se nazývá princip sdílení času.

Minipočítače – počítače této skupiny se liší od velkých počítačů zmenšenou velikostí a tím i nižším výkonem a cenou. Takové počítače používají velké podniky, vědecké instituce, banky a některé vysoké školy, které kombinují vzdělávací aktivity s vědeckými.

V průmyslových podnicích řídí výrobní procesy minipočítače, ale mohou kombinovat řízení výroby s dalšími úkoly. Ekonomům mohou pomoci například při sledování produktových nákladů, standardizačním specialistům při optimalizaci doby technologických operací, konstruktérům při automatizaci konstrukce obráběcích strojů, účetním oddělením při evidenci prvotních dokladů a přípravě pravidelných reportů pro finanční úřady. Pro organizaci práce s minipočítačem je také zapotřebí speciální počítačové centrum, i když ne tak početné jako u velkých počítačů.

Mikropočítač– počítače této třídy jsou dostupné mnoha podnikům. Organizace využívající mikropočítače obvykle nevytvářejí počítačová centra. K údržbě takového počítače potřebují pouze malou výpočetní laboratoř složenou z několika lidí. Personál výpočetní laboratoře nutně zahrnuje programátory, i když se přímo nepodílejí na vývoji programu. Potřebné systémové programy se obvykle kupují společně s počítačem a vývoj potřebných aplikačních programů se objednává větším výpočetním střediskům nebo specializovaným organizacím.

Programátoři počítačových laboratoří implementují zakoupený nebo objednaný software, dolaďují jej a konfigurují a koordinují jeho provoz s dalšími počítačovými programy a zařízeními. Přestože programátoři v této kategorii nevyvíjejí systémové a aplikační programy, mohou v nich provádět změny, vytvářet nebo měnit jednotlivé fragmenty. To vyžaduje vysokou kvalifikaci a univerzální znalosti. Programátoři obsluhující mikropočítače často kombinují kvality systémových a aplikačních programátorů zároveň.

Přes relativně nízký výkon ve srovnání s velkými počítači se mikropočítače používají i ve velkých výpočetních střediscích. Tam jsou jim svěřeny pomocné operace, pro které nemá smysl používat drahé superpočítače.

Osobní počítače (PC)– tato kategorie počítačů prošla za posledních dvacet let obzvlášť prudkým vývojem. Již z názvu je zřejmé, že takový počítač je určen pro obsluhu jedné pracovní stanice. S osobním počítačem pracuje zpravidla jedna osoba. Navzdory své malé velikosti a relativně nízké ceně mají moderní osobní počítače značnou produktivitu. Mnoho moderních osobních počítačů je lepších než sálové počítače ze 70. let, minipočítače z 80. let a mikropočítače z první poloviny 90. let. Osobní počítač ( Osobní počítač, RS) je docela schopný uspokojit většinu potřeb malých podniků a jednotlivců.

Aby osobní počítač splnil požadavky obecné dostupnosti a univerzálnosti, musí mít následující vlastnosti:

· nízké náklady, v dosahu jednotlivého kupujícího;

· autonomie provozu bez zvláštních požadavků na podmínky prostředí;

· flexibilita architektury zajišťující její adaptabilitu na různé aplikace v oblasti managementu, vědy, vzdělávání a každodenního života;

· „přívětivost“ operačního systému a dalšího softwaru, která umožňuje uživateli pracovat s ním bez speciálního odborného školení;

· vysoká provozní spolehlivost (více než 5000 hodin mezi poruchami).

V zahraničí jsou v současnosti nejrozšířenějšími modely počítačů IBM PC s mikroprocesory Pentium a Pentium Pro.

Domácí průmysl (země SNS) vyráběl DEC kompatibilní (interaktivní výpočetní DVK-1 - DVK-4 založený na Electronics MS-1201, Electronics 85, Electronics 32 atd.) a IBM PC kompatibilní (EC1840 - EC1842, EC1845, EC1849, ES1861, Iskra1030, Iskra 4816, Neuron I9.66 atd.) počítače. Nyní je naprostá většina domácích osobních počítačů sestavena z dovezených komponent a jsou kompatibilní s IBM PC.

