1.2. Основные характеристики, место и классификация микроЭвм

МикроЭВМ, как и любые другие вычислительные машины, ха­рактеризуются рядом потребительских показателей, интегрально оценивающих все множество частных системных, технических, конструктивных и эксплуатационных характеристик. Чаще всего используются следующие показатели:

производительность — оценка, определяемая аналитически или экспериментально, количества обобщенных операций (команд), которые выполняет ЭВМ в единицу времени. Если провести анало­гию между ЭВМ и автомобилем, то производительность — это средняя скорость, с которой ЭВМ «движется» по средней программе. Производительность измеряется в операциях в секунду (операций/с, instruction per second, IPS), в миллионах операций в секунду (млн. операций/с, million IPS, MIPS) и для мощных ЭВМ в миллионах, операций с плавающей запятой в секунду (мегафлопс, megaflops, MFLOPS). Необходимо с большой осторожностью подходить к публикуемым в печати, особенно с рекламной целью, значениям производительности той или иной машины, так как результат су­щественно зависит от методики расчета и/или от сложности оценочных задач;

разрядность — максимальная ширина информационного кода, который может обрабатываться, храниться и пересылаться в ЭВМ как единое целое. Если продолжить аналогию с автомобилем, то разрядность соответствует максимальному количеству пассажиров, которое в нем можно перевозить. Разрядность измеряется в битах (binary digit, bit) или в байтах (byte), равных 8 битам. Естественно,

чем больше разрядность, тем больший объем информации может пе­реработать ЭВМ за определенное время (тем больше пассажиров может перевезти автомобиль);

емкость запоминающих устройств (ЗУ) — количество закоди­рованной информации, которое может одновременно храниться в устройствах памяти ЭВМ. Емкость ЗУ измеряется в байтах, килобайтах (1 Кбайт = 2¹⁰ байт, Kbyte), мегабайтах (1 Мбайт = 2²⁰ байт, Mbyte), гигабайтах (1 Гбайт = 2³⁰ байт, Gbyte) или те­рабайтах (1 Тбайт - 2¹⁰ байт, Tbyte). Чем больше емкость ЗУ, тем больше «грузоподъемность» ЭВМ, так как она обеспечивает ре­шение более сложных, информационно емких задач;

цена — денежное выражение стоимости, определяющее затраты потребителя на приобретение вычислительной машины. Снижение цены, при прочих равных условиях, повышает экономическую эффективность применения ЭВМ (чем дешевле автомобиль, тем вы­годнее покупка, если другие его характеристики удовлетворяют потребителя).

К вышеперечисленным показателям желательно добавить еще один, интегрально характеризующий конструктивные и эксплуата­ционные характеристики вычислительного устройства: необходи­мую для установки площадь помещения, условия эксплуатации по температуре, загрязненности атмосферы, требуемый штат обслу­живающего персонала, надежность, ремонтопригодность и т. п. В некоторой степени таким показателем могут быть эксплуатацион­ные расходы за определенный период, однако в литературе редко приводятся сведения по расходам на использование конкретных средств ВТ и их связи с частными характеристиками.

Различают пять классов ЭВМ: микроЭВМ, мини-ЭВМ, супер-мини-ЭВМ, средние ЭВМ (mainframe), суперЭВМ (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Основные характеристики ЭВМ

Класс ЭВМ	Разрядность, бит	Производитель­ность, млн. опе­раций/с	Емкость опера­тивного ЗУ, Мбайт	Цена, млн. дол.
МикроЭВМ	8; 16; 32	0,5—1	0,1—1	менее 0,02
Мини-ЭВМ	16; 32	1,0—5	1—4	0,02 — 1
Супермини-ЭВМ	32	5,0—20	2—10	0,1 —0,5
Средние ЭВМ	32; 64	10,0—100	10—50	0,5—5
СуперЭВМ	64;128	более 100	более 50	более 5

Заметим, что микроЭВМ имеют худшие характеристики разрядно­сти, производительности и емкости ЗУ по сравнению со всеми дру­гими классами. Напрашивается вывод, что их распространение должно быть ограниченным. Однако у микроЭВМ есть и существен­ное преимущество — наиболее низкая стоимость. Если требования конкретного применения вычислительного устройства удовлетво­ряются этими «худшими характеристиками» (разрядность 8, 16 бит, производительность до 500 тыс. операций/с, емкость ЗУ порядка 0,5 Мбайта, сюда же следует отнести и низкие эксплуата­ционные расходы), то естественно использовать наиболее дешевое средство — микроЭВМ. Так как таких применений великое мно­жество, то огромна и потребность в средствах МпВТ.

Следует также учитывать, что со временем все показатели как бы смещаются вверх по указанной выше таблице. 10—15 лет тому назад характеристики современных микроЭВМ принадлежали мини-ЭВМ, класса супермини-ЭВМ вообще не существовало, а их нынешние характеристики были присущи машинам среднего клас­са. В настоящее время имеется возможность расширить оператив­ную память микроЭВМ до 1—4 Мбайт и, подключив математиче­ский сопроцессор, увеличить производительность до 1—2 млн. операций/с, т. е. микроЭВМ вторгаются в зону действия мини даже супермини-ЭВМ, расширяя тем самым области своего воз­можного применения. Уже можно говорить о появлении нового класса — супер-, микроЭВМ, вытесняющего мини-ЭВМ.

Выпускаемые промышленностью микроЭВМ делят на два боль­ших вида (рис. 1.2).

Первый вид — встраиваемые микроЭВМ, предназначенные для построения микропроцессорных вычислительных систем (управле­ния, сбора и обработки данных, отображения информации и т. п.), которые конструктивно включаются в законченные изделия и фун­кционируют совместно с ними. МикроЭВМ этого вида отличаются отсутствием источников питания, органов управления, декоратив­ного оформления, внешне они выглядят как полуфабрикаты, кото­рые должны быть спрятаны от пользователя внутрь изделия. Конструктивно встраиваемые микроЭВМ выполняются как одноплат­ные или реже многоплатные (многомодульные), последние обычно имеют лучшие вычислительные характеристики. В качестве примера можно привести семейства iSBC 80, iSBC 86 фирмы Intel (США), одноплатные микроЭВМ которых нашли самое широкое распро­странение. В СССР встраиваемые микроЭВМ входят в состав ряда семейств, например серии В7 микросредств управляющей вычисли­тельной техники (МСУВТ В7), выпускаемой Министерством элек­тротехнической промышленности и приборостроения СССР [2.2].

Второй вид — законченные (автономные) микроЭВМ, ориенти­рованные на непосредственное взаимодействие с пользователем. Такие машины выпускаются конструктивно завершенными, до­пускающими подключение и.или укомплектование широким набо­ром периферийных устройств, снабженные развитым программным обеспечением. По числу пользователей, которые одновременно могут работать с микроЭВМ, последние делятся на однопользова­тельские (single-user) и многопользовательские (multi-user).

Персональная ЭВМ (ПЭВМ) — это недорогая, автоном­ная однопользовательская микроЭВМ, обеспечивающая удобную работу любого пользователя, даже не имеющего профессиональной подготовки в области вычислительной техники. Достаточные вы­числительные возможности, широкий спектр доступных перифе­рийных устройств, системного и прикладного программного обеспечения,

поддерживающих интерактивный режим работы, являют­ся главными отличительными чертами современных ПЭВМ. При­нимая во внимание основные области применения, ПЭВМ можно условно разделить на три типа.

Домашние (бытовые) ПЭВМ (home computers) предназначены для автоматизации бытовой сферы деятельности человека: ведения семейных баз данных (справочников, архивов, дневников), расчета семейного бюджета, обучения, управления бытовыми приборами (аудиовизуальной аппаратурой, охранной сигнализацией, климати­ческими установками и т. п.), развлечений (электронные игры). Стоимость домашних ПЭВМ порядка 100—1000 долларов и зависит, в первую очередь, от набора периферийных устройств. В дешевых домашних компьютерах в качестве устройств ввода-вывода исполь­зуются бытовые приборы. Обычный телевизор превращается в алфа­витно-цифровой дисплей с простейшими графическими возможно­стями, кассетный магнитофон - во внешнее запоминающее устрой­ство средней емкости. Дорогие системы снабжаются алфавитно-цифровыми и/или графическими дисплеями и накопителями на гибких магнитных дисках.

Конторские (деловые) ПЭВМ (business computers) ориентиро­ваны на автоматизацию учрежденческого труда: составление, редак­тирование и оформление текстов, ведение баз данных, деловой пере­писки, выполнение табличных вычислений, работу с графической информацией. Конторские ПЭВМ стоят от 1000 до 5000 долларов. Они оснащаются качественными алфавитно-цифровыми и графиче­скими дисплеями, внешними запоминающими устройствами боль­шой емкости на гибких или жестких дисках, устройствами для получения высококачественных твердых копий: принтерами и/или графопостроителями (плоттерами).

Профессиональные ПЭВМ (professional computers) предназначе­ны для автоматизации труда инженера и научного работника, созда­ния автоматизированных рабочих мест проектировщика, компонов­ки систем автоматизации научных исследований, решения сложных вычислительных задач. Профессиональные ПЭВМ имеют самую высокую стоимость в классе персональных (до 10000 долларов). Кроме стандартных устройств, они комплектуются самым разнооб­разным периферийным оборудованием, обеспечивающим професси­ональную ориентацию. Обязательным является наличие внешних запоминающих устройств большой емкости и устройств для связи с измерительной и научной аппаратурой.

Однако четких границ между типами ПЭВМ нет. Основу лю­бой персональной машины составляет системный блок (модуль), с которым стыкуются дополнительные модули и периферийные устройства. Сердцем системного блока является микропроцессор, его тип существенно влияет на все характеристики ПЭВМ, опреде­ляет ее разрядность и производительность. Но современные микро­процессоры настолько мощны, что подключая к одному и тому же системному блоку различный набор модулей-расширителей и пери­ферийных устройств, используя соответствующее системное и при­кладное программное обеспечение, можно создать ПЭВМ любого типа: от простой домашней до сложной профессиональной.

По конструктивному исполнению персональные ЭВМ можно разделить на три группы.

Настольные ПЭВМ (desk-top). В таких машинах системный блок и все периферийные устройства (клавиатура, дисплей, допол­нительные внешние ЗУ, принтеры и т. п.) изготавливаются в виде отдельных конструктивных единиц и объединяются в систему на ра­бочем столе пользователя. Например, типичная персональная ЭВМ фирмы IBM (США) в минимальной конфигурации состоит из систем­ного блока (500 X 400 X 137 мм), алфавитно-цифрового дисплея (380 Х 350 Х 280 мм), клавиатуры (500 Х 200 Х 57 мм) и прин­тера (400 Х 370 Х 110 мм). Для размещения такого комплекта требуется площадь не более 0,5 м².

Транспортабельные ПЭВМ (transportable). Отличаются интегрированностью конструкции, при этом все основные устройства объединяются в единый блок, размеры и вес которого позволяют легко переносить машину. ПЭВМ этой группы кроме стандартных схемных узлов включают плоский алфавитно-цифровой и/или гра­фический дисплей (жидкокристаллический или электролюминесцентный), клавиатуру, внешнее ЗУ на кассетах или микрокассе­тах и/или на гибких магнитных дисках, миниатюрное печатающее устройство или плоттер. Например, транспортабельная ПЭВМ НР-ТРС фирмы Hewlett-Packard (США) весит чуть более 11 кг, включает электролюминесцентный плоский дисплей (32 строки по 80 символов, графические возможности), струйный принтер, диско­вод на гибких микродисках емкостью 710 Кбайт, построена на базе 16-разрядного микропроцессора MC68000.

Портативные ПЭВМ (portable, lap-top) с батарейным пита­нием. Размеры машин этой группы позволяют переносить их в порт­феле (briefcase-size, book-size) или даже в кармане (pocket, hand­held). Выпускаются они в виде малогабаритных устройств с встро­енной стандартной или миниатюрной клавиатурой, маленькими алфавитно-цифровыми дисплеями и, возможно, встроенными внеш­ними ЗУ на магнитных картах или микрокассетах. Батарейное питание обеспечивает автономность машины, пользователь может работать с ней в любых, специально неподготовленных условиях. Фирма Tandy (США) выпускает, например, так называемую порт­фельную ПЭВМ типа TRS-80 Mode 200. Машина выполнена на базе микропроцессора 80С85, изготовленного по КМОП технологии, имеет встроенную стандартную клавиатуру, жидкокристалличе­ский дисплей, обеспечивающий отображение 16 строк по 40 сим­волов. Масса машины не превышает 2 кг, время автономной работы не менее 20 часов.

Многопользовательские микроЭВМ в отличие от персональных имеют существенно большую емкость памяти (оперативной и внеш­ней) и работают под управлением операционных систем, которые позволяют разделить ресурсы машины между несколькими пользо­вателями. Внешне многопользовательские системы отличаются толь­ко одним — к системному блоку подключено несколько дисплеев и клавиатур, за которыми одновременно могут работать пользова­тели. Многопользовательские микроЭВМ ориентированы на дело­вые и инженерно-научные применения и по своим характеристикам приближаются к мини- и супермини-ЭВМ.