Виды современных компьютеров
По назначениювыделяют следующие виды компьютеров:
а) универсальные -предназначены для решения различных задач, типы которые не оговариваются. Эти ЭВМ характеризуются:
· разнообразием форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т.д.) при большом диапазоне их изменения и высокой точности представления;
· большой емкостью внутренней памяти;
· развитой системой организации ввода-вывода информации, обеспечивающей подключение разнообразных устройств ввода-вывода.
б) проблемно-ориентированные -служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных, выполнением расчетов по несложным правилам. Они обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств.
в)специализированные -применяются для решения очень узкого круга задач. Это позволяет специализировать их структуру, снизить стоимость и сложность при сохранении высокой производительности и надежности. К этому классу ЭВМ относятся компьютеры, управляющие работой устройств ввода-вывода и внешней памятью в современных компьютерах. Такие устройства называются адаптерами, или контроллерами.
По размерам и функциональным возможностямразличают четыре вида компьютеров: суперЭВМ, большие, малые и микроЭВМ.
СуперЭВМявляются мощными многопроцессорными компьютерами с огромным быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач и увеличивает объемы памяти, что значительно убыстряет процесс решения. Они часто используются для решения экспериментальных задач, например, для проведения шахматных турниров с человеком.
БольшиеЭВМ (их называют мэйнфреймами от англ. mainframe) характеризуются многопользовательским режимом (до 1000 пользователей одновременно могут решать свои задачи). Основное направление – решение научно-технических задач, работа с большими объемами данных, управление компьютерными сетями и их ресурсами.
МалыеЭВМ используются как управляющие компьютеры для контроля над технологическими процессами. Применяются также для вычислений в многопользовательских системах, в системах автоматизации проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.
По назначению микроЭВМмогут быть универсальными и специализированными. По числу пользователей, одновременно работающих за компьютером – много- и однопользовательские. Специализированные многопользовательские микроЭВМ (серверы - от англ. server) являются мощными компьютерами, используемыми в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютеров сети. Специализированные однопользовательские (рабочие станции – workstation, англ.) эксплуатируются в компьютерных сетях для выполнения прикладных задач. Универсальные многопользовательские микроЭВМ являются мощными компьютерами, оборудованными несколькими терминалами. Универсальные однопользовательские микроЭВМ общедоступны. К их числу относятся персональные компьютеры – ПК. Наиболее популярным представителем ПК в нашей стране является компьютер класса IBM PC (International Business Machines – Personal Computer).
По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные – тип DeskTop) и переносные. В свою очередь переносные ПК встречаются различных типов, некоторые сравнительные характеристики которых приведены ниже в табл. 8.1.
Таблица 8.1
| Параметр | Типы переносных ПК | |||||
| рабочие станции Nomadic[1] | наколенные LapTop | блокноты Notebook | карманные PalmTop[2] | электронные секретари PDA[3] | электронные записные книжки Organizer | |
| масса, кг | до 15 | 5 – 10 | до 1,5 | до 0,3 | 0,25 – 0,5 | до 0,2 |
| габариты, см | 40х30х20 | 35х25х10 | 25х15х6 | 15х8х2,5 | 20х10х3 | 15х8х2,5 |
СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОМПЬЮТЕРА
В разделе 7 определена структурная схема компьютера и в общих чертах описано взаимодействие его элементов в процессе функционирования. Рассмотрим основные структурные элементы компьютера более подробно (устройства ввода-вывода рассматриваются в части 4 учебного пособия).
Память
Внутренняя память
Внутренняя память компьютера предназначена для оперативной обработки данных. Она является более быстрой, чем внешняя память, что соответствует принципу иерархии памяти, выдвинутому в проекте Принстонской машины. Следуя этому принципу, можно выделить уровни иерархии и во внутренней памяти.
Самой быстрой и меньшей по объему является кэш-память(от англ. cashe – тайник). Она является буфером между основной памятью и процессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы.
Вторым элементом внутренней памяти является основная память(она подробно рассмотрена ниже).
Память дискретна. Элементарной (минимальной) единицей хранения информации является бит. Он может содержать 02 или 12. Однако компьютер при работе с памятью для размещения или выборки данных из нее оперирует не битами, а байтами и более крупными единицами.
Для обращения к элементам памяти они снабжаются адресами, начиная с нуля. Максимальный адрес основной памяти определяется функциональными возможностями того или иного компьютера.
Структура основной памяти для компьютеров класса IBC PC с указанием начальных адресов отдельных областей представлена в табл. 9.1.
Таблица 9.1
| непосредственно адресуемая память операционной системы | расширенная память XMA[4] | ||||
| стандартная память СМА[5] (640К) | верхняя память UMA[6] (384К) | высокая память HMA[7] (64К) | остальная память | ||
| ОЗУ[8] | ПЗУ | ||||
| область служебных программ и данных операционной системы (64К) | область программ и данных пользователя (576К) | область видеопамяти и служебных программ (256К) | область программы начальной загрузки операционной системы и других программ BIOS[9] (128К) | ||
| 0 64К 640К 896К 1024К 1088К МАХ | |||||
В силу особенностей ОС MS DOS непосредственно адресуются только первые 1024 К памяти, доступ к остальным адресам осуществляется средствами специальных программ, которые называются драйверами. Их подключение выполняется в файле конфигурации config.sys в предложении device.
При обращении к элементам памяти ОС использует не абсолютный адрес, например, 2245653, а сегментированный.
В простейшем случае для образования сегментированного адреса все адресное пространство делится на блоки – сегменты – размером 16Б, которые нумеруются четырехзначными шестнадцатеричными числами от 000016 до FFFF16. Тогда внутри сегмента каждый байт как элемент памяти характеризуется смещением – отстоянием в байтах от начала сегмента. В результате каждый абсолютный адрес представляется парой сегмент:смещение. На рис. 9.1 представлена схема формирования сегментированных адресов.
сегменты и их номера
… ….
000016 000116 000216 000316 000416
0 16Б 32Б 48Б 64Б 128Б …. MAX
8Б
абсолютный адрес = 40Б
Рис. 9.1. Схема формирования сегментированных адресов
Зададимся абсолютным адресом, равным 40Б, и представим его в сегментированном виде: 0002:0008. Здесь 0002 – номер сегмента, 0008 – смещение в сегменте.
Внешняя память
Внешняя память представлена в основном магнитными и оптическими носителями. Магнитные носители делятся на магнитные ленты (стримеры), которые используются для хранения архивов и нашли неширокое применение, и магнитные диски.
Рассмотрим организацию внешней памяти на примере магнитных дисков.