Osobní počítače lze klasifikovat podle řady kritérií.

Podle generace se osobní počítače dělí takto:

· PC 1. generace - používají 8bitové mikroprocesory;

· PC 2. generace - používají 16bitové mikroprocesory;

· Počítače 3. generace – používají 32bitové mikroprocesory;

· Počítače 4. generace – používají 64bitové mikroprocesory.

· Počítače 5. generace – používají 128bitové mikroprocesory.

Osobní počítače se staly populární zejména po roce 1995 díky rychlému rozvoji internetu. Osobní počítač je dostačující k použití World Wide Web jako zdroje vědeckých, referenčních, vzdělávacích, kulturních a zábavních informací. Osobní počítače jsou také vhodným prostředkem pro automatizaci vzdělávacího procesu v jakémkoli oboru, prostředkem k organizaci distančního (korespondenčního) vzdělávání a prostředkem k organizaci volného času. Velkou měrou přispívají nejen k výrobě, ale i společenským vztahům. Často se používají k organizování domácích pracovních činností, což je zvláště důležité v podmínkách omezeného zaměstnání.

Donedávna byly modely osobních počítačů běžně považovány za dvě kategorie: domácí počítače a profesionální počítače. Spotřební modely měly obecně nižší výkon, ale věnovaly zvláštní péči tomu, aby zvládly barevnou grafiku a zvuk, které profesionální modely nepotřebovaly. V důsledku prudkého snížení nákladů na počítačové vybavení v posledních letech se hranice mezi profesionálními a domácími modely do značné míry setřely a dnes se jako modely pro domácnost často používají vysoce výkonné profesionální modely a profesionální modely jsou zase vybaveny zařízení pro reprodukci multimediálních informací, která byla dříve typická pro domácí zařízení. Pod pojmem multimédia se rozumí kombinace více typů dat v jednom dokumentu (textová, grafická, hudební a video data) nebo soubor zařízení pro reprodukci tohoto komplexu dat.

Od roku 1999 vstoupil v platnost mezinárodní certifikační standard, specifikace PC99, v oblasti osobních počítačů. Upravuje zásady klasifikace osobních počítačů a stanovuje minimální a doporučené požadavky pro jednotlivé kategorie. Nový standard zavádí následující kategorie osobních počítačů:

Spotřebitelské PC (hromadné PC);

Kancelářský PC (služební PC);

Mobilní počítač (přenosný počítač);

Pracovní stanice PC (pracovní stanice);

Entertaimemt PC (zábavní PC).

Podle specifikace PC99 spadá většina osobních počítačů v současnosti na trhu do kategorie mainstreamových PC. U podnikových PC jsou požadavky na nástroje pro reprodukci grafiky minimalizovány a vůbec nejsou kladeny požadavky na práci se zvukovými daty. U přenosných počítačů je povinné mít nástroje pro vytváření připojení pro vzdálený přístup, tedy nástroje počítačové komunikace. V kategorii pracovních stanic se zvýšily požadavky na zařízení pro ukládání dat a v kategorii zábavních počítačů na nástroje pro reprodukci grafiky a zvuku.

Na závěr tedy můžeme říci následující. V současné době existuje mnoho systémů a metod, principů a základů pro klasifikaci počítačů. Tento článek představuje nejběžnější klasifikace počítačů.

Počítače jsou tedy klasifikovány podle účelu (sálové počítače, minipočítače, mikropočítače, osobní počítače), podle úrovně specializace (univerzální a specializované), podle standardních velikostí (stolní, přenosné, kapesní, mobilní), podle kompatibility, podle typu použitého procesoru. atd. Mezi třídami počítačů nejsou jasné hranice. Jak se struktury a výrobní technologie zlepšují, objevují se nové třídy počítačů a výrazně se mění hranice stávajících tříd.

Nejstarší klasifikační metodou je klasifikace počítačů podle účelu.

