Лекция 5. Состояние и тенденции развития ЭВМ

План

1.   Методы классификации компьютеров.

2.   Программное обеспечение.

3.   Классификация прикладных программных средств.

1. Методы классификации компьютеров

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Мы рассмотрим лишь некоторые из них, сосредоточившись на тех, о которых наиболее часто упоми­нают в доступной технической литературе и средствах массовой информации.

Классификация по назначению

Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, порта­тивные, развлекательные и рабочие станции.

Большие ЭВМ. Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainframe). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет до многих десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Группа системного программирования занимается разработкой, отладкой и внедре­нием программного обеспечения, необходимого для функционирования самой вычислительной системы. Работников этой группы называют системными програм­мистами. Они должны хорошо знать техническое устройство всех компонентов ЭВМ, поскольку их программы предназначены в первую очередь для управления физическими устройствами. Системные программы обеспечивают взаимодействие программ более высокого уровня с оборудованием, то есть группа системного про­граммирования обеспечивает программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы.

Группа прикладного программирования занимается созданием программ для выпол­нения конкретных операций с данными. Работников этой группы называют при­кладными программистами. В отличие от системных программистов им не надо знать техническое устройство компонентов ЭВМ, поскольку их программы работают не с устройствами, а с программами, подготовленными системными программистами. С другой стороны, с их программами работают пользователи, то есть конкретные испол­нители работ. Поэтому можно говорить о том, что группа прикладного программи­рования обеспечивает пользовательский интерфейс вычислительной системы.

Группа подготовки данных занимается подготовкой данных, с которыми будут рабо­тать программы, созданные прикладными программистами. Во многих случаях сотрудники этой группы сами вводят данные с помощью клавиатуры, но они могут выполнять и преобразование готовых данных из одного вида в другой. Так, например, они могут получать иллюстрации, нарисованные художниками на бумаге, и преобра­зовывать их в электронный вид с помощью специальных устройств, называемых сканерами.

Группа технического обеспечения занимается техническим обслуживанием всей вычислительной системы, ремонтом и наладкой устройств, а также подключением новых устройств, необходимых для работы прочих подразделений.

Группа информационного обеспечения обеспечивает технической информацией все прочие подразделения вычислительного центра по их заказу. Эта же группа создает и хранит архивы ранее разработанных программ и накопленных данных. Такие архивы называют библиотеками программ или банками данных.

Отдел выдачи данных получает данные от центрального процессора и преобразует их в форму, удобную для заказчика. Здесь информация распечатывается на печа­тающих устройствах (принтерах} или отображается на экранах дисплеев.

Большие ЭВМ отличаются высокой стоимостью оборудования и обслуживания, поэтому работа таких суперкомпьютеров организована по непрерывному циклу. Наиболее трудоемкие и продолжительные вычисления планируют на ночные часы, когда количество обслуживающего персонала минимально. В дневное время ЭВМ исполняет менее трудоемкие, но более многочисленные задачи. При этом для повы­шения эффективности 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

От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компью­теры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и неко­торыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.

Мини-ЭВМ часто применяют для управления производственными процессами. Например, в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочие места, управлять гибкими автоматизированными линиями и промышленными роботами, собирать инфор­мацию с инструментальных постов технического контроля и сигнализировать о необходимости замены изношенных инструментов и приспособлений, готовить данные для станков с числовым программным управлением, а также своевременно информировать цеховые и заводские службы о необходимости выполнения меропри­ятий по переналадке оборудования.

Тот же компьютер может сочетать управление производством с другими задачами. Например, он может помогать экономистам в осуществлении контроля за себесто­имостью продукции, нормировщикам в оптимизации времени технологических операций, конструкторам в автоматизации проектирования станочных приспособ­лений, бухгалтерии в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочис­ленный, как для больших ЭВМ.

Микро-ЭВМ

Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, исполь­зующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслужи­вания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. В число сотрудников вычислительной лаборатории обязательно входят программисты, хотя напрямую разработкой программ они не занимаются. Необходимые системные программы обычно покупают вместе с микро-ЭВМ, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям.

Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретен­ного или заказанного программного обеспечения, выполняют его доводку и настрой­ку, согласовывают его работу с другими программами и устройствами компьютера. Хотя программисты этой категории и не разрабатывают системные и прикладные программы, они могут вносить в них изменения, создавать или изменять отдельные фрагменты. Это требует высокой квалификации и универсальных знаний. Програм­мисты, обслуживающие микро-ЭВМ, часто сочетают в себе качества системных и прикладных программистов одновременно.

Несмотря на относительно невысокую производительность по сравнению с боль­шими ЭВМ, микро-ЭВМ находят применение и в крупных вычислительных центрах. Там им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла использовать дорогие суперкомпьютеры. К таким задачам, например, относится предварительная подготовка данных.

Персональные компьютеры (ПК)

Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производитель­ностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персо­нальный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удовлетворить большин­ство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

Особенно широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995 года в связи с бурным развитием Интернета. Персонального компьютера вполне доста­точно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры являются также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и сред­ством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях безработицы.

До последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК. 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 достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники, границы между профессиональными и бытовыми моде­лями в значительной степени стерлись, 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.

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 года, в области персональных компьютеров начинает действовать международный сертификационный стандарт — спецификация РС99. Он регламенти­рует принципы классификации персональных компьютеров и оговаривает мини­мальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Новый стандарт устанавливает следующие категории персональных компьютеров:

• Consumer PC (массовый ПК);

• Office PC (деловой ПК);

• Mobile PC (портативный ПК);

• Workstation PC (рабочая станция);

• Entertainment PC (развлекательный ПК).

Согласно спецификации РС99 большинство персональных компьютеров, присут­ствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК.

Существуют и другие виды классификации компьютеров:

q  классификация по уровню специализации – универсальные и специализированные (бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов);

q  классификация по типоразмерам – настольные (принадлежность рабочего места), портативные (удобны для транспортировки, можно использовать в качестве средства связи), карманные модели («интеллектуальные записные книжки»);

q  классификация по совместимости – аппаратная совместимость, программная совместимость, совместимость на уровне операционной системы (в области ПК наиболее широко распространены две аппаратные платформы – IBM PC и Apple Macintosh);

q  классификация по типу используемого процессора – процессор –основной компонент любого компьютера. В ЭВМ – это специальный блок, а в ПК – специальная микросхема. Тип используемого процессора в значительной мере характеризует технические свойства компьютера.

2. Программное обеспечение

Программы – это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Программное обеспечение бывает: базовое, системное, служебное и прикладное.

Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ).

Системное программное обеспечение обеспечивает взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции. Совокупность программного обеспечения системного уровня образуют ядро операционной системы компьютера.

Служебное программное обеспечение взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.

Прикладное программное обеспечение представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания: от производственных до творческих, обучающих и развлекательных.

3. Классификация прикладных программных средств

Текстовые редакторы – позволяют вводить и редактировать текстовые данные.

Текстовые процессоры – позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять.

Графические редакторы – предназначены для создания и обработки графических изображений.

Системы управления базами данных – предназначены для проведения простейшего анализа данных и их обработки.

Электронные таблицы – предназначены для хранения различных типов данных и их обработки.

Системы автоматизированного проектирования – предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре.

Настольные издательские системы – применяются для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий.

Экспертные системы – предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Характерными областями использования экспертных систем являются юриспруденция, медицина, фармакология, химия, сельское хозяйство.