Слово "компьютер" означает "вычислитель", то есть устройство для вычислений. Это связано с тем, что первые компьютеры создавались как устройства для вычислений, грубо говоря, как усовершенствованные, автоматические арифмометры. Принципиальное отличие компьютеров от арифмометров и других счетных устройств (счет, логарифмических линеек и т.д.) состояло в том, что арифмометры могли выполнять лишь отдельные вычислительные операции (сложение, вычитание, умножение и др.), а компьютеры позволяют проводить операции по заранее заданной инструкции - программе.
В настоящее время компьютер используется во всех сферах деятельности человека. В связи с этим очень актуальным является обзор основных видов современных ЭВМ, что и обусловило мой выбор темы теоретической части курсовой работы.
Основными задачами при раскрытии темы теоретической части явились: выяснить какие разновидности ЭВМ существуют и в каких обычно сферах их применяют.
ЦВМ – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
АВМ - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).
ГВМ – вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Две формы представления информации в машинах:
• а - аналоговая;
• б - цифровая импульсная.
Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВБ) и гибридные (ГВМ).
Цифровые вычислительные машины - вычислительные машины дискретного действия с информацией, представленной в дискретно, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой – либо физической величины.
Гибридные вычислительные машины - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Интегральная схема - электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.
По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:
1 – е поколение, 50 – е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;
2 – е поколение, 60 – е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3 – е поколение, 70 – е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции;
4 – е поколение, 80 – е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах;
5 – е поколение, 90 – е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно – векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;
6 – е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ С массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные, проблемно – ориентированные и специализированные.
Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно – технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложность алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
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; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.
1.4. Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям .
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить рис.1 на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ)
=
Рис. 1 Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини ЭВМ – вычислительной машины, относящейся по архитектуре , размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ (рис. 2). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
История развития вычислительной техники • Тысячелетия назад - счетные палочки, камешки и т. д.
• Приблизительно 1500 лет назад - счеты.
• В 1642 г. Блез Паскаль - механическое устройство, выполняющее операцию сложения. Подготовил Коротаев А.Т. РГРТУ, ВПМ. Курс «Информатика». 2011. 3
• В 1673 г. Готфрид Лейбниц - механический арифмометр, выполняющий 4 арифметических действия.
• В первой половине ХIХ века Чарльз Бэббидж - попытка создания универсального вычислительного устройства с вводом информации с перфокарт - не закончил в виду несоответствия технических средств целям разработки.
• В 1943 г. Говард Эйкен на основе работ Бэббиджа - вычислительная машина на электромагнитных реле "Марк - 1".
• В 1943 г. в США Джон Мочли, Проспер Экерт, а затем с 1945 г. Джон фон Нейман - ENIAC - первая электронная вычислительная машина. Ее данные: вес 30 т., 18 000 электронных ламп, скорость вычислений - 5 000 операций в секунду. На этом этапе основное достижение - принципы Джона фон Неймана функционирования универсальных вычислительных машин, которым в целом следуют и до сих пор.
• 1950 г. - первая коммерческая электронная вычислительная машина.
• 1975 г. - первые персональные компьютеры.
Разработка новой модели микропроцессора компанией Intel на основе системы команд x86 (МП Intel-8086) фактически знаменует новое поколение персональных компьютеров. Поэтому далее представлены в хронологическом порядке поколения МП Intel:
1979 г. - IBM PC на основе 16-разрядного микропроцессора Intel-8088.
1981 г. - IBM PC XT c жестким диском (винчестер).
1982 г. - IBM PC AT на основе микропроцессора Intel-80286 (в 3-4 раза более быстрый, чем IBM PC XT).
1985 - 1991 гг. IBM PC на основе микропроцессора Intel-80386 (быстродействие в 2 раза больше, чем у 286; возможность выполнения 32-разрядных операций).
1991-93 гг. - микропроцессор 80486 - быстродействие еще в 2-3 раза выше. 1993 г. - микропроцессор Pentium. 1995 г. - микропроцессор Pentium Pro
Многопользовательские микроЭВМ
– это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
– однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
– многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.
Современное общество живет в период огромного роста объемов информационных потоков во всех сферах человеческой деятельности. Требования к своевременности, достоверности и полноте информации постоянно повышаются. Только на основе своевременного пополнения, накопления, переработки информации возможно рациональное управление и обоснованное принятие решений. С созданием Электронно-Вычислительных Машин появилась реальная возможность переложить на них трудоемкие операции, что коренным образом изменило технологию производства, повысило производительность и условия труда. Сейчас трудно представить какую-либо область, где не использовался бы компьютер. Но для того, чтобы уметь эффективно его использовать, необходимы элементарные знания об его устройстве.
Информатика. А. В. Могилев, Н.И. Пак, Е. К. Женнер. Москва, 2003.