Nejrozšířenějším typem počítačů jsou osobní počítače, rozdělené na hromadné, obchodní, přenosné, zábavní a pracovní stanice.

Rozdělení výpočetní techniky do generací je velmi podmíněná, volná klasifikace výpočetních systémů podle stupně rozvoje hardwaru a softwaru a také způsobů komunikace s počítačem.

Myšlenka dělení strojů na generace byla přivedena k životu tím, že během krátké historie svého vývoje prošla výpočetní technika velkým vývojem jak ve smyslu elementární základny (výbojky, tranzistory, mikroobvody atd.) , a ve smyslu změn v jeho struktuře, vznik nových schopností, rozšiřování rozsahu použití a charakteru použití.

Podle provozních podmínek se počítače dělí na dva typy: kancelářské (univerzální); speciální.

Kancelářské jsou navrženy tak, aby řešily širokou třídu problémů za běžných provozních podmínek.

Speciální počítače se používají k řešení užší třídy problémů nebo dokonce jednoho úkolu, který vyžaduje více řešení, a pracují za zvláštních provozních podmínek. Strojové zdroje vyhrazených počítačů jsou často omezené. Jejich úzká orientace však umožňuje realizovat danou třídu úloh nejefektivněji.

2. Encryptor, Decryptor

Šifrovač nebo kodér nazývané kombinační logické zařízení pro převod čísel z desítkové číselné soustavy na binární. Vstupům kodéru jsou postupně přiřazovány hodnoty desetinných čísel, takže aplikace aktivního logického signálu na jeden ze vstupů je kodérem vnímána jako aplikace odpovídajícího desetinného čísla. Tento signál je na výstupu kodéru převeden na binární kód. Podle toho, co bylo řečeno, pokud má kodér n výstupů, počet jeho vstupů by neměl být větší než 2 n. Kodér s 2 n vchody a n se nazývá výstupy kompletní. Pokud je počet vstupů kodéru menší 2 n, jmenuje se neúplný.

Uvažujme činnost kodéru na příkladu převodníku desítkových čísel od 0 do 9 na binární desítkový kód. Pravdivostní tabulka odpovídající tomuto případu má tvar

Protože počet vstupů tohoto zařízení je menší 2 n= 16, máme neúplný kodér. Použití tabulky pro Q 3 , Q 2 , Q 1 a Q 0 , můžete napsat následující výrazy:

Výsledný systém FAL charakterizuje činnost kodéru. Je uvedeno logické schéma zařízení odpovídající systému na obrázku níže.

Související informace.

Co je to počítač?

Počítač (angličtina počítač - počítač) - programovatelné elektronické výpočetní zařízení pro zpracování dat, přenos a ukládání informací. To znamená, že počítač je komplexem softwarově řízených elektronických zařízení.

termín " počítač"(nebo" osobní počítač") je synonymem pro zkratku " počítač"(elektronický počítač) nebo "PC" (osobní počítač). Po nástupu osobních počítačů (z anglického personal computer, PC) byl následně termín počítač prakticky vytlačen a nahrazen přejatým termínem „computer“, „PC“ nebo „PC“. Faktem je, že pokud označení „PC“ a „PC“ charakterizují počítač jako „jednouživatelský počítač pro všeobecné použití“, pak pojem „PC“ znamená přesně počítač kompatibilní s IBM PC.

Pomocí výpočtů je počítač schopen zpracovávat informace podle předem určeného algoritmu. Kromě toho je počítač pomocí softwaru schopen přijímat, ukládat a vyhledávat informace a odesílat informace na různé typy výstupních zařízení. Počítače dostaly svůj název podle své hlavní funkce – provádění výpočtů. V současné době se kromě přímých výpočetních funkcí používají počítače pro zpracování a správu informací a také hry.

Schéma návrhu počítače bylo navrženo slavným matematikem Johnem von Neumannem v roce 1946, jeho provozní principy byly do značné míry zachovány v moderních počítačích.

Za prvé, počítač podle von Neumannových zásad musí mít následující zařízení:

* Aritmetická logická jednotka (ALU), která provádí aritmetické a logické operace;
* řídicí zařízení (CU), které organizuje proces provádění programu;
* paměťové zařízení (paměť), neboli paměť pro ukládání programů a dat;
* externí zařízení pro vstup/výstup informací.

Paměť počítače se musí skládat z určitého počtu očíslovaných buněk, z nichž každá může obsahovat buď zpracovaná data, nebo instrukce programu. Všechny paměťové buňky musí být stejně snadno dostupné pro ostatní počítačová zařízení.

Kromě architektury počítače, Neumann navrhl základní principy logické struktury počítače.

Principy Johna von Neumanna:

1. Princip programového řízení (program se skládá ze sady příkazů, které jsou vykonávány procesorem jeden po druhém v určitém pořadí);

2. Princip homogenity paměti (programy a data jsou uloženy ve stejné paměti);

3. Princip adresování (hlavní paměť se skládá z očíslovaných buněk a libovolná buňka je procesoru kdykoliv k dispozici).

Počítače postavené na těchto principech se označují jako „von Neumannovy“ počítače. Dnes se jedná o drtivou většinu počítačů, včetně počítačů kompatibilních s IBM PC. Existují ale i počítačové systémy s jinou architekturou – například systémy pro paralelní výpočty.

Počítač je obvykle navržen na principu otevřené architektury:
* Popis principu činnosti PC a jeho konfigurace, která umožňuje sestavit PC z jednotlivých komponent a dílů;
* Přítomnost vnitřních rozšiřujících slotů v PC, do kterých může uživatel vkládat různá zařízení splňující daný standard.

Ve většině moderních počítačů je problém nejprve popsán ve formě, které rozumí, se všemi potřebnými informacemi reprezentovanými v binární formě (ve formě jedniček a nul), načež se kroky k jeho zpracování redukují na aplikaci jednoduchého algebra logiky. Protože prakticky veškerou matematiku lze zredukovat na provádění booleovských operací, lze k řešení většiny matematických problémů (a také většiny problémů se zpracováním informací, které lze snadno zredukovat na matematické) použít dostatečně rychlý elektronický počítač.

Výsledek dokončeného úkolu lze uživateli prezentovat pomocí různých informačních výstupních zařízení, jako jsou indikátory lampy, monitory, tiskárny, projektory atd.

Bylo zjištěno, že počítače stále nemohou vyřešit žádný matematický problém. Problémy, které nemohou vyřešit počítače, poprvé popsal anglický matematik Alan Turing.

Aplikace počítačů

První počítače byly vytvořeny přímo pro výpočetní techniku ​​(jak se odráží v názvech „počítač“ a „počítač“). Není náhodou, že prvním programovacím jazykem na vysoké úrovni byl Fortran, určený výhradně pro provádění matematických výpočtů.

Druhou hlavní aplikací byly databáze. Nejprve je potřebovaly vlády a banky. Databáze vyžadují složitější počítače s vyvinutými vstupně-výstupními systémy a systémy pro ukládání informací. Pro tyto účely byl vyvinut jazyk Cobol. Později se objevily DBMS (systémy pro správu databází) s vlastními programovacími jazyky.

Třetí aplikací bylo ovládání všech druhů zařízení. Zde vývoj postupoval od vysoce specializovaných zařízení (často analogových) k postupnému zavádění standardních počítačových systémů, na kterých byly provozovány řídicí programy. Kromě toho stále více a více vybavení začíná zahrnovat řídicí počítač.

A konečně, počítače se vyvinuly natolik, že se počítač stal hlavním informačním nástrojem v kanceláři i doma. To znamená, že nyní se téměř jakákoli práce s informacemi provádí prostřednictvím počítače - ať už jde o psaní nebo sledování filmů. To platí jak pro ukládání informací, tak pro jejich odesílání komunikačními kanály.

Moderní superpočítače slouží k simulaci složitých fyzikálních a biologických procesů – například jaderných reakcí nebo klimatických změn. Některé projekty jsou realizovány pomocí distribuovaných výpočtů, kde velké množství relativně slabých počítačů současně pracuje na malých částech společného problému a tvoří tak velmi výkonný počítač.

