Классификация вычислительных машин. Ниша ПК

По форме представления информации и принципам действия вычислительные машины (ВМ) подразделяют на:

• аналоговые ВМ (АВМ);
• цифровые ВМ (ЦВМ или ЭВМ);
• гибридные ВМ (ГВМ).

АВМ − это ВМ, работающие с информацией, представленной в аналоговой форме; в основу работы положен принцип моделирования решаемой задачи.

Принцип моделирования предполагает, что решаемую задачу можно описать системой алгебраических и дифференциальных уравнений, которые будут аналогичны уравнениям, описывающим изменения параметров электрического тока в цепях АВМ. Т.о., структура АВМ представляет собой модель решаемой задачи.

Основные характеристики АВМ:

• скорость вычислений − очень высокая, в том числе за счет параллельной обработки;
• точность вычислений − сильно зависит от параметров тока электропитания; колебания тока, помехи снижают точность вычислений;
• могут без ограничений работать в режиме реального времени;
• ограниченно применяются при решении логических задач;
• изменение решаемой задачи требует изменения конфигурации АВМ;
• низкий уровень пользовательского интерфейса;
• сфера применения − специализированные ВМ, используемые: в системах автоматического контроля и управления; в управлении непрерывными процессами; в различных бортовых системах и т.д.

ЦВМ (ЭВМ) − это ВМ, работающие с информацией, представленной в дискретной форме (закодированной двоичным цифровыми комбинациями); в основу работы положен принцип счета.

Основные характеристики ЦВМ (ЭВМ):

• высокая скорость и точность вычислений;
• ограниченная возможность работы в режиме реального времени;
• без ограничения используются при решении логических задач;
• изменение решаемой задачи осуществляется в диалоговом режиме;
• высокий уровень пользовательского интерфейса;
• сфера применения − универсальные ВМ.

ГВМ − это ВМ комбинированного действия, сочетающие обе формы представления информации и оба принципа работы.

В ГВМ сочетаются достоинства обеих ветвей вычислительной техники − аналоговой и цифровой. Сфера применения − специализированные ВМ: бортовые системы самолетов, ракет, кораблей; исследования в авиации, космонавтике и космической технике; обработка данных экспериментов в реальных технических и медико-биологических системах; автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

По габаритным характеристикам и функциональным возможностям выделяют следующие типы современных ЭВМ:

• суперЭВМ (суперкомпьютеры);
• большие ЭВМ (мэйнфреймы);
• мини ЭВМ;
• микро ЭВМ (микрокомпьютеры).

СуперЭВМ. Это очень сложные и дорогие машины. Применяются для решения таких задач, как моделирование физических процессов, гидрометеорология, космические исследования и других задач, которые требуют огромных вычислений. Выполняются обычно по многопроцессорной архитектуре, имеют большой набор внешних устройств, и, как пра­вило, выпускаются небольшими партиями для конкретной задачи или конкретного заказчика. Обычно важность решаемой задачи такова, что основным параметром суперкомпьютера является его высокая производительность, а такие параметры, как стоимость, размеры или вес, не являются определяющими. Родоначальником производ­ства суперкомпьютеров считает­ся американская компания Cray Research. Серийно суперЭВМ произво­дятся только в Японии и США. В России их делают в единичных экземплярах, и по производитель­ности они сильно отстают от ли­деров.

Мэйнфреймы (большие ЭВМ). В90-х годах они были очень распространены в СССР и во всем мире. Они используются для решения таких задач, как хранение, поиск и обработка больших массивов данных в военной, финансовой и прочих сферах, выполняют роль узлов глобальной сети. От мэйнфреймов требу­ется исключительная надежность работы. В настоящее время около 70 % деловой информации в мире хранится на мэйнфреймах.

МиниЭВМ находят применение, например, в банковской сфере, в организациях среднего бизнеса, в качестве серверов локаль­ных вычислительных сетей с числом рабочих станций до 300. Современные мини ЭВМ, благодаря достижениям микроэлектроники, по размерам сравнялись с ПК, имея огромное превосходство над последними в производительности и надежности.

Микрокомпьютеры — компактные компьютеры специализированного или универсального назначения, в том числе и для бытовых целей.

Персональный компьютер (персональная ЭВМ, ПЭВМ, ПК, PC) − это универсальная микро ЭВМ индивидуального пользования, предназначенная для решения широкого класса задач.

Сводная таблица основных характеристик различных типов ЭВМ (данные на середину 2005 г.)

Основные требования к ПК:

• достаточная производительность и объем памяти;
• наличие внешних сменных накопителей;
• развитой интерфейс, обеспечивающий удобный ввод-вывод данных и управление ПК;
• эффективное программное обеспечение (ПО);
• отсутствие специальных требований к эксплуатации;
• высокая надежность;
• небольшие габариты и масса, эргономичность конструкции;
• доступная цена.

По конструк­тивным особенностям ПК подразделяют на:

• стационарные (настольные);
• переносные.

Переносные компьютеры, в свою очередь, можно разделить на пор­тативные (laptop), блокноты (notebook) и карманные (Palmtop). Переносные ПК имеют автономное питание, плоский экран, укороченную клавиатуру.

В 1999 году принята международная спецификация PC 99, которая регламентирует следующие категории ПК:

• массовый ПК;
• офисный ПК;
• портативный ПК;
• рабочая станция;
• развлекательный ПК.

Спецификация оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий ПК. Например, в офисном ПК минимальны требования к графике и звуку; для портативных ПК обязательным является наличие средств компьютерной связи; для рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных; для развлекательных ПК повышены требования к графике и звуку.