Основные классы вычислительных машин и их сравнительная характеристика.
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы
Универсальные ЭВМ предназначены для решения инженерно-технических, экономических, математических, информационных задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:
- высокая производительность;
- разнообразие форм обрабатываемых данных при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
- большой набор выполняемых операций;
- большая емкость оперативной памяти;
- развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение различных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга задач, связанных с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Проблемно-ориентированные ЭВМ обладают ограниченными, по сравнению с универсальными ЭВМ, аппаратными и программными ресурсами.
Специализированные ЭВМ предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
По принципу действия ВМ делятся на три больших класса
Цифровые
ВМ или
вычислительные машины дискретного
действия работают с информацией,
представленной в цифровой форме.
Аналоговые ВМ или вычислительные машины непрерывного действия работают с информацией, представленной в аналоговой форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).
Гибридные ВМ или вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.
Наибольшее применение в экономике, науке и технике получили цифровые ЭВМ с электрическим представлением дискретной информации, обычно называемые электронными вычислительными машинами.
По этапам создания и элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:
1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.
2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).
3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе).
Интегральная схема – электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элементов (диодов и транзисторов).
4-е поколение, 80 – 90-е годы: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах (сотни тысяч - десятки миллионов активных элементов в одном кристалле).
5-е поколение, настоящее время: компьютеры со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
По размерам и вычислительной мощности ЭВМ делятся
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Малые ЭВМ или миниЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов для управления технологическими процессами.
МикроЭВМ – это средства обработки информации, построенные на основе микропроцессорных комплектов БИС.