Понятие платформы автоматизированных информационных технологий
В соответствии с определением автоматизированных информационных технологий в их основе заложены средства компьютерной техники, реализующие вычислительные процессы
в программной среде под управлением соответствующей операционной системы. Техниче-ские возможности компьютерных средств и архитектура операционной системы являются своего рода тем базисом, который определяет возможности АИТ. Этот базис и принято на-зывать платформой АИТ.
Платформа АИТ в зависимости от контекста может определяться как комплекс ап-паратных средств и соответствующей операционной системы, либо как только аппа-ратные средства, реализованные на соответствующем типе процессора.
К платформе АИТ, более расширительно, к наряду с компьютерами и их операционны-ми системами, может быть отнесена также сетевая и периферийная аппаратура совместно с их драйверами и протоколами.
Кратко дадим характеристику основных компонент платформы АИТ.
Аппаратные средства в обеспечении автоматизированных информационных технологий
Основным видом аппаратных средств платформы АИТ явлется вычислительная машина.
Вычислительная машина (ВМ) –комплекс технических средств,предназначенныхдля автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Синоним выражения «вычислительная машина» служит термин «электронная вычис-лительная машина (ЭВМ)»или вошедший в современную практику термин«компьютер».
Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков, например
[4]:
принцип действия;
этапы создания и элементная база;
назначение;
способ организации вычислительного процесса;
размер, вычислительная мощность;
функциональные возможности;
способность к параллельному выполнению программ и др.
По принципу действия,связанному со схемотехническим представлением информации(сигналов) в аналоговой (непрерывные сигналы) и дискретной (импульсные сигналы) фор-мах, вычислительные машины разделяются на три больших класса (Рис. 1.2):
аналоговые;
цифровые;
гибридные.
Вычислительные машины
АВМ ГВМ ЦВМ
Рис. 1.2. Классы вычислительных машин
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) или вычислительные машины дискрет-ного действия работают с информацией, представленной в дискретной, т.е. в цифровой форме.
В современной практической деятельности (экономика, наука и техника и др. сферы) получили подавляющее применение ЦВМ - электронные цифровые вычислительные маши-
ны, или просто называемые электронными вычислительными машинами (ЭВМ).
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) или вычислительные машины непре-рывного действия работают с информацией, представленной в непрерывной (аналого-вой) форме, используя ряд значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).
Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации . Ско-рость решения задач изменяется по желанию пользователя и может быть больше чем у ЦВМ, но точность решения задач невелика (относительная погрешность достигает до 2-5 %). На АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные урав-нения, не требующие сложной логики.
Гибридные вычислительные машины (ГВМ ) или вычислительные машины комбини-рованного действия работают с информацией, представленной и в цифровой и в анало-говой форме.
Гибридные вычислительные машины совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ и их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующи-ми техническими комплексами.
По назначению компьютеры можно разделить на три группы:
универсальные (общего назначения);
проблемно-ориентированные;
специализированные.
Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных по на-правленности задач (инженерно-технические, экономические, математические, информаци-онные). Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и других мощных вычислительных комплексах.
Универсальные ВМ отличают следующие характеристики:
высокая производительность;
разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичные, десятичные, символьные) при большом диапазоне их изменения и представления;
обширный перечень выполняемых операций (арифметические, логические, специ-альные);
большая емкость оперативной памяти;
развитая организация системы ввода-вывода информации при обеспечении возмож-ности подключения разнообразных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкогокруга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами. Такие ВМ обеспечивают регистрацию, накопление и обработку относительно небольших объемов данных, позволяют выполнять расчеты по сравнительно несложным алгоритмам, они обла-дают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и про-граммными ресурсами.
Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкогокруга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их рабо-ты.
К специализированным компьютерам можно отнести: программируемые микропроцес-соры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить(Рис. 1.3)накатегории:
сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ);
большие;
малые;
сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ).
Вычислительные машины
| СуперЭВМ | Большие ЭВМ | Малые ЭВМ | МикроЭВМ | ||||||||||||||||
Рис. 1.3. Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности
Функциональные возможности компьютеров обусловлены такими важнейшими техни-ко-эксплуатационными характеристиками, как [4]:
быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует компьютер;
виды, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
виды и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обме-на и ввода-вывода информации;
тип внутримашинного интерфейса, т.е. типы и пропускная способность устройств
связи и сопряжения узлов компьютера между собой;
многопрограммность, т.е. способность компьютера одновременно работать с не-сколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ;
типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, исполь-зуемых в машине;
наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
программная совместимость с другими типами компьютеров, т.е. способность вы-полнять программы, написанные для других типов компьютеров;
система и структура машинных команд;
возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети;
эксплуатационная надежность компьютера и другие параметры и характеристики;
Дадим краткую характеристику классов компьютеров, разделенных на схеме (Рис. 1.3) по критерию «размер и вычислительная мощность».
Большие компьютеры за рубежом часто называютмэйнфреймами(mainframe).К нимотносят , как правило, компьютеры, имеющие производительность не менее 100 MIPS, ос-новную память емкостью от 512 до 10 000 Мбайт, внешнюю память не менее 100 Гбайт, многопользовательский режим работы при одновременном обслуживают от 16 до 1000 поль-зователей.
Компьютеры класса «mainframe» нашли широкое применение при решении научно-технических задач, используются в качестве платформы в вычислительных системах с па-кетной обработкой информации, в работе с большими базами данных, в управлении вычис-лительными сетями и их ресурсами, в качестве больших серверов вычислительных сетей. По данным экспертов, на мэйнфреймах сейчас находится около 70 % «компьютерной» инфор-мации.
Малые компьютеры (мини-ЭВМ) -надежные,недорогие и удобные в эксплуатациикомпьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возмож-ностями.
Мини-компьютеры обладают производительностью до1000 MIPS,емкостью основнойпамяти до 8000 Мбайт, емкостью дисковой памяти до 1000 Гбайт, числом поддерживаемых пользователей от 16-до 1024.
Все модели мини-компьютеров разрабатываются на основе микропроцессорных набо-ров интегральных микросхем2, 32-, 64- и 128-разрядных микропроцессоров.
К достоинствам мини-компьютеров можно отнести:
специфичную архитектуру с большой модульностью;
лучшее чем у мэйнфреймов соотношение производительность/цена;
повышенная точность вычислений.
Мини-компьютеры ориентированы на использование в качестве управляющих вычис-лительных комплексов. Наряду с использованием мини-компьютеров для управления техно-логическими процессами, они успешно применяются для вычислений в многопользователь-ских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в систе-мах моделирования несложных объектов, в системе искусственного интеллекта.
2 Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элемен-тов (диодов и транзисторов).
Микрокомпьютеры имеют широкую номенклатуру(Рис. 1.4).
Многопользовательские микрокомпьютеры -это мощные микрокомпьютеры,обору-дованные несколькими видеотерминалами и работающие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Персональный компьютер (ПК) - однопользовательские микрокомпьютеры,удовле-творяющие требованиям общедоступности и универсальности применения при следующих технико-экономических характеристиках:
малая стоимость ПК, находящаяся в пределах доступности для индивидуального по-купателя;
автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей
среды;
гибкость архитектуры, обеспечивающая адаптируемость к разнообразным примене-ниям в сфере управления, науки, образования, в быту;
дружественность операционной системы и остального программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональ-ной подготовки;
высокая надежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).
МИКРО-ЭВМ