| Главная | Обучение | Архитектура ЭВМ и ВС | Тематика занятий |
УСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ
Электронная вычислительная машина (ЭВМ) – комплекс электронных и электромеханических устройств, объединенных общим программным обеспечением и обрабатывающим информацию по заданному алгоритму.
Классификация ЭВМ:
Вариант деления компьютеров по размерам и вычислительной мощности представлен на рисунке.
БольшиеЭВМ
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции (первая большая ЭВМ ЭНИАК была создана в 1946 г. и имела массу 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел, занимала площадь около 100 кв.м).
Несколько серверов, являющихся вычислительными системами, объединяют в единую систему более высокого ранга для повышения эффективности функционирования системы в целом. Они образуют кластер.
Джон Бери создает в Сан-Франциско цифровую библиотеку, (Internet Archive ) представляющую петабайтное хранилище данных – это онлайновая библиотека копий Web-узлов, включающих тексты, аудио и видео информацию, насчитывает порядка 55 млрд. страниц.
Около 2000 систем PetaBox постоянно просматривают Всемирную паутину, записывают на жесткие диске найденные Web-страницы и другой цифровой контент. Оборудование размещено в 50 стойках по 40 серверов PetaBox в каждой в большинстве своем оснащенных двухъядерными процессорами Opteron.
Каждая система PetaBox оснащена четырьмя жесткими дисками фирмы Seagate емкостью по 750 Гб с перпендикулярной записью, что позволяет хранить на одной серверной стойке до 120 Тб данных.
Японская машина MDGrape 3 первой в мире достигла порога производительности в один петафлопс. Этот самый быстрый в мире компьютер использует 4808 узлов на базе Intel Xeon.
Флопс - единица измерения быстродействия компьютера. 1 флопс = количество производимых процессором операций с плавающей точкой в секунду.
В феврале 2007 г. в Томском государственном университете запущен в эксплуатацию самый мощный в Восточной Европе суперкомпьютер «Скиф Сyberia» с пиковой производительностью 12 Тфлопс, ОЗУ 1,1 Тб и ёмкостью жестких дисков 22 Тб.
Мини ЭВМ
От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведения-ми, сочетающими учебную деятельность с научной. Мини-ЭВМ часто применяют для управления производственными процессами.
МикроЭВМ
Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислитель-ные центры. Для обслуживания такого компью-тера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. В число сотрудников вычислительной лаборато-рии обязательно входят программисты, хотя на-прямую разработкой программ они не занимают-ся.
Персональные компьютеры (ПК)
Их можно разделить на бытовые и профессиональные.
Бытовые модели, как правило, имели меньшую произво-дительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требова-лось для профессиональных моделей.
Профессиональные ПК обладали высокой производительностью.
В связи с достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стерлись, и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессивнальные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения мультимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых устройств.
По уровню специализации выделяют универсальные и специализированные компьютеры.
Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круг задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, хранящие информацию, которой могут пользоваться другие компьютеры, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами. Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использование специализированных систем все-таки эффективнее.
По типоразмерам:
Настольные модели (desktop) распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.
Портативные модели (notebook) удобны для транспортировки. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. В современных условиях возможности портативных компьютеров практически стали равны возможностям настольных моделей (но не по стоимости).
Карманные модели (palmtop) выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ.
По совместимости отмечают:
Аппаратная совместимость,
Совместимость на уровне операционной системы,
Программная совместимость,
Совместимость на уровне данных.
К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию.
Терминальные станции
Разновидностью ПК являются терминальные станции (Рис.) и сетевые компьютеры называемыми порой тонкими клиентами. Терминал - устройство оперативного ввода и вывода информации, используемое при взаимодействии (удалённого) пользователя с вычислительной машиной или сетью.
Они содержат монитор, клавиатуру, мышь, могут работать в различных сетевых конфигурациях и не хранят конфиденциальные данные. Администратор сети может проще и быстрее осуществлять установку программ и управление ими. Защита в значительной степени обеспечивается созданием минимально необходимого образа ОС. При этом максимально обеспечивается защита от несанкционированного копирования данных. Наиболее эффективно использовать терминалы на участках, где часто выполняются повторяющиеся однотипные операции, для одновременного поиска данных в одной базе данных и др.
Системный блок – основной узел (компонент, модуль) ПК, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Внутри системного блока, кроме внутренних системных устройств (материнская плата с процессором и сопроцессором, память, контролеры устройств и др.), могут находиться такие внешние устройства, как: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, драйверы CD и DVD, звуковая и видео платы, сетевая плата, факс-модем и другие, например, стример.
Системный блок обычно имеет две разновидности формы внешнего вида: горизонтальная и вертикальная. ПК с горизонтально расположенным системным блоком принято называть «Desktop». Они делятся на плоские и особо плоские («Slim»).
В некоторых конструкциях ПК в одном корпусе располагают монитор и системный блок, образующие единую конструкцию – моноблок (выпускала фирма Apple).
ПК с системными блоками в форме вертикальной башни («tower») выпускаются в виде: «MiniTower», «MidiTower», «BigTower» и др.
Сверхкомпактные VESA-совместимые компьютеры eBOX-2300 на процессоре Vortex86
могут крепиться на любую поверхность по стандарту VESA, в т.ч. на заднюю поверхность ЖК монитора.
Их габаритные размеры: 115х115х35мм. Вес: 0.5 кг. Выполненные в прочном корпусе и с пассивным охлаждением компьютеры обладают всеми достоинствами стандартного ПК. ВЗУ – CompactFlash. Имеют разъёмы: 2xUSB, Mic-in, Line-out, PS/2 Клавиатура/Мышь, DB15 VGA, RJ45. Могут подключаться к Ethernet 10 Base T/ 100 Base T.
Могут применяться в качестве тонких клиентов.
Аналогичные встраиваемые компьютеры серии ET "Tiny" созданы на базе System-On-Chip (SOC) технологии Vortex86. Они как нельзя лучше подходят для промышленных и специальных применений с высокими требованиями к надежности. Их отличает низкий уровень потребления и выделения энергии, способность работать в расширенном температурном диапазоне от -20 до +60°C без установки вентиляторов охлаждения.
Ультрамобильный компьютер (UMPC) позиционируется между ноутбуками и карманными устройствами.
Масса UMPC составляет 690 г, толщина корпуса - 23,9 мм, длина - 227,5 мм, ширина - 123,9 мм.
Снабжен семидюймовым WSVGA-дисплеем (1024?600 точек на дюйм), QWERTY-клавиатурой, встроенным сканером отпечатков пальцев для защиты доступа. Работает под управлением ОС Windows Vista Home Premium. Клавиатура разделена на два блока, расположенных слева и справа от экрана в верхней части устройства. Для управления курсором пользователю предложен джойстик. ОЗУ = 1 Гб, жесткий диск = 60 Гб. Многофункциональный слот для карт памяти SD/MMC. Имеет две камеры с разрешением 1,3 и 0,3 мегапиксела, встроенный модем, Wi-Fi (802.11 b/g), Bluetooth, розетку RJ45 для сетей Ethernet.
Структурная схема ЭВМ
Назначение основных узлов современных ПЭВМ
Процессор – является главной частью ЭВМ, реализующей процесс переработки информации.
Устройство управления – предназначено для автоматического управления работой всех частей ЭВМ в соответствии с заданной программой.
Арифметическо-логическое устройство – выполняет арифметические и логические операции над числами, полученными из оперативного запоминающего устройства (сложение, вычитание, умножение, деление чисел, а также сравнение чисел, сдвиг и др.).
Запоминающее устройство – предназначено для приема, хранения и выдачи управляющей информации (программы), исходных данных, промежуточных и конечных результатов вычислений.
Оперативное запоминающее устройство – предназначено для приема, хранения и выдачи команд программы, исходных числовых данных, а также промежуточных и конечных результатов расчетов.
Внешнее запоминающее устройство – служит для хранения программ расчетов, а также промежуточных и конечных результатов вычислений, отдельных модулей (частей) решаемой задачи в случае, если они не используются в данный момент.
Системные шины по функциональному назначению делятся на шины данных, шины адресов и шины управления.
Часто они условно делятся на:
Внутренняя память включает ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), ОЗУ (оперативное запоминающее устройство и Кэш.
Постоянное запоминающее устройство - служит для хранения программной и справочной информации и позволяет оперативно ее считывать (изменять информацию в ПЗУ нельзя).
Оперативное запоминающее устройство - представляет собой совокупность ячеек определенной разрядности к содержимому которых можно обращаться путем указания их адресов.
Сверхбыстродействующая КЭШ-память - используется в качестве буфера между процессором и менее быстродействующей оперативной памятью для ускорения доступа к ней.
Внешние устройства компьютера
Они подразделяются по предназначению на:
Диалоговые средства пользователей используются для взаимодействия пользователя с ЭВМ. Их аппаратная реализация включает видеомониторы, устройства речевого ввода-вывода информации и др.