4. Классификация компьютеров

Существует много систем классификации компьютеров. Рассмотрим некоторые из них, сосредоточив внимание на тех, о которых часто упоминается в технической литературе и средствах массовой информации.

Классификация по назначению  один из методов классификации, связанный с способами применения компьютеров. По этому принципу различают супер ЭВМ, большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры (рис. 5), которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.

Суперкомпьютер (supercomputer)  предназначен для высокоскоростного выполнения прикладных процессов. В 1976 г. корпорация Cray Research изготовила первый сверхбыстродействующий компьютер, образовав новый класс компьютеров. Первоначально Cray Research предполагала, что потребность в таких компьютерах будет небольшой, однако она увеличивается, и особенно в последние годы. Кроме этого, производители суперкомпьютеров постоянно улучшали показатель стоимость/производительность. Появился и получил большую популярность новый класс  супермини-компьютеры. Это уменьшенные по габаритам и более экономичные варианты суперкомпьютеров, нередко настольного исполнения.

Рис. 5. Классификация по сферам применения и методам использования

Суперкомпьютер может иметь один процессор, и тогда в нём одна последовательность команд работает с одним потоком данных. Вместе с этим большие скорости обработки данных можно получить лишь в многопроцессорных системах. Поэтому во всех последующих архитектурах степень параллельной обработки возрастает. Растёт соответственно и число входящих в суперкомпьютер процессоров. В дополнение к обычным (скалярным) подключаются векторные процессоры. В первом случае обрабатываются скалярные величины, а во втором  векторные.

Базовый (большой) компьютер  mainframe  основной тип компьютера, используемый в больших информационных сетях, работает с большой скоростью и по производительности уступает суперкомпьютеру, но охватывает более широкий круг решаемых задач. Мэйнфрейм обладает относительно большой оперативной памятью и предоставляет свои ресурсы через коммуникационную сеть большому числу пользователей. Компьютер работает одновременно с несколькими задачами и, соответственно, с несколькими пользователями. Он поочередно переключается с одной задачи на другую и делает это настолько быстро и часто, что у каждого пользователя создается впечатление, будто компьютер работает только с ним. Такое распределение ресурсов вычислительной системы носит название принципа разделения времени.

Мини-ЭВМ отличаются уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями, банками и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.

Микро-ЭВМ применяются на многих предприятия. Обслуживание компьютера осуществляется вычислительной лабораторией в составе нескольких человек (а не вычислительный центр). В число сотрудников лаборатории обязательно входят программисты, но разработкой программ они не занимаются.

Персональные компьютеры  категория компьютеров для обслуживания рабочего места, получившая бурное развитие в течение последних двадцати лет. Широкую популярность ПК получили после 1995г. в связи с развитием Интернета.

До последнего времени модели ПК условно рассматривали в двух категориях: бытовые и профессиональные. Бытовые модели, как правило, имели меньшую производительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требовалось для профессиональных моделей. В связи с удешевлением средств вычислительной техники границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стёрлись и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессиональные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения мультимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых устройств. При этом под термином мультимедиа подразумевается сочетание нескольких видов данных в одном документе (текстовые, графические, музыкальные и видеоданные) или совокупность устройств для воспроизведения этого комплекса данных.

Начиная с 1999 г. в области ПК начал действовать международный сертификационный стандарт  спецификация РС99. Он регламентирует принципы классификации ПК и рекомендуемые требования к каждой из категорий:

• Consumer PC (массовый ПК);

• Office PC (деловой ПК);

• Mobile PC (портативный ПК);

• Workstation PC (рабочая станция);

• Entertainmemt PC (развлекательный ПК).

Согласно спецификации РС99 большинство продающихся ПК попадают в категорию массовых. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств создания соединений удалённого доступа, то есть средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК  к средствам воспроизведения графики и звука.

Классификация по уровню специализации – ПК подразделяются на универсальные и специализированные. На базе универсальных ПК можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Специализированные ПК предназначены для решения конкретного круга задач. К ним относятся бортовые ПК автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов и т.д. Специализированные компьютеры, объединяющие ПК предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу данных внутри всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами.

Классификация по типоразмерам  различают настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (palmtop) модели. Недавно появились устройства, сочетающие возможности карманных персональных компьютеров и устройств мобильной связи (по-английски они называются PDA, Personal Digital Assistant).

Классификация по совместимости. От совместимости работы ПК между собой зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними данными.

Аппаратная совместимость – по ней различают, так называемые, аппаратные платформы. Среди ПК наиболее широко распространены аппаратные платформы: IBM PC и Apple Macintosh. Принадлежность ПК к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними.

Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.

Классификация по типу используемого процессора  основной компоненты любого компьютера. В ЭВМ это специальный блок, а в ПК - специальная микросхема, которая выполняет все вычисления. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора.

Состав вычислительной системы. Состав вычислительной системы ПК называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники исходя из выполняемых функций рассматривают раздельно. Соответственно выделяют аппаратную конфигурацию ПК и их программную конфигурацию. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность.

Аппаратное обеспечение. К нему относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию ПК. Современные компьютеры имеют блочно  модульную конструкцию. Аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ - Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Таким образом, протокол  это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.

Многочисленные интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, условно разделяются на две большие группы: последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный  одновременно группами битов. Количество битов, участвующих в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают байт за цикл.

Параллельные интерфейсы имеют более сложное устройство, чем последовательные и обеспечивают высокую производительность. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т. п. Их производительность измеряют байтами в секунду (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с).

Последовательные интерфейсы применяют для подключения «медленных» устройств (простейших устройств печати низкого качества, устройств ввода и вывода знаковой и сигнальной информации, контрольных датчиков, малопроизводительных устройств связи и т. п.), а также в тех случаях, когда нет существенных ограничений по продолжительности обмена данными.