Устройство ЭВМ. Принцип открытой архитектуры. Классификация и область применения. Основные узлы современной вычислительной техники

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычисления (Электронная Вычислительная Машина). Компьютер комплекс технических программных средств для обработки информации, вычислений и автоматического управления.

Любой компьютер состоит из четырех частей - устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации. Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу (компьютеры класса Notebook) или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств (большие компьютеры, такие как ЕС ЭВМ).

Чаще всего персональный компьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры и мыши. Иногда к компьютеру дополнительно подключаются принтер, звуковые колонки, головные телефоны и микрофон, а также другие устройства ввода и вывода информации, например, устройство ввода графической информации, которое называется сканер.

Системный блок объединяет устройства обработки и хранения информации. Монитор похож на телевизор, но внутренне они сильно отличаются. Монитор (дисплей) компьютера предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично - набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске - запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером. Мышь - манипулятор, представляющий собой небольшую коробочку с двумя или тремя кнопками, легко умещающаяся в ладони. При перемещении мыши по столу или иной поверхности на экране монитора соответственным образом передвигается указатель мыши. Принтер предназначен для печати информации, хранящейся в основном блоке компьютера. Это может быть текст, графическое изображение, таблицы и т. п. Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии. С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.

Компьютер может вводить информацию, обрабатывать, выводить, а также накапливать. Не вдаваясь в детали, отметим, что вся (даже текстовая, звуковая или графическая) информация хранится в компьютере в виде чисел. Переработка информации осуществляется процессором в соответствии с программой, хранящейся в оперативной памяти или задаваемой извне, состоит из множества типовых операций (действий), выполняемых над электрическими сигналами, представляющими как собственно информацию, так и команды программы. К счастью в компьютер была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Компьютер был создан не единым неразъемным устройством, что дало возможность его сборки из независимо изготовленных частей, аналогично детскому конструктору. При этом методы сопряжения были доступны всем. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC (компания, занимавшая ведущее место на рынке по производству компьютеров в 80ых годах), но лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха.

Персональные компьютеры являются широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно увеличивается, а область применения расширяется. Персональные компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням пользователей получать доступ к общим базам данных. Средства электронной почты позволяют пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной сети посылать текстовые факсимильные сообщения в другие города и страны и получать информацию из крупных банков данных.

Все компьютеры можно разделить на: базовые настольные ПК – универсальные настольные ПК; мобильные компьютеры – карманные (ручные) и блокнотные, или планшетные, ПК (ноутбуки), а также носимые (надеваемые) компьютеры и телефоны-компьютеры; специализированные ПК – сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня; суперкомпьютерные системы.

Универсальные настольные ПК.

Что такое настольный компьютер, объяснять никому не надо.– это устройство, с помощью которого можно: красиво набирать тексты рефератов, а также любые другие тексты, бланки и договоры; вести бухгалтерский учет; управлять финансами организации и работать с клиентской базой данных; делать различные расчеты, рисовать, слушать музыку и смотреть cynepDVD-фильмы; обмениваться посланиями по электронной почте или прогуливаться по всемирной сети Интернет.

Класс малых компьютеров

Общедоступность и универсальность персонального компьютера обеспечивается за счет наличия следующих характеристик:

1. «дружественность» интерфейса взаимодействия человека с компьютером, что позволяет работать на нем без специальной подготовки в

компьютерной области;

2. малая стоимость, ориентированная на покупательскую способность населения

3. небольшие габариты и отсутствие специальных требований к условиям окружающей среды (может устанавливаться в любом месте);

4. открытость архитектуры, когда каждая новая деталь совместима со старыми и легко устанавливается в компьютере, также легко осуществляется его модернизация;

5. большое количество программных средств для различных областей применения, во многих случаях обеспечивающих принятие человеком решений;

6. совместимость на программном и физическом уровне новых версий и моделей;

7. высокая надежность работы.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются модели клона персональных компьютеров фирмы IВМ. Второе место по распространяемости занимают модели Масintosh фирмы Аррlе.

Портативные компьютеры являются в настоящее время самыми престижными в мире. Название этого класса компьютеров происходит от латинского слова «рогtо» — «ношу» и означает, что эти компьютеры легко переносимы. Они часто оформлены в виде чемоданчиков или папок и, в свою очередь, делятся на несколько типов.

Человек с НПК чем-то напоминает киношного Робокопа: на поясе – коробочка процессорного модуля, к предплечью пристегнуты небольшая клавиатура и манипулятор, на голове закреплены дисплей и наушник с микрофоном. Область применения НПК довольно обширна. Они могут эффективно использоваться самыми разными специалистами, как спасателями из служб по чрезвычайным и аварийным ситуациям, так и официантами в ресторанах быстрого обслуживания. Полезными окажутся НПК для проведения инвентаризации и осуществления контроля, при операциях с недвижимостью, в страховом бизнесе, строительстве, геодезии, медицине, обучении в реальных условиях и т.д. Преимущества НПК очевидны: он оставляет свободными обе руки и дает возможность видеть не только реальный, но и, благодаря монокулярному дисплею, сгенерированный компьютером мир.

Современные карманные компьютеры

Очень маленькие портативные компьютеры, всего до 200 г, — органайзеры (англ. — «огganizer») — электронные записные книжки. Они фактически являются лишь электронными устройствами, т. к. не имеют собственного процессора, но благодаря своим функциональным возможностям относятся к данному классу. Попытка сжать настольный компьютер до размеров плитки шоколада дала рождение новому классу компьютеров – карманным персональным компьютерам (КПК). КПК имеет размеры электронной записной книжки и массу около 300 г, операционную систему, подходящую для работы полноценного программного обеспечения – текстового редактора, табличного процессора, игр, баз данных, деловой графики. Компьютеры снабжены монохромным или цветным жидкокристаллическим экраном. Имеется возможность подключения разнообразных внешних устройств, как традиционных (модем, принтер), так и специальных (сканер штрих-кода, сотовый телефон). Через стандартный разъем или инфракрасный порт можно подключить КПК к настольному компьютеру для обмена данными в обоих направлениях.

Карманный компьютер способен работать от внутренних источников питания от 20 до 60 в, его в любой момент можно извлечь из кармана, привести в готовность нажатием клавиши и сделать запись, отправить факс, принять E-mail. Создатели карманных компьютеров отказались от клавиатуры, заменив ее на перьевой ввод. Ввод данных на КПК без клавиатуры осуществляется с помощью стилуса (пера). На сенсорном экране вводятся знаки.

Портативные компьютеры – телефоны производят очень хорошее впечатление. Они снабжены жесткими дисками большой емкости — до 8 Гб. В качестве манипулятора используется не мышь, а сенcорный экран, где команда вводится в соответствии с местом прикосновения.

В 2001 г. на рынке появились устройства, совмещающего в себе функции телефона и КПК. Эти устройства достаточно удобны. Можно звонить по телефонам, занесенным в записную книжку, а также использовать все возможности карманных компьютеров. Если позволяет тарифный план, то можно работать с Интернетом. Встроенный микрофон компьютера-телефона способен распознать произносимый телефон или имя абонента и самостоятельно набирать номер.

Промышленные компьютеры предназначены для использования в производственных условиях. Они встраиваются в технологический процесс производства какой-нибудь продукции, осуществляют управление технологическими линиями и станками. С их помощью управляют самолетами и поездами, проводят исследования и испытания новых приборов, механизмов, устройств. К ним предъявляются повышенные требования по надежности безотказной работы, устойчивости к различным колебаниям параметров окружающей среды (температуре, вибрации, пыли и пр.). Поэтому обычные персональные компьютеры не могут использоваться как промышленные.

Класс больших компьютеров.

Специализированные ПКК специализированным ПК относятся сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня. Сетевые компьютеры, предлагаемые компаниями, не располагают локальной дисковой памятью и поэтому зависят от сети и серверов. Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют обычно от двух до восьми наиболее производительных процессоров, не менее двух источников питания, содержат большие объемы оперативной и дисковой памяти. Суперкомпьютеры. Основным ядром суперкомпьютера является мощный компьютерный комплекс, в котором объединены до 12 двухпроцессорных серверов на базе последних моделей Intel Pentium. Два дополнительных комплекса имеют по восемь рабочих станций каждый. Они могут работать автономно или в составе объединенной системы. Объединенная оперативная память такого комплекса составляет 7 Гбайт, а общее дисковое пространство более 200 Гбайт. Сервером может быть любой компьютер, оснащенный необходимыми программами и устройствами. К серверу предъявляются повышенные требования по быстродействию и надежности. В нем должно быть предусмотрено резервирование всей хранимой информации. Сервер приложений обрабатывает запросы от всех станций вычислительной сети. Среди областей применения суперкомпьютеров можно отметить атомную и ядерную физику, метеорологию, сейсмологию, математическое моделирование.

Основные узлы ЭВМ: 1. процессор - устройство компьютера, которое выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет работой других устройств ЭВМ, 2. оперативная внутренняя и внешняя память – предназначена для хранения информации, с которой работает процессор , 3. устройства ввода и вывода информации, 4. линии внутренней связи.