Классификация по условиям эксплуатации
По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:
• офисные (универсальные);
• специальные.
Офисныепредназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.
Специальныекомпьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.
Классификация по производительности и характеруиспользования
По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:
• микрокомпьютеры, в том числе - персональные компьютеры;
• миникомпьютеры;
• мэйнфреймы (универсальныекомпьютеры);
• суперкомпьютеры.
Микрокомпьютеры- это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.
Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства - эффективность. Быстродействие - порядка 1-100 миллионов операций в сек.
Разновидность микрокомпьютера - микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
Персональные компьютеры(ПК) - это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.
Миникомпьютерами и суперминикомпьютераминазываются машины,
конструктивно выполненные в одной стойке, т.е. занимающие объем порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.
Мэйнфреймыпредназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 - 300 рабочих мест.
Суперкомпьютеры- это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп - миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (highend).
Laptop(наколенник, от lap - колено и top - поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Сейчас компьютеры этого типа уступают место еще меньшим.
Notebook(блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Имеет вес около 3 кг. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Ноутбуки зачастую снабжают приводами CD-ROM.
Palmtop(наладонник) - самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони.
Вопрос 2. Техническое обеспечение.
Под техническим обеспечением понимают состав, формы и способы эксплуатации различных технических устройств, необходимых для выполнения информационных процедур: сбора, регистрации, передачи, хранения, обработки и использования информации.
К элементам технического обеспечения относятся: комплекс технических средств, организационные формы использования технических средств, персонал, которыйработаетна технических средствах, инструктивные материалы по использованию техники.
Комплекс технических средств — это совокупность взаимосвязанных технических средств, предназначенных дляавтоматизированной обработке данных.
Требования к комплексу технических средств:
· минимизация затрат на приобретение и эксплуатацию;
· надежность;
· защита от несанкционированного доступа;
· рациональное распределение по уровням обработки.
В комплексе технических средств выделяются:
Средства сбора и регистрации информации:
· автоматические датчики исчетчикидля фиксации наступления каких-либо событий, для подсчета значений отдельных показателей;
· весы,часыи другие измерительные устройства;
· персональныекомпьютерыдля вводаинформациидокументов и записи ее на носители;
· сканерыдля автоматического считывания данных с документов и их преобразования в графическое, цифровое и текстовое представление.
Комплекс средств передачи информации:
· GPS связь;
· компьютерныесети (локальные, региональные, глобальные);
· средства телеграфной связи;
· радиосвязь;
· спутниковая связь и др.
Средства хранения данных:
· оптические диски (CD, DVD);
· USB-накопители (flash, HDD);
· жесткий диск (2,5",3,5").
Средства обработки данных или компьютеры, которые делятся на классы:
· суперкомпьютеры;
· ноутбук:
· карманный компьютер.
Они отличаются технико-эксплутационными параметрами (объемы памяти, быстродействие и пр.).
Средства вывода информации:
· мониторы;
· принтеры;
· плоттеры.
Средства организационной техники:
· изготовления, копирования, обработки и уничтожения документов;
· специальныесредства (банкоматы),детекторыподсчета денежных купюр и проверки их подлинности и пр.
Вопрос 3. Источники информации. Носители информации. Операции с данными. Кодирование, представление и организация данных.
Источниками (объектами) информации являются физические тела, поля иливиртуальные объекты. Источники информации проявляются в виде сигналов.Сообщением является форма представления информации в виде, понимаемомполучателем. Получатель информации – человек, понимающий эту информациюили техническая система.
Информация обладает свойствами: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность.Понятие объективности информации является относительным, это понятно, если учесть, что методы являются субъективными.Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносятменьший субъективные элемент.Полнота информации во многом характеризует её качество и определяетдостаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов,которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимумпогрешностей в ход информационного процесса.Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналыявляются «полезными» - всегда присутствует какой-то уровень постороннихсигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определённымуровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более чётко, чем посторонние сигналы, достоверность информации можетбыть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае при передаче того же количества информациитребуется использовать либо больше данных, либо более сложные методы.Адекватность информации – степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация можетобразовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могутприводить к созданию неадекватной информации в случае применения к нимнеадекватных методов.Доступность информации – мера возможности получить ту или инуюинформацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для ихинтерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки приводят к одинаковому результату: информацияоказывается недоступной.Актуальность информации – степень соответствия информации текущемумоменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшаяинформация может приводить к ошибочным решениям. В соответствии с методом регистрации данные могут хранитьсятранспортироваться на носителях различных видов.Самым распространённым носителем данных, хотя и не самым экономичным является бумага. На бумаге данные регистрируются путём измененияоптических характеристик её поверхности. Изменение оптических свойствиспользуется также в устройствах осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назватьмагнитные ленты и диски. Регистрация данных путём изменения химическогосостава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии.Основные операции, которые можно производить с данными:Ø сбор данных – накопление информации с целью обеспечениядостаточной полноты для принятия решений;Ø формализация данных – приведения данных, поступающих из разныхисточников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми междусобой, т.е. повысить их уровень доступности;Ø фильтрация данных – отсеивание лишних данных, в которых нетнеобходимости для принятия решений; при этом должен уменьшатся уровень«шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;Ø сортировка данных – упорядочивание данных по заданному признаку сцелью удобства использования; повышает доступность информации;Ø архивация данных - организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат похранению данных и повышает общую надёжность информационного процесса вцелом;Ø защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращениеутраты, воспроизведения и модификации данных;Ø приём передача данных между удалёнными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называтьсервером, а потребителя – клиентом;Ø преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано сизменением типа носителя.Итак, работа с информацией может иметь огромную трудоёмкость, а,следовательно, её надо автоматизировать.Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типамочень важно унифицировать их форму представления – для этого обычноиспользуется приём кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа.Своя системы существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данныхпоследовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называютдвоичными цифрами, по-английски – binarydigit или сокращённо bit (бит).Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, чёрноеили белое, истина или ложь и т.п.). Если количество битов увеличить додвух, то уже можно выразить четыре различных понятия. Тремя битами можнозакодировать восемь различных значений.Вопрос 4. Вычислительные машины, комплексы и сети общего назначения. Принципы и структуры построения вычислительных машин. Вычислительные системы.
Вычислительная машина, —механизм, электромеханическое илиэлектронное устройство, предназначенное для автоматического выполненияматематическихопераций.
В последнее время, это понятие чаще всего ассоциируется с различными видамикомпьютерных систем.
Электроннаявычислительнаямашина,ЭВМ— комплекс технических средств, где основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены наэлектронных элементах, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Компьютерная сеть(вычислительная сеть,сетьпередачи данных) — система связикомпьютеровили вычислительного оборудования (серверы,маршрутизаторыи другое оборудование). Для передачиданныхмогут быть использованы различныефизические явления, как правило — различные видыэлектрических сигналов, световых сигналов илиэлектромагнитного излучения.
Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:
• память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
• процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
• устройствоввода;
• устройствовывода.
Эти устройства соединены каналами связи,по которым передается информация.
Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на схеме (рис. 1). Жирными передачи управляющих сигналов. Функции памяти: стрелками показаны пути и направления движения информации, а простыми стрелками - пути и направления
• прием информации из других устройств;
• запоминаниеинформации;
• выдача информации по запросу в другие устройства машины. Функциипроцессора:
• обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
• программное управление работой устройств компьютера.
Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством(АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления(УУ). Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.
В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, «вырезать» отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.
Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером,которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода). Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определенным образом общей системой управления.
Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:
• сумматор– регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждойоперации;
• счетчик команд– регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
• регистр команд– регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции,остальные - для хранения кодов адресов операндов.
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. Американским ученым Джоном фон Нейманом.
1. Принцип программного управления.Из него следует, что программасостоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматическидруг за другом в определенной последовательности.
2. Принцип однородности памяти.Программы и данные хранятся водной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится вданной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можновыполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый рядвозможностей.
3. Принцип адресности.Структурно основная память состоит изперенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент временидоступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областямпамяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствииобращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованиемприсвоенных имен.
Вычислительная система – комплекссредств вычислительной техники, содержащий не менее двух основных процессоров или ЭВМ с единой системой управления, имеющих общуюпамять,единоематематическое обеспечение ЭВМи общие внешние устройства.