Nejsložitější a nejrozvinutější aplikací počítačů je umělá inteligence – využití počítačů k řešení problémů, kde neexistuje žádný jasně definovaný, víceméně jednoduchý algoritmus. Příklady takových úloh jsou hry, strojový překlad textu, expertní systémy.

Základní pojmy, definice a pojmy počítačů.

Počítač (počítač)- zařízení schopné provádět jasně definovanou sekvenci operací předepsanou programem.

Osobní počítač (PC) se obvykle zaměřuje na interaktivní interakci s 1 uživatelem a k interakci dochází prostřednictvím různých komunikačních médií – od alfanumerických a grafických dialogů pomocí displeje, klávesnice a myši až po zařízení pro virtuální realitu.

Když se použije zkratka PC (Personal Computer), znamená to PC kompatibilní s nejoblíbenější rodinou IBM PC a jejich klony. Počítač lze také používat společně: schopnosti mnoha počítačů v této rodině umožňují jejich použití jako servery v místních sítích. Kolokace PC server naznačuje zvýšené moc(rychlost výpočtu, množství RAM a externí paměti) a speciální design (prostorná skříň) počítače.

Souborový server je jádrem místní sítě. Na tomto počítači (obvykle vysoce výkonný minipočítač) běží operační systém a řídí tok dat v síti. K souborovému serveru jsou připojeny jednotlivé pracovní stanice a jakákoli sdílená periferní zařízení, jako jsou tiskárny.

Pracovní stanice– je běžné PC s vlastním OS. Na rozdíl od samostatného PC však pracovní stanice obsahuje síťovou kartu a je fyzicky připojena kabely k souborovému serveru. Navíc otrok na stanici běží speciální program (síťový shell), který jí umožňuje vyměňovat si informace se souborovým serverem, jinými pracovními stanicemi a dalšími síťovými zařízeními. Shell umožňuje pracovní stanici používat soubory a programy uložené na souborovém serveru stejně snadno jako ty na jejích vlastních discích.

Superpočítač– Počítače, které mají nejvyšší výkon a jsou určeny především pro řešení složitých vědeckých a technických problémů.

Univerzální počítač– Počítače navržené k řešení široké třídy problémů s přibližně stejnou technickou a ekonomickou účinností.

Minipočítač– Počítače vyvinuté na základě požadavku na minimalizaci nákladů a navržené k řešení poměrně jednoduchých problémů.

Mikropočítač– Počítače, jejichž centrální část je postavena na jednom nebo více mikroprocesorech a vyvinuta na základě požadavku minimalizace fyzického objemu.

Specializovaný počítač– Počítač s funkčními a konstrukčními prvky, které umožňují jeho použití k efektivnímu řešení omezené třídy problémů za určitých podmínek prostředí.

OS– soubor systémů programy určené k zajištění určité úrovně účinnosti systému zpracování informací prostřednictvím automatizovaného řízení jeho provozu a určitého souboru služeb poskytovaných uživateli.

CPU– funkční část počítače nebo systému zpracování informací určená k interpretaci programů.

Centrální procesorová jednotka (CPU)– procesor, který provádí tento výpočet. stroj nebo systém zpracování informací, hlavní funkce zpracování informací a řízení provozu ostatních částí počítače. stroje nebo systémy.

Architektura- to jsou nejobecnější zásady pro konstrukci počítače, implementaci softwarového řízení provozu a interakce jeho hlavních funkčních celků.

Hlavní vlastnosti počítače.

1) poměr cena/výkon 2) spolehlivost 3) odolnost proti chybám 3) rychlost 5) velikost paměti 6) přesnost výpočtu 7) příkazový systém 8) škálovatelnost; 9) kompatibilita softwaru 10) mobilita softwaru.

Výkon počítače určeno počtem operací provedených procesory za jednotku času a také množstvím paměti dostupné ve stroji a použité pro ukládání a zpracování informací.

Náklady na počítač závisí na velkém množství faktorů: rychlost, kapacita paměti, příkazový systém atd. Hlavní vliv na cenu má konkrétní konfigurace počítače a především externí zařízení obsažená v konečném složení stroje. Také software má významný vliv na cenu počítače.

Spolehlivost počítače– schopnost počítače zachovat si své vlastnosti za daných provozních podmínek po určitou dobu.

Tolerance chyb– vlastnost počítačového systému, která mu jako logickému stroji poskytuje schopnost pokračovat v činnostech specifikovaných programem poté, co dojde k poruše. Zavedení odolnosti proti chybám vyžaduje redundantní hardware a software. Oblasti související s prevencí poruch a odolností proti poruchám jsou hlavními oblastmi problému spolehlivosti.

Výkon počítače při pohledu z obou stran. Na jedné straně je charakterizován počtem elementárních operací (jakákoli jednoduchá operace jako sčítání, přenos, posun atd.) provedených procesorem za sekundu. Na druhou stranu rychlost počítače výrazně závisí na tom, jak je uspořádána jeho paměť. Čas potřebný k vyhledání potřebných informací v paměti výrazně ovlivňuje rychlost počítače.

Kapacita nebo kapacita paměti je určeno maximálním množstvím informací, které lze umístit do paměti počítače. Paměť počítače se dělí na interní a externí. Vnitřní paměť neboli paměť s náhodným přístupem se u různých typů strojů liší velikostí a je určena adresovacím systémem počítače. Kapacita externí paměti je díky blokové struktuře a konstrukcím vyměnitelných disků téměř neomezená.

Přesnost výpočtu závisí na počtu číslic použitých k reprezentaci jednoho čísla. Moderní počítače jsou vybaveny 32- nebo 64-bitovými mikroprocesory, což je dostatečné pro zajištění velmi vysoké přesnosti výpočtů v široké škále aplikací. Pokud to však nestačí, můžete použít dvojitou nebo trojitou mřížku výbojů.

Příkazový systém- toto je seznam příkazů, které je počítačový procesor schopen provést. Příkazový systém přesně určuje, jaké operace může procesor provádět, kolik operandů musí být v příkazu specifikováno a jaký typ (formát) má příkaz rozpoznat.

Škálovatelnost– schopnost zvýšit počet a výkon procesorů, množství paměti RAM a externí paměti a dalších zdrojů výpočetního systému. Škálovatelnost musí být zajištěna architekturou a designem počítače a také vhodnými softwarovými nástroji.

Koncepce kompatibility softwaru– schopnost spouštět stejné programy na různých počítačích se stejnými výsledky.

Mobilita softwaru– schopnost provozovat stejné softwarové systémy na různých hardwarových platformách.

Model prostředí otevřeného systému – výbor IEEE POSIX.

Počítač a mikroprocesor

Elektronický počítač (počítač) – jedná se o zařízení, které provádí operace se vstupem dat, zpracovává je podle programu a výsledky zpracování vydává ve formě vhodné pro lidské vnímání.

Počítač může obsahovat zařízení pro vstup informací (klávesnice, myš, ...), aritmeticko-logická jednotka (ALU), paměť s náhodným přístupem (RAM), řídicí zařízení (CU), výstupní zařízení (displej, tiskárna, ... ).

ALU přímo zpracovává data: sčítání dvou čísel, násobení jednoho čísla druhým, přenos informací z jednoho místa na druhé. Řídící jednotka koordinuje interakci všech počítačových zařízení. RAM je určena pro záznam, čtení a dočasné ukládání programů (při vypnutí počítače se informace v RAM vymažou), počátečních dat, průběžných a konečných výsledků. Přímý přístup k paměťovým prvkům. Všechny paměťové buňky jsou sloučeny do skupin po 8 bitech (1 byte) a každá taková skupina má adresu, na které k ní lze přistupovat.

První miniaturní počítač, umístěný v jednom velmi rozsáhlém integrovaném obvodu (VLSI) na křemíkovém čipu, byl vyvinut a uveden na trh v roce 1971 společností Intel (USA). Tento VLSI se jmenoval mikroprocesor (MP) typ i8008. Tento obvod obsahoval několik tisíc aktivních prvků (tranzistorů), které implementovaly obvodové schéma počítače (ALU, řídící jednotka, RAM).

Počet takových aktivních prvků v MP krystalu se nazývá jeho stupeň integrace. Spolu s hodinová frekvence, bitová hloubka A adresní prostor definují hlavní parametry MP.

Rychlost hodin MP charakterizuje jeho výkon. Je nastaven mikroobvodem zvaným generátor hodin. Moderní MP mají rychlost hodin až dva nebo více GigaHertz (GHz).

Bitová hloubka MP– počet současně zpracovaných MP bitů (8, 16, 32, 64 bitů). Čím vyšší je bitová hloubka MP, tím více informací dokáže zpracovat za jednotku času, tím vyšší je jeho účinnost.

Maximální množství paměti, které může MP zpracovat, se nazývá jeho adresní prostor. Adresový prostor je určen bitovou šířkou adresové sběrnice.

Dnes je zvykem rozdělovat poslance podle vlastností jejich architektury do následujících 4 skupin.RISC- Jedná se o vysokorychlostní MP s omezenou sadou příkazů. Jejich hlavními výrobci jsou Sun, DEC, HP, IBM. CISC je MP s komplexní sadou příkazů. Patří sem všechny MP x86, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III, 4. Jejich hlavními výrobci jsou Intel a AMD. VLIW- Toto je MP s extra dlouhým příkazovým slovem (Intel Itanium). EPOS– jedná se o MP počítání s „explicitním paralelismem“ (Intel Itanium).

Osobní počítač, jehož centrálním zařízením je mikroprocesor, se nazývá osobní počítač. Tito. osobní počítač (PC) je počítač realizovaný na bázi mikroprocesorové technologie a zaměřený na osobní použití lidmi.

2. Klasifikace moderních počítačů

Literatura navrhuje rozdělit moderní počítače do následujících kategorií.

1) Kapesní počítače Počítače ostatních kategorií jsou mnohem jednodušší, ale v kombinaci s mobilním telefonem, faxmodemem a tiskárnou mohou představovat plnohodnotné vybavení mobilní kanceláře. OS Windows CE. RAM alespoň 4 MB. Komunikace se stolními PC je bezdrátová infračervená. Hmotnost cca 200 gr. Baterie vydrží cca 10 hodin bez nabíjení.

2) Notebooky jsou plnohodnotné PC. Jsou pro ně použity mobilní Intel Celerone/Pentium III/IV a SVGA displeje. OS - Windows 2000. K dispozici jsou jednotky CD-ROM nebo DVD-ROM. Hmotnost 3-4 kg. Tloušťka - 5 cm.

3) PC pro domácí automatizaci (DomovPC) se objevil relativně nedávno (v roce 1998). Vyvíjejí se dvě řady takových počítačů. První je eHome (vyvinutý společností MicroSoft) pro ovládání domácí elektroniky (lednice, pračka, klimatizace), pro práci s herní konzolí a brouzdání po internetu. Druhým je bezdrátový počítač (vyvinutý společností Intel). PC komunikuje s TV nebo stereo systémem prostřednictvím bezdrátové sítě.

4) Základní stolní PC jsou nejběžnější. Od roku 2002 jsou založeny na mikroprocesoru Intel Pentium 4.

Ve specifikaci RS 99(toto jsou doporučení od Intel a MicroSoft) navržená PC z roku 2000 rozdělit do kategorií: Spotřebitelské PC (spotřebitelské PC), Kancelářské PC (kancelářské PC), Entertainment PC (zábavní PC), Mobilní PC (mobilní PC), Workstation PC (pracovní stanice).

Specifikace RS 2001(také vyvinuté společnostmi Intel a MicroSoft) obsahuje požadavky na PC:

Počítač by neměl mít ISA sloty, PS/2 porty, 1,2/1,44 MB disketové mechaniky a MS-DOS.

Podpora sběrnice USB je vyžadována, protože Všechny klávesnice, myši, joysticky musí mít USB rozhraní.

Procesor od 500 MHz (pracovní stanice - od 700 MHz).

Cache od 128 KB (pracovní stanice - od 512 KB).

Paměť od 64 MB (pracovní stanice - od 128 MB).

Systém musí ovládat vestavěný ventilátor.

Video ve formátu alespoň 1024*768 pixelů (s obnovovací frekvencí alespoň 85 Hz).

Audio subsystém musí podporovat 2 klíčové formáty 44,1-48 kHz, bez zatížení MP o více než 10 %.

Jednotky CD-ROM musí běžet rychlostí 8x nebo vyšší.

Pokud máte disk DVD-ROM, měl by přehrávat disky DVD-RAM, DVD+RW a také všechny formáty disků CD-ROM.

ASDN, ADSL a bezdrátové adaptéry jsou vítány.

Specifikace PC proWindowsXPvyžaduje:

RAM 128 MB, video paměť 64 MB, PC bootuje rychleji než 30 s, ukončí dočasné vypnutí za 20 s.

HDD alespoň 40 GB.

Magnetooptické mechaniky CD-R/W, DVD a kombinované.

Systém musí mít 4 USB porty.

Grafický subsystém 1024*768 (ale lepší než 1280*1024).

Mají konektor digitálního rozhraní DVI pro LCD monitory.

Mít síťový adaptér 10/100 Ethernet, vestavěný DSL nebo kabelový modem.

Hluk z PC není vyšší než 37 db.

5) Síťové počítače podporované Sun, IBM, Oracle, stejně jako Intel, MicroSoft a HP. Takové počítače obvykle nemají pevný disk a závisí na diskovém úložišti serveru. Mají nízkou cenu. Často se jedná o hermeticky uzavřený počítač bez možnosti instalace rozšiřujících karet.

6) Vysoce výkonné stolní počítače a servery základní úrovně jsou dražší zařízení. Jsou určeny pro uživatele DTP, kteří potřebují pracovat se složitou grafikou. Obvykle mají midi tower pouzdro s velkým množstvím rozšiřujících konektorů. Může podporovat více disků. Mají velkou vyrovnávací paměť. Jejich hlavní předností je spolehlivost a odolnost proti poruchám.

7) Špičkové víceprocesorové pracovní stanice a servery mají dva až osm výkonných procesorů. Pro ně je důležitý pojem „škálovatelnost“ – tzn. schopnost zvýšit počet procesorů, paměťových modulů a dalších zdrojů pro provádění praktických úkolů vyšší úrovně.

8) Superpočítače určeno pro vědecký výzkum, meteorologii, aerodynamiku, seismologii, atomovou a jadernou fyziku, matematické modelování atd. Výkon a cena těchto počítačů jsou enormní.

9) Klastrový systém je soubor počítačů, které tvoří jeden celek pro operační systém, systémový software, aplikační programy a uživatele. Poskytují vysoký stupeň odolnosti proti chybám a zároveň jsou tyto systémy levnější než superpočítače.

Výběr osobního počítače (PC) pro řešení aplikovaných problémů– to je vážný úkol. Obvykle nemá jednoznačné řešení a do značné míry závisí na zamýšleném rozsahu PC (třídě řešených aplikovaných problémů).

Například pro počítačovou kontrolu znalostí studentů lze formulovat následující požadavky na vybavení moderní počítačové učebny.

1) Vybavení osobních počítačů ruskou verzí Windows 2000/XP.

2) Dostupnost internetu (k přenosu souborů s protokoly přes internet na univerzitní server stačí mít jeden přístup do všech tříd).

3) Přítomnost jednoho počítače se zvukovou kartou a reproduktory ve třídě pro subtest „Poslech“ při testování z angličtiny, ruštiny jako cizího jazyka atd.

4) Zvláštní požadavky na doplňkové vybavení učebny (falešné panely, videokamera, panoramatické sklo atd.), související se specifiky postupu testování počítače a potřebou zajistit informační bezpečnost.