Какие две аппаратные платформы наиболее широко распространены в области персональных компьютеров
Задачи, решаемые с помощью ЭВМ, могут быть классифицированы по различным признакам: по типу информации, обрабатываемой при их решении, по используемым методам решения задач, по сложности алгоритмов их решения, по типам предметных областей, характеру самих задач и т.д.
Задачи обработки – задачи на нахождение и задачи на доказательство. Признак классификации – конечная цель решения задачи. Цель задачи на нахождение – нахождение (построение, проведение, получение, отождествление и т.д.) некоторого объекта, т.е. неизвестного данной задачи. Цель задачи на доказательство – установление правильности или ложности некоторого утверждения, подтверждения его или опровержения.
Среди задач на нахождение могут быть выделены:
· задачи на вычисление (вычислительные задачи);
· задачи на поиск;
· задачи на построение.
Вычислительные задачи связаны с вычислением в традиционном (арифметическом) смысле этого слова неизвестного значения информационного объекта (переменной, функции и т.д.). Основными элементарными операциями, выполняемыми при решении таких задач, являются арифметические операции сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень и т.д.
В постановке вычислительной задачи выделяют три обязательных элемента: условие задачи, известные данные (исходные данные) и неизвестное (неизвестные). Условие задачи представляет собой явно или неявно выраженное соотношение между данными и неизвестными задачи.
Задачи поиска аналогичны задачам поиска информации человеком в справочниках, словарях, учебниках и т.д. Основная операция, выполняемая при решении таких задач – это операция сравнения с заданным образцом (ключом).
Задачи на построение связаны с формированием соответствующих информационных структур: генерацией текстов, построением графических изображений и т.д. Типичной задачей на построение, решаемой на ЭВМ, является трансляция программы с одного языка программирования на другой, когда текст, написанный на одном языке программирования, переводится в текст на другом, как правило, машинном языке.
По типу обрабатываемой информации:
· задачи обработки числовой информации (вычислительный характер, связаны с количественной обработкой информации, основные действия – математические операции с числами, большинство таких задач относятся к вычислительным, разновидность задач на нахождение)
· задачи обработки нечисловой информации (информация в виде текста – символьная, графики, изображения, сигналы).
По методам решения задачи подразделяют на два типа:
· задачи, решаемые традиционными (алгоритмическими) методами (в основе понятие алгоритма);
· задачи, решаемые нетрадиционными (эвристическими) методами (эвристики – индивидуальные знания высококвалифицированных специалистов, состоящие в значительной степени из эмпирических правил).
По сложности алгоритмов:
· самые легкие задачи (ВФС полиномиального характера, полиномиальной является функция y, в которую аргумент x входит в качестве основания степени);
· трудноразрешимые задачи (ВФС экспоненциального характера, с функциями, в которых аргумент выступает в роли показателя степени);
· самые трудные задачи.
Эффективность в широком смысле связана со всеми вычислительными ресурсами, необходимыми для выполнения алгоритма.
По степени общности рассмотрения проблемы:
Массовая – это некоторый общий вопрос, на который следует дать ответ. Имеет параметры – совокупность свободных переменных, конкретные значения которых не определены. Считается, что задача определена, если известен список всех ее параметров и дана формулировка тех свойств, которым должен удовлетворить ответ - решение задачи.
Индивидуальная задача получается из массовой, если всем параметрам последней назначить конкретные значения. Хорошим считается такой алгоритм решения индивидуальной задачи, по которому можно решить и соответствующую массовую задачу. Алгоритм решает массовую задачу, если он применим к каждой индивидуальной задаче, получаемой из данной массовой.
По областям и отраслям деятельности человека (наука и техника, экономика и сельское хозяйство, сфера управления и обслуживания и т.д.)
По предметным областям с учетом их направленности. Исходя из этого, все задачи, решаемые на ЭВМ, могут быть разбиты на два вида: прикладные и системные.
Классификация ПО ЭВМ по функциональному критерию
По функциональному признаку различают системное и прикладное программное обеспечение.
1. прикладные программы, ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области (приложения). Это ПО, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;
2. системные программы – программное обеспечение, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.):
· управление ресурсами компьютера;
· создание копий используемой информации;
· проверка работоспособности устройств компьютера;
· выдача справочной информации о компьютере и др.;
3. инструментальные программные системы, программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.
На сегодняшний день можно сказать, что более или менее определённо сложились следующие группы программного обеспечения:
· операционные системы и оболочки;
· системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.д.);
· интегрированные пакеты программ;
· динамические электронные таблицы;
· системы машинной графики;
· системы управления базами данных (СУБД);
· прикладное программное обеспечение.
Совместимость аппаратного и программного обеспечения средств ВТ
Совместимость (compatibility) — способность аппаратных или программных средств работать с компьютерной системой. Аппаратная (техническая) совместимость (hardware (equipment) compatibility) — способность одного компьютера работать с узлами или устройствами, входящими в состав другого компьютера. Составной частью аппаратной совместимости является электромагнитная совместимость (ЭМС) (ElectroMagnetic Compatibility, EMC) — способность работающих (в том числе, автономно друг от друга) технических средств не создавать взаимных электромагнитных помех, а также функционировать при наличии внешних электромагнитных полей. Также ЭМС называют ограничение собственного электромагнитного излучения устройств до уровня, не влияющего на работу других устройств.
Информационная совместимость (data compatibility) — способность двух или более компьютеров, или систем адекватно воспринимать одинаково представленные данные. Частью информационной совместимости, а также средством ее обеспечения является совместимость форматов представления данных. Программная совместимость (software compatibility) — возможность выполнения одних и тех же программ на разных компьютерах с получением одинаковых результатов (не путать с совместимостью программ).
Совместимость программ (program compatibility) — пригодность программ к взаимодействию друг с другом и, в частности, к объединению в программные комплексы для решения более сложных задач, например, в автоматизированных системах. Полная совместимость (fully compatibility) — аппаратная, программная и информационная совместимость двух или более компьютеров без каких-либо ограничений для их пользователей.
По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы — IBM РС и Аррlе Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам — понижает.
Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
Аппаратная совместимость: а) комплектующие, удовлетворяющие одному стандарту, являются взаимозаменяемыми; б) различные части компьютера не конфликтуют между собой.
Программная совместимость: программы, разработанные на одной машине, будут правильно работать и на другой. Для проверки программной совместимости в начале 90 годов рекомендовалось использование компьютерных игр, например, DOOM.
Понятие «аппаратная платформа» связано с решением фирмы IBM о выработке и утверждении единого стандарта на основные комплектующие персонального компьютера. До этого времени фирмы-производители ПК стремились создать собственные, уникальные устройства, чтобы стать монополистом по сборке и обслуживанию собственных персональных компьютеров. Однако в итоге рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом ПК, для каждого из которых нужно было создавать собственное программное обеспечение. При этом фирма IBM быстро лишилась приоритета на рынке средств вычислительной техники, так как конкуренты производили клоны дешевле оригинального IBM PC. Но стандарт прижился как платформа IBM PC – совместимых ПК.
В связи с тем, что в настоящее время фирма IBM – создатель первого в мире массового персонального компьютера – утратила свой приоритет в выпуске ПК, на Западе все реже употребляют термин «IBM-совместимые компьютеры», а используют понятие «платформа Wintel», подразумевая под этим сочетание микропроцессора фирмы Intel с операционной системой Windows. Микропроцессор при этом рассматривается как основа аппаратной платформы, которая определяет архитектуру персонального компьютера, т. е. его тип и характеристики.
Однако термин Wintel не совсем точно определяет понятие платформы, так как открытая архитектура современных IBM-совместимых персональных компьютеров позволяет собирать их из комплектующих, изготавливаемых различными фирмами-производителями, включая и микропроцессоры, которые в настоящее время выпускаются не только фирмой Intel, но и Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix Corp. и др. Кроме того, IBM-совместимые ПК могут работать не только под управлением операционной системы Windows, но и под управлением других операционных систем.
Кроме платформы IBM-совместимых ПК в настоящее время достаточно широкое распространение получила платформа Apple, представленная довольно популярными на Западе компьютерами Macintosh. Специалисты по компьютерной истории отдают приоритет в создании ПК именно компании Apple. С середины 70-х г. эта фирма представила несколько десятков моделей ПК - начиная с Apple I и заканчивая современным iMac, - и уверенно противостояла мощной корпорации IBM. В середине 80-х гг. компьютеры серии Macintosh стали самыми популярными ПК в мире. В отличие от IBM, компания Apple всегда делала ставку на закрытую архитектуру - комплектующие и программы для этих компьютеров выпускались лишь небольшим числом «авторизированных» производителей. За счет этого компьютеры Macintosh всегда стоили несколько дороже своих IBM-совместимых ПК, что компенсировалось их высокой надежностью и удобством. Именно на компьютерах Apple впервые появились многие новинки, со временем ставшие неотъемлемой частью персонального компьютера: графический интерфейс и мышь, звуковая подсистема и компьютерное видео и т. д. Кроме того, и интерфейс самой Windows был частично скопирован с одной из ранних операционных систем Apple, созданной для компьютера Lisa.
Работа с графикой и сегодня остается основной областью функционирования персональных компьютеров Apple. Поэтому ПК Macintosh по-прежнему незаменимы в таких областях, как издательское дело, подготовка и дизайн полноцветных иллюстраций, аудио- и видеообработка. В этом качестве компьютеры Apple используются сейчас в России (в США новые модели Apple используются и в качестве домашних ПК). Сегодня на рынке средств вычислительной техники представлено несколько основных платформ персональных компьютеров, каждая из которых отличается как по назначению, так и по типу аппаратного и программного обеспечения. Как правило, различные платформы компьютеров несовместимы между собой. Проблема совместимости компьютерных платформ возникла практически одновременно с появлением самих персональных компьютеров. По тем или иным причинам каждый производитель делал свою продукцию оригинальной настолько, что более никто не мог обменяться с ней информацией. В какой-то степени эта конкурентная борьба продолжается и в настоящее время, однако понимание того, что в погоне за клиентом основополагающим фактором должна стать универсальность, пришло к производителям компьютерных систем уже очень давно существует два основных варианта решения проблемы совместимости компьютерных платформ:
Аппаратные решения – это специальные платы, несущие на себе дополнительные процессор, оперативную память и видеопамять другой аппаратной платформы. Фактически они представляют собой отдельный компьютер, вставленный в существующий ПК. Его, как и обычный компьютер, можно оснастить любой операционной системой по выбору пользователя и соответствующим программным обеспечением. При этом можно легко переключаться между двумя операционными системами, обмениваться между ними файлами и выполнять другие операции, причем производительность обеих систем остается высокой, и они не влияют друг на друга, так как практически не имеют разделяемых ресурсов, кроме мыши, клавиатуры и монитора. Основным недостатком таких плат является их высокая стоимость, хотя и несколько меньшая, чем отдельного ПК.
Программные решения – это специально написанные программы-эмуляторы, позволяющие запустить программное обеспечение, разработанное для персональных компьютеров одного типа, на другом ПК. Эмулятор –специальная программа, выполняющая каждую команду исходной программы посредством одной или нескольких команд ПК, на котором происходит эмуляция.
Классификация по уровню специализации. По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами.
Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Компьютеры, интегрированные в бытовую технику, например в стиральные машины, СВЧ-плиты и видеомагнитофоны, тоже относятся к специализированным. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию расхода топлива объекта в зависимости от конкретных условий движения). Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами.
Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использование специализированных систем все-таки эффективнее. Критерием оценки эффективности выступает отношение производительности оборудования к величине его стоимости.
Классификация по типоразмерам. Персональные компьютеры можно классифицировать по типоразмерам. Так, различают настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (palmtop) модели. Совсем недавно появились устройства, сочетающие возможности карманных персональных компьютеров и устройств мобильной связи. По-английски они называются PDA, Personal Digital Assistant. Пользуясь тем, что в русском языке за ними пока не закрепилось какое-либо название, мы будем называть их мобильными вычислительными устройствами (МВУ).
Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.
Карманные модели выполняют функции “интеллектуальных записных книжек”. Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ.
Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи (сотовых радиотелефонов). Их отличительная особенность — возможность мобильной работы с Интернетом, а в ближайшем будущем и возможность приема телевизионных передач. Дополнительно МВУ комплектуют средствами связи но инфракрасному лучу, благодаря которым эти карманные устройства могут обмениваться данными с настольными ПК и друг с другом.
Классификация по совместимости. В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми желанными.
Аппаратная совместимость. По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы: IBM PC и Apple Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам — понижает.
Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
Классификация по типу используемого процессора. Процессор — основной компонент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный блок, а в персональных компьютерах — специальная микросхема, которая выполняет все вычисления. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора. Основные типы процессоров для платформы IBM PC мы рассмотрим в соответствующем разделе, а здесь укажем на то, что тип используемого процессора в значительной (хотя и не в полной) мере характеризует технические свойства компьютера.
Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Наиболее часто в технической литературе упоминаются классификация по принципу действия, назначению, вычислительной мощности, уровню специализации, типоразмерам и совместимости.
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).
· Аналоговые вычислительные машины – это вычислительные машины непрерывного действия, обрабатывающие информацию, представленную в непрерывной аналоговой форме – в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины, например, электрического напряжения.
· Цифровые вычислительные машины –это вычислительные машины дискретного действия, т.е. работающие с информацией, представленной в дискретной, цифровой форме.
· Гибридные вычислительные машины –это вычислительные машины комбинированного действия, работающие с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме. Они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Гибридные ЭВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными техническими комплексами.
По назначению ЭВМ также разделяются на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.
· Универсальные ЭВМ предназначены для решения различных инженерно-технических задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.
· Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных.
· Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций.
По вычислительной мощности ЭВМ подразделяются на сверхбольшие (суперЭВМ), большие ЭВМ, малые (миниЭВМ), сверхмалые (микроЭВМ) и персональные компьютеры (ПК).
· Большие ЭВМ. Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainframe). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ..
· Мини-ЭВМ. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.
· Микро-ЭВМ. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретенного или заказанного программного обеспечения, выполняют его доводку и настройку, согласовывают его работу с другими программами и устройствами компьютера
· Персональные компьютеры (ПК). Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц. Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры являются также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения.
· Новый стандарт устанавливает следующие категории персональных компьютеров:
· Consumer PC (массовый ПК);
· Office PC (деловой ПК);
· Mobile PC (портативный ПК);
· Workstation PC (рабочая станция);
· Entertainment PC (развлекательный ПК).
Классификация персональных компьютеров
По уровню специализации.По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные
По типоразмерам.Различаются настольные компьютеры (desktop), настольные мини-компьютеры (slim-desk), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели.
Настольные модели (рис. 5)распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.
Рис. 5. Настольный компьютер
Рис. 6. Портативный компьютер (notebook) |
Настольные мини–компьютеры – переходной вариант от обычного компьютера к портативному. Эти устройства, появившиеся на рынке лишь год назад, выделяются миниатюрным корпусом (в 2–3 раза меньше, чем у обычных домашних ПК). Дополняет картину тонкий жидкокристаллический монитор. Благодаря такой комплектации эти компьютеры отлично смотрятся в офисах, экономя место на рабочем столе
Портативные модели, ноут–буки (рис. 6) удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Особая привлекательность портативных компьютеров связана с тем, что их можно использовать в качестве средства связи. Подключив такой компьютер к телефонной сети, можно из любой географической точки установить обмен данными между ним и центральным компьютером своей организации. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры, разнообразные модели которых показаны на рис. 8, не слишком удобны, но их можно подключать к настольным стационарным компьютерам, используемым стационарно.
Рис. 7. Карманный компьютер (palmtop) |
Аппаратная совместимость. По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы – IBM PC и Apple Macintosh. Принадлежность компьютеров к одной и той же аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам – понижает, зачастую до полной несовместимости.
Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
Рис. 8. Различные модели персональных компьютеров
По типу используемого процессора.Процессор – основной компонент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный блок, а в персональных компьютерах – специальная микросхема, которая выполняет все вычисления в компьютере.
Совместимость (compatibility) — способность аппаратных или программных средств работать с компьютерной системой. Аппаратная (техническая) совместимость (hardware (equipment) compatibility) — способность одного компьютера работать с узлами или устройствами, входящими в состав другого компьютера. Составной частью аппаратной совместимости является электромагнитная совместимость (ЭМС) (ElectroMagnetic Compatibility, EMC) — способность работающих (в том числе, автономно друг от друга) технических средств не создавать взаимных электромагнитных помех, а также функционировать при наличии внешних электромагнитных полей. Также ЭМС называют ограничение собственного электромагнитного излучения устройств до уровня, не влияющего на работу других устройств.
Информационная совместимость (data compatibility) — способность двух или более компьютеров, или систем адекватно воспринимать одинаково представленные данные. Частью информационной совместимости, а также средством ее обеспечения является совместимость форматов представления данных. Программная совместимость (software compatibility) — возможность выполнения одних и тех же программ на разных компьютерах с получением одинаковых результатов (не путать с совместимостью программ).
Совместимость программ (program compatibility) — пригодность программ к взаимодействию друг с другом и, в частности, к объединению в программные комплексы для решения более сложных задач, например, в автоматизированных системах. Полная совместимость (fully compatibility) — аппаратная, программная и информационная совместимость двух или более компьютеров без каких-либо ограничений для их пользователей.
По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров наиболее широко распространены две аппаратные платформы — IBM РС и Аррlе Macintosh (сЕГОДНЯ ЕСТЕСТВЕННО ВЫГЛЯДЯТ УЖЕ ИНАЧЕ). Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам — понижает.
Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
Аппаратная совместимость: а) комплектующие, удовлетворяющие одному стандарту,
являются взаимозаменяемыми; б) различные части компьютера не конфликтуют между собой.
Программная совместимость: программы, разработанные на одной машине, будут правильно работать и на другой. Для проверки программной совместимости в начале 90 годов рекомендовалось использование компьютерных игр, например, DOOM.
Понятие «аппаратная платформа» связано с решением фирмы IBM о выработке и утверждении единого стандарта на основные комплектующие персонального компьютера. До этого времени фирмы-производители ПК стремились создать собственные, уникальные устройства, чтобы стать монополистом по сборке и обслуживанию собственных персональных компьютеров. Однако в итоге рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом ПК, для каждого из которых нужно было создавать собственное программное обеспечение. В этот период устройство, однако при этом фирма IBM быстро лишилась приоритета на рынке средств вычислительной техники, так как конкуренты производили клоны дешевле оригинального IBM PC . Но стандарт прижился как платформа IBM PC -совместимых ПК.
В связи с тем, что в настоящее время фирма IBM - создатель первого в мире массового персонального компьютера - утратила свой приоритет в выпуске ПК, на Западе все реже употребляют термин « IBM -совместимые компьютеры», а используют понятие «платформа Wintel », подразумевая под этим сочетание микропроцессора фирмы Intel с операционной системой Windows . Микропроцессор при этом рассматривается как основа аппаратной платформы, которая определяет архитектуру персонального компьютера, т. е. его тип и характеристики.
Однако термин Wintel не совсем точно определяет понятие платформы, так как открытая архитектура современных IBM -совместимых персональных компьютеров позволяет собирать их из комплектующих, изготавливаемых различными фирмами-производителями, включая и микропроцессоры, которые в настоящее время выпускаются не только фирмой Intel , но и Advanced Micro Devices ( AMD ), Cyrix Corp . и др. Кроме того, IBM -совместимые ПК могут работать не только под управлением операционной системы Windows , но и под управлением других операционных систем.
Кроме платформы IBM -совместимых ПК в настоящее время достаточно широкое распространение получила платформа Apple , представленная довольно популярными на Западе компьютерами Macintosh . Специалисты по компьютерной истории отдают приоритет в создании ПК именно компании Apple . С середины 70-х г. эта фирма представила несколько десятков моделей ПК - начиная с Apple I и заканчивая современным iMac , - и уверенно противостояла мощной корпорации IBM . В середине 80-х гг. компьютеры серии Macintosh стали самыми популярными ПК в мире. В отличие от IBM , компания Apple всегда делала ставку на закрытую архитектуру - комплектующие и программы для этих компьютеров выпускались лишь небольшим числом «авторизированных» производителей. За счет этого компьютеры Macintosh всегда стоили несколько дороже своих IBM -совместимых ПК, что компенсировалось их высокой надежностью и удобством. Именно на компьютерах Apple впервые появились многие новинки, со временем ставшие неотъемлемой частью персонального компьютера: графический интерфейс и мышь, звуковая подсистема и компьютерное видео и т. д. Кроме того, и интерфейс самой Windows был частично скопирован с одной из ранних операционных систем Apple , созданной для компьютера Lisa .
Работа с графикой и сегодня остается основной областью функционирования персональных компьютеров Apple . Поэтому ПК Macintosh по-прежнему незаменимы в таких областях, как издательское дело, подготовка и дизайн полноцветных иллюстраций, аудио- и видеообработка. В этом качестве компьютеры Apple используются сейчас в России (в США новые модели Apple используются и в качестве домашних ПК). Сегодня на рынке средств вычислительной техники представлено несколько основных платформ персональных компьютеров, каждая из которых отличается как по назначению, так и по типу аппаратного и программного обеспечения. Как правило, различные платформы компьютеров несовместимы между собой. Проблема совместимости компьютерных платформ возникла практически одновременно с появлением самих персональных компьютеров. По тем или иным причинам каждый производитель делал свою продукцию оригинальной настолько, что более никто не мог обменяться с ней информацией. В какой-то степени эта конкурентная борьба продолжается и в настоящее время, однако понимание того, что в погоне за клиентом основополагающим фактором должна стать универсальность, пришло к производителям компьютерных систем уже очень давно.
Существует два основных варианта решения проблемы совместимости компьютерных платформ:
• Аппаратные решения - это специальные платы, несущие на себе дополнительные процессор, оперативную память и видеопамять другой аппаратной платформы. Фактически они представляют собой отдельный компьютер, вставленный в существующий ПК. Его, как и обычный компьютер, можно оснастить любой операционной системой по выбору пользователя и соответствующим программным обеспечением. При этом можно легко переключаться между двумя операционными системами, обмениваться между ними файлами и выполнять другие операции, причем производительность обеих систем остается высокой, и они не влияют друг на друга, так как практически не имеют разделяемых ресурсов, кроме мыши, клавиатуры и монитора. Основным недостатком таких плат является их высокая стоимость, хотя и несколько меньшая, чем отдельного ПК.
• Программные решения - это специально написанные программы-эмуляторы, позволяющие запустить программное обеспечение, разработанное для персональных компьютеров одного типа, на другом ПК. Эмулятор - специальная программа, выполняющая каждую команду исходной программы посредством одной или нескольких команд ПК, на котором происходит эмуляция.
Общий состав и структура электронно-вычислительных машин и вычислительных систем. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. В основе построения большинства ЭВМ лежат три общих принципа, сформулированных Дж. фон Нейманом (1945): программное управление, однородность памяти, адресность. Принцип программного управления заключается в том, что выполнение программ процессором осуществляется автоматически без вмешательства человека. Принцип однородности памяти заключается в том, что в памяти компьютера хранятся как программы, так и данные.
Структура эвм
Классификация по типоразмерам. • Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принад лежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфи гурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. • Портативные модели удобны для транспортировки. Благодаря сближению стоимости портативных и настольных моделей сегодня их применяют буквально все категории пользователей — от руководителей предприятий и организаций до студентов и школьников. • Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. • Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи (сотовых радиотелефонов). Их отличительная особенность — возможность мобильной работы с Интернетом.
Структура эвм
Классификация по назначению. • Большие ЭВМ. Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслужи вания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. Структура современного вычислительного центра на базе большой ЭВМ • Центральный процессор — основной блок ЭВМ, в котором непосредственно и происходит обработка данных и вычисление результатов. • Группа прикладного программирования занимается созданием программ для выполнения конкретных операций с данными. • Группа подготовки данных занимается подготовкой данных, с которыми будут работать программы. • Группа технического обеспечения занимается техническим обслуживанием всей вычислительной системы, ремонтом и наладкой устройств, а также подключением новых устройств, необходимых для работы прочих подразделений. • Группа информационного обеспечения обеспечивает технической информацией все прочие подразделения вычислительного центра по их заказу. • Отдел выдачи данных получает данные от центрального процессора и преоб разует их в форму,
Структура эвм
• Персональные компьютеры Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслу живания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером (ПК) работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно не высокую стоимость, современные ПК обладают немалой производительностью.
Структура эвм
Пропускная способность шины. Быстродействие процес сора, оперативной памяти и периферийных устройств суще ственно различается. Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты обработки данных (обычно измеряется в мегагерцах — МГц) и разрядности, Пропускная способность шины (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в герцах — Гц, 1 Гц = 1 такт в секунду): Системная шина. Между Северным мос том и процессором данные передаются по системной шине. Пропускная способность системной шины равна: 64 бита • 1600 МГц = 102400 Мбит/с = = 100 Гбит/с = 12,5 Гбайт/с. Частота процессора. В процессоре используется внут реннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. Шина памяти. Обмен данными между се верным мостом и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть больше, чем частота системной шины. Про пускная способность шины памяти также равна: 64 бита • 1600 МГц = 102 400 Мбит/с = = 100 Гбит/с = 12,5 Гбайт/с = 12 800 Мбайт/с. Шина PCI Express. PCI Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств. Пропускная способность этой шины может дос тигать 32 Гбайт/с. Шина SATA. Устройства внешней памя ти подключаются к южному мосту по шине SATA, скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с. Шина USB. Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных уст ройств обычно используется шина USB. Эта шина об ладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечи вает подключение к компьютеру одновременно до 127 пери ферийных устройств
Структура эвм
Раздел 2. Общий состав и структура электронно- вычислительных машин и вычислительных систем Тема 2.1 Архитектура ЭВМ и вычислительных систем
Структура эвм
Содержание 1.Принципы Джона фон Неймана 2.Магистрально-модульный принцип построения компьютера 2.1 Северный и Южный мосты 2.2 Шины 3. Методы классификации компьютеров 3.1 Классификация по назначению 3.2 Классификация по уровню специализации 3.3 Классификация по типоразмерам 3.4 Классификация по совместимости 4.Контрольные вопросы
Структура эвм
Магистрально-модульный принцип построения компьютера В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульность позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) прин цип обмена информацией между устройствами. К магистрали, которая представляет собой три различ ные шины, подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией в форме последовательностей нулей и единиц, реализованных элек трическими импульсами.
Структура эвм
Классификация по совместимости. Аппаратная совместимость. По аппаратной совместимости различают так на зываемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы — IBM PC и Apple Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность кото рых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам — понижает. Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
Структура эвм
Классификация по уровню специализации. • На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же ПК можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами. Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. •
Структура эвм
• Микро-ЭВМ Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек.
Структура эвм
Контрольные вопросы • В чем состоит магистрально-модульный принцип построения компьютера? • Какие устройства обмениваются информацией через • Какие устройства обмениваются информацией через • В каком направлении развивается архитектура Северный мост? Южный мост? процессоров? • Перечислите методы классификации компьютеров. • Какие существуют виды компьютеров по назначению? • Какие существуют виды компьютеров по • Какие существуют виды компьютеров по типоразмерам? совместимости?
Структура эвм
Принципы Джона фон Неймана В основе построения большинства ЭВМ лежат три общих принципа, сформулированных Дж. фон Нейманом (1945): программное управление, однородность памяти, адресность. Принцип программного управления заключается в том, что выполнение программ процессором осуществляется автоматически без вмешательства человека. Принцип однородности памяти заключается в том, что в памяти компьютера хранятся как программы, так и данные. Принцип адресности состоит в том, что все ячейки основной памяти компьютера пронумерованы и процессору доступна любая ячейка памяти. Классические типы архитектур ЭВМ: звезда, иерархическая и магистральная архитектуры. Современные компьютеры типа IBM PC построены по принципу магистрально- модульной архитектуры.
Структура эвм
• Мини-ЭВМ Компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятель ность с научной.
Структура эвм
Многие необходимые дополнительные устройства интег рированы в современные материнские (системные) платы. Раньше эти устройства подключались к материнской плате с помо щью слотов расширения и разъемов Чипсет. Важнейшей частью материнской платы являет ся чипсет, который во многом определяет архитектуру со временного персонального компьютера. Современные ком пьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета (рис. 1.13): Северный мост обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсисте мой; Южный мост обеспечивает работу с внешними устройствами.
Структура эвм
Методы классификации компьютеров • Классификация по назначению. Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классифика ции. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, портативные, развлекательные и рабочие станции. • Классификация по уровню специализации. По уровню специализации ком пьютеры делят на универсальные и специализированные. • Классификация по типоразмерам. Персональные компьютеры можно класси фицировать по типоразмерам. Так, различают настольные , портативные и карманные модели. • Классификация по совместимости. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными.
Читайте также: