4. Разновидности архитектур компьютеров.

По способам преобразования информации средства вычислительной техники принято разделять на три основных класса: аналоговые, цифровые и гибридные вычислительные машины (системы).

В современной вычислительной технике носителями информации являются электрические сигналы, допускающие две формы модуляции носителя – аналоговую и дискретную. При аналоговой модуляции информации, величины информационных сигналов могут принимать любые допустимые значения из заданного диапазона, плавно без разрывов переходя от одного уровня к другому. При дискретном представлении информации сигналы имеют дискретный (числовой) характер закодированной последовательности отсчетов и могут изменяться в диапазонах, ограниченных лишь числом знаков в их кодировке. При этом , информация различных типов кодируется единообразно.

Аналоговые вычислительные машины (АВМ) высоко производительны в первую очередь, при моделировании решений систем дифференциальных уравнений: в управлении непрерывными процессами; моделировании гидро- и аэродинамических задач; исследовании динамики сложных объектов, электромагнитных полей и т. д., то есть могут решать подобные задачи во много раз быстрее, чем дискретные ЭВМ. Однако АВМ принципиально не могут решать задач, связанных с хранением и обработкой больших объемов информации различного характера (типов) и задач с высокой степенью точности представления данных, с которыми легко справляются цифровые вычислительные машины (ЦВМ), использующие дискретную форму представления информации.

Преимущества вышеперечисленных типов машин совмещает гибридная вычислительная машина (ГВМ), включающая как аналоговые, так и дискретные устройства обработки информации. Однако, включение в состав цифровой вычислительной машины аналоговых устройств не универсально, т.к. во-первых, аналоговые системы не программно управляемы, как цифровые, и в своей структуре воспроизводят модель заданной конкретной специальной системы или устройства (например, станков, манипуляторов, следящих систем и т.д.); во-вторых, требуются аналогово-цифровые устройства (АЦП и ЦАП) для сопряжения аналоговых и дискретных частей, что усложняет машину и оправдывает такой гибрид лишь при целесообразности цифрового управления сложными аналоговыми процессами.

Универсальными для широкого спектра применений в настоящее время являются цифровые вычислительные машины (ЦВМ) называемые компьютерами. В зависимости от устройства, функционального назначения, используемой операционной системы и пр. в настоящее время объективно сложилась следующая классификация компьютеров в порядке роста их функциональности: персональные компьютеры, рабочие станции, серверы, мейнфреймы, кластерные архитектуры, суперкомпьютеры.

1. Персональные компьютеры

Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции мини-компьютеров при переходе от элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции электронных элементов (ИС, БИС) на большие и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС).

ПК справляются с решением широчайшего класса прикладных задач в различных областях человеческой деятельности поддерживая аппаратно создание и применение соответствующего программного обеспечения и информационных технологий. Благодаря относительно низкой стоимости, ПК очень быстро завоевали лидирующие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки все новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Прежде всего - это «дружественные пользовательские интерфейсы», а также мощные инструментальные средства и графические проблемно-ориентированные среды для автоматизации разработки прикладных информационных технологий.