Конструкции модулей технических средств и высших иерархических уровней

Конструкции модулей технических средств и высших иерархических уровней

ЭВМ — буквально расшифровывается, как электронно-вычислительная машина. Под этой аббревиатурой понимается электронное устройство для автоматической обработки различных данных (информации). Синоним — компьютер (англ. «Computer» — вычислитель).

При рассмотрении вычислительной техники обычно выделяют: персональные, SOHO, корпоративные компьютеры и суперкомпьютеры. Рассмотрим компоненты этой достаточно условной классификации.

Персональные компьютеры (ПК) представляют информационно-вычислительные системы, ресурсы которых направлены на обеспечение деятельности одного работника (пользователя).

Это наиболее многочисленный класс средств вычислительной техники (СВТ), включающий, в основном, IBM PC и Macintosh (фирмы Apple) совместимые ПК. Интенсивное развитие получают практически с начала их появления на рынке (с начала 1980;х гг.), сочетая в себе для пользователей относительно невысокую стоимость с достаточно широкими возможностями.

Своим рождением персональный (настольный) компьютер обязан микроЭВМ, появившимся в конце 1970;х годов. Такое название связывалось с малыми размерами ЭВМ, предшественниками которых были большие ЭВМ, позволяющими размещать их на обычном столе.

В августе 1981 года фирма IBM объявила о выпуске первого своего ПК с оригинальной дисковой операционной системой DOS фирмы Microsoft (MS DOS). Компьютеры, выпускаемые другими фирмами и отвечающие всем основным требованиям и параметрам, предъявляемым фирмой IBM, называются совместимыми и составляют клон IBM-совместимых компьютеров.

Компьютеры, выпускаемые ведущими фирмами-производителями, называют «brand-name». Хорошие компьютеры мало известных на рынке компьютеров фирм называют «no-name», а компьютеры национальной марки — «local-name». В России такие ПК называют «russian-name» или «local rassian-name».

Компьютеры с аббревиатурой «SOHO» (SmallOffice/HomeOffice) предназначены для использования в небольших офисах или как домашние ПК. Развитие информационной технологии и различные социальные причины приводят всё большее количество людей к работе на ПК в домашних условиях.

Наиболее популярные направления деятельности SOHO — бухгалтерский учёт, консультации по финансированию предприятий, информационное обслуживание, обновление БД клиентов, маркетинговые и рекламные услуги подготовка издательской продукции и другие.

Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или main frame) представляют вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность многих работников в рамках одной организации, одного проекта, одной сферы информационной деятельности при использовании одних и тех же информационно-вычислительных ресурсов.

Это многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок с большой вычислительной мощностью и значительными ИР, к которому подсоединяется большое число рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеотерминал, клавиатура, устройство позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати).

В качестве рабочих мест, соединенных с центральным блоком корпоративного компьютера, могут использоваться и ПК.

Область применения корпоративных компьютеров — реализация ИТ в различных предметных областях и сферах деятельности крупных финансовых, производственных и иных организаций, создание информационных систем, обслуживающих большое число пользователей в рамках одной функции (библиографические и иные БД, биржевые и банковские системы, продажа билетов и т. п.).

Суперкомпьютеры позиционируются как вычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и ИР. Они используются в военной и космической областях деятельности, фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды и др.

К ним также относят высокопроизводительные мини ЭВМ, объединяемые общей шиной с общей памятью.

Приведенная классификация учитывает автономное использование ВС. Ныне преобладает тенденция объединения различных типов компьютеров в вычислительные сети, позволяющая интегрировать информационно-вычислительные ресурсы для наиболее эффективной реализации информационных технологий.

Кроме того, отметим, например, что ПК, в свою очередь, делятся на: настