Особенности и классы современных эвм

С момента создания первой ЭВМ прошло много времени, и архитектура ЭВМ претерпела большие изменения. Из больших громоздких ЭВМ превратились в малогабаритные, но еще более мощные, чем прежде. Элементная база компьютеров за довольно большой период времени видоизменилась от электронных ламп до СБИС (сверх большие интегральные схемы).

Особенности современных эвм

Несмотря на то, что современные ЭВМ сильно отличаются от старых, они по-прежнему строятся по принципам, изложенным фон Нейманом. Однако есть принципы, отличающие их от первых ЭВМ, вот некоторые из них:

• Принцип использования прерываний (как правило, связан с сигналами прерываний от внешнего устройства для выполнения неотложных действий этим устройством).

• Принцип открытой архитектуры (для ПК - возможность изменять и дополнять компоненты компьютера).

• Многопроцессорность и параллельные вычисления (для всех современных ЭВМ, но в первую очередь для больших и суперЭВМ).

Классы современных эвм

(по размерам и функциональным возможностям)

Супер-ЭВМ	Для выполнения сложных научных расчетов (например, в нефтяной или ядерной промышленности)	1000 и более параллельно работающих процессоров.	CRAY VAX-1000 nCube
Большие ЭВМ (Mainframe)	Для обработки больших массивов информации (банки, крупные предприятия)	Мультипроцессорная архитектура (до 10 МП). Подключение до 200 рабочих мест.	Tandem ЕС-1066
Супермини-ЭВМ	Для управления предприятиями.	Мультипроцессорная архитектура (до 10 МП). Подключение до 200 терминалов.	Семейство VAX Sparc
Мини-ЭВМ	Для управления предприятиями среднего размера	Однопроцессорная архитектура	ES/9000
Микро-ЭВМ: Персональные компьютеры Профессиональные рабочие станции Серверы	Для индивидуального обслуживания пользователей, автоматизации проектирования и эксперимента, работы в вычислительных сетях	Однопроцессорная архитектура, высокое быстродействие, гибкость конфигурации.	IBM, APPLE и др.

Числовые характеристики могут меняться, поскольку компьютерная техника развивается очень динамично.

Типы персональных компьютеров

• Настольные (Desktop)

• Портативные (Laptop)

• Блокнотные (Notebook)

• Мультимедиа (MPC)

• Плоско панельные (Panel PC, в отличие от других есть сенсорный экран с "дружественным интерфейсом", но возможно подключение клавиатуры и "мыши", в одном корпусе совмещены системный блок и дисплей жидкокристаллический цветной).

Состав персональных компьютеров

Стандартный набор персонального компьютера содержит:

• Системный блок (процессорный блок)

• Дисплей (Монитор)

• Принтер

• Клавиатура

• Мышь

В состав системного блока входит:

• Материнская плата, на которой находится микропроцессор, оперативная память и шина (магистраль передачи данных между процессором и оперативной памятью и внешними устройствами).

• Жесткий магнитный диск типа Винчестер (от англ. ружья Винчестер калибра 30/30, т.к. первый диск имел память верхней и нижней поверхностей 30/30 Кб).

• Контроллеры или адаптеры - электронные схемы для управления внешними устройствами.

• Внешние запоминающие устройства для гибких магнитных дисков, магнитооптических и лазерных (компакт) дисков типа CD-ROM и магнитных лент. В 1995/96 годах появились новые устройства, использующие компакт-диски: CD-R (позволяет выполнять однократную запись), CD-RW (Е) (допускает многократную перезапись данных на диске), DVD (устройство для работы с цифровыми видеодисками).

Основные характеристики микропроцессоров: тактовая частота, разрядность и архитектура.

Тактовая частота - это скорость выполнения элементарных операций в секунду (тактов одной операции).

Разрядность - количество разрядов одновременно участвующих в выполнении операции, т.е. разрядность ячеек памяти - 8-, 16-, 32-, 64-разрядные. В связи с этим существуют 8-, 16-, 32-, 64-разрядные микропроцессоры.

Микропроцессоры (МП), используемые в IBM-совместимых ЭВМ от первых до Pentium Pro, имеют CISC-архитектуру (Complex Instruction Set Computing - полный набор команд).

Однако на современном этапе существует уже RISC-архитектура (Reduced Instruction Set Computing - уменьшенный набор команд) и создается MISC-архитектура (Minimum Instruction Set Computing - минимальный набор команд).

Отличие их состоит в том, что первая архитектура содержит полный набор команд, а микропроцессор типа RISC содержит набор простых команд чаще всего встречающихся в программах. При необходимости выполнения более сложных команд в МП производится их автоматическая сборка из простых. В этих МП на выполнение каждой простой команды за счет их параллельного выполнения тратится один такт (на выполнение самой короткой команды CISC - архитектуры обычно тратится 4 такта).

МП типа RISC не совместимы с CISC МП программно. Две архитектуры RISC (уменьшенный набор) и MISC (минимальный набор), позволяют существенно увеличить скорость выполнения команд. Микропроцессоры RISC-архитектуры широко используются для создания суперЭВМ.

Монитор (дисплей) - устройство для вывода на экран текстовой и графической информации. Дисплей настольного компьютера выполнен на основе электронно-лучевой трубки, дисплей переносного компьютера - на основе жидкокристаллической технологии.

Монитор может работать в двух режимах: текстовом и графическом.

В текстовом режиме экран разбивается на знакоместа, (чаще всего на 25 строк по 80 символов в строке) на каждое из которых выводится один из 256 символов таблицы стандарта ASCII.

В графическом режиме на экран выводятся изображения по пикселям (picture element). Важными параметрами видеосистемы являются: разрешающая способность, палитра и размер видеопамяти.

Разрешающая способность выражается количеством пикселей по горизонтали и вертикали.

Палитра - это множество цветов, которые способна отображать видеосистема.

Видеосистема компьютера содержит, кроме монитора, видеоадаптер, содержащий собственную память (видеопамять). Изображение на экране формируется в видеопамяти процессором. Для черно-белых мониторов 1 пикселю соответствует 1 бит видеопамяти. Для цветных - 1 пикселю может соответствовать от 0,5 до 3-х байтов. В соответствии с этим количество воспроизводимых цветов меняется от 16 (2⁴) - 256 (2⁸) - 65000 (2¹⁶) - 16,7 млн. (2²⁴).

Размер видеопамяти компьютера зависит от требований к разрешающей способности и палитре. Формула для подсчета видеопамяти (количество пиксель по горизонтали * количество пиксель по вертикали) * количество байт.

Разные типы мониторов имеют различные возможности для показа изображений.

Тип монитора	Разрешение	Количество цветов	Размер видеопамяти
MDA - Monochrome Display Adapter	720*360	2
CGA - Color Graphics Adapter	640*200	4
EGA - Enhanced Graphics Adapter	640*350	16	128 Кб
VGA - Video Graphics Adapter	640*480 320*200	16 256	256 Кб
SVGA - Super Video Graphics Adapter	640*480 800*600 1024*768 1600*1200	256 65000 (HiColor) 16,7 млн. (TrueColor)	512 Кб 1 Мб 2 Мб 4 Мб
PGA - Professional Graphics Adapter		Свыше 16 млн.

Важными характеристиками монитора являются также размер зерна и частота кадровой развертки (количество кадров в единицу времени). Если частота кадровой развертки >= 25, то человеческий глаз не воспринимает смену кадров.

Клавиатура - устройство ввода, на которой располагаются следующие группы клавиш:

• Алфавитно-цифровые и знаковые

• Функциональные (F1 - F12)

• Служебные клавиши для редактирования - INS (INSERT), DEL (DELETE)

• Служебные клавиши для смены регистров и модификации кодов других клавиш - ALT (ALTERNATE), Ctrl (CONTROL), SHIFT

• Клавиши для управления курсором (стрелки, Home, End, PgUp, PgDn)

• Служебные клавиши для фиксации регистров - CapsLock, NumLock, ScrollLock

• Специальные клавиши - ESC (ESCAPE), TAB, ENTER, BACKSPACE

• Вспомогательные клавиши - PrtSc (PrintScreen), +, -, Break

В последнее время клавиатура стандартизована, она содержит по 101-103 клавиши по стандарту QWERTY и различается расположением служебных клавиш.

Принтер - устройство вывода на печать. Основу принтера составляет сложный электромеханический агрегат, обеспечивающий формирование изображения, продвижение бумаги, подачу красителя и др. Кроме того, в состав принтера входит электронная схема управления и буферное запоминающее устройство, где хранится очередная порция информации для вывода.

Виды принтеров отличаются способами нанесения красителя на бумагу:

• Матричные (ударные, игольчатые, 9-48-игольные).

• Струйные (безударные, используются специальные чернила, вместо иголок - трубки (сопла), 12-64 тр., высокое быстродействие, бесшумность и довольно высокое качество).

• Лазерные (используется принцип ксерографии: изображение формируется на специальном барабане с помощью лазерного луча, а затем оттиском с подогревом закрепляется на бумаге; их отличает высокая скорость, они снабжены собственной оперативной памятью 2Мб и выше и содержат интерпретаторы с языков описания страниц - Postscript фирмы Adobe и PCL фирмы Hewlett-Packard).

Манипулятор "Мышь" - устройство ввода для управления курсором на экране монитора. Наиболее распространены механические мыши с шариком в основании, однако самые точные и надежные, но дорогие - оптические мыши. Разные модели манипуляторов типа "Мышь" для IBM PС могут иметь две или три кнопки. Но большинство программ поддерживает стандарт Microsoft Mouse - работу с двумя кнопками. Как правило, активно используется левая кнопка "мыши", правая - вспомогательная.

Внешние устройства для современных ПС

Устройства ввода		Устройства вывода
Клавиатура Мышь Джойстик ручные манипуляторы Трекбол, Трекпоинт Микрофон Сканер Дигитайзер - планшет для рисования специальным пером		Дисплей (Монитор) Принтер Плоттер (графопостроитель) Колонки Наушники
	Устройства ввода-вывода
	Видеокамера Магнитофон Видеомагнитофон Модем