Основные функциональные части ЭВМ

Классификация компьютеров по областям применения

Компьютер применяется для очень широкого круга задач. Он может выполнять функции от простой записной книжки до сверхмощной вычислительной системы. В то же время такие вычислительные машины ориентированные на выполнение специальных функций было бы нерационально использовать в бытовых целях, где с работой мог бы справиться не очень мощный компьютер.
Все это привело к тому, что постепенно компьютеры стали приобретать своего рода специализацию, в зависимости от своих способностей и от выполняемой работы. В настоящее время существует несколько классов на которые подразделяют все существующие компьютеры. Это персональные компьютеры, рабочие станции, серверы, мейнфреймы и суперкомпьютеры. Рассмотрим более подробно что из себя представляет каждая группа.

Персональные компьютеры. Этот тип компьютеров является наиболее распространенным из всех вышеперечисленных. Как правило эти машины применяются для личного пользования для выполнения широкого круга несложных задач. Интересна история появления персональных компьютеров. Они возникли после появления больших и сверхбольших микросхем, когда их размеры и, что самое главное, стоимость стали приемлемыми для применения отдельными людьми. Все персональные компьютеры как правило подразделяются на IBM-совместимые и компьютеры других фирм-производителей, например Macintosh. В результате этого пользователю работающему на IBM-совместимом компьютере придется обучаться заново работе на другом компьютере.

Рабочие станции. Совершенствование процессора и микросхем оперативно памяти, привело к формированию настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначально рабочие станции были ориентированы на профессиональных пользователей, в отличие от персональных компьютеров, которые в основном ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала. Это привело к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода-вывода.

Серверы. По мере продолжения процесса разукрупнения и увеличения производительности наиболее мощные персональные компьютеры стали использоваться в качестве серверов. Серверы предназначены для использования в копьютерных сетях для хранения и обработки больших обьемов информации. При этом используется так называемая распределенная модель "клиент-сервер", где часть работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер.

Мейнфреймы. Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры обеспечивают работу периферийных устройств.

Суперкомпьютеры. Компьютеры этого класса является самым мощным из всех существующих. Также как и мейнфреймы, они являются многопроцессорными системами, содержащие несколько центральных и периферийных процессоров. Суперкомпьютеры необходимы для работы с приложениями, требующими производительности как минимум в сотни миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Они применяются для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий. Суперкомпьютеры нашли примение и в финансовой сфере.

Заключение. Естественно, что подразделение вычислительных систем на вышеперечисленные классы является условным. Так, например, персональный компьютер может выполнять функции как рабочей станции так и сервера. Стремительный рост компьютерной техники приводит к заметному улучшению основных параметров компьютеров, что еще более стирает границы между классами.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ЭВМ БЫЛИ ПРЕДЛОЖЕНЫ ДЖОНОМ ФОН НЕЙМАНОМ - выдающимся американским математиком венгерского происхождения в 1945 году. В соответствии с ними в любой ЭВМ должны иметься четыре основных функциональных части. Взаимодействие между ними можно упрощенно изобразить в виде схемы:

На схеме двойные стрелки соответствуют движению данных (информация в ЭВМ называется данными). Человек вводит данные в компьютер через устройства ввода-вывода, эти данные могут храниться в устройствах хранения информации и обрабатываться в устройствах обработки информации. Полученные результаты также могут запоминаться в устройствах хранения информации и выдаваться человеку с помощью устройств ввода-вывода. Управляющие устройства управляют всем этим процессом, что изображено на схеме одинарными стрелками.

Так, в общих чертах, работают все ЭВМ, начиная с простейших калькуляторов и кончая суперкомпьютерами.