-
Основные понятия архитектуры и организации компьютеров.
1.1. Состав компьютера
Компьютер или вычислительная машина (ВМ) – это совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для обработки информации. ВМ обычно содержит один основной процессор и, возможно, несколько сопроцессоров, имеет фиксированный состав и универсальное применение. Вычислительные системы (ВС), в отличие от ВМ, содержат несколько процессоров, имеют переменный состав и являются проблемно-ориентированными (специализированными). Состав аппаратных и программных средств компьютера можно пояснить с помощью рис. 1.1.
Процессор – основное устройство управления и обработки данных. Память – набор устройств для хранения информации, используемой в процессе работы машины. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие машины с внешней средой (в том числе с пользователями). Шины связи и протоколы взаимодействия реализуют физическую среду и алгоритмы обмена данными между различными устройствами.
Операционные системы - являются основными средствами управления выполнением программ и распределения ресурсов машины между процессами. Инструментальные ПС (программные среды) включают все средства, необходимые для разработки программ: редакторы, компиляторы, отладчики и др. Системы промежуточного ПО (Middleware) – ИТС (инструментальные технологические среды) – позволяют реализовать определенную технологию разработки программных средств: COM, DCOM, CORBA, RMI и др. Проблемно-ориентированные ПС предназначены для решения задач определенной области применения: MathLab (научные вычисления), AutoCAD (конструирование), PhotoShop (графический редактор), 3D Studio (машинная графика) и др. Утилиты – сервисные средства, облегчающие взаимодействия пользователя с компьютером: архиваторы, программы форматирования, антивирусные программы и др.
1.2. Виды (классы) компьютеров
В настоящее время распространены следующие классы компьютеров:
- микрокомпьютеры – встраиваемые микропроцессоры со специальным ПО, используемые как программируемые контроллеры для промышленного оборудования (Embedded Computer); с середины 1990-х г.г. широкое распространение получили процессоры архитектуры ARM (Advanced RISC Machines), используемые в смартфонах, интернет-планшетах и других мобильных и энергоэффективных устройствах;
- персональные компьютеры (на основе процессоров Pentium, многоядерных процессоров Core Duo, Core i3, i5 и i7) – ВМ, предназначенные для работы одного пользователя;
- рабочие станции (Sun Work Stations) – ВМ большей производительности, чем ПК; имеют проблемную ориентацию или управляют несколькими ПК, объединенными в простую (локальную) сеть;
- средние и большие машины (Host computers) – вычислительные системы из нескольких процессоров (CDC6600, HP9000, Series800, SGI); это системы, которые предназначены для решения сложных задач обработки данных или управления большим числом ПК, объединенных в глобальную сеть;
- суперкомпьютеры – системы с параллельной архитектурой векторно-матричного типа ( Illiac IV, VP-2000, Эльбрус ), имеющие сверхвысокую производительность обработки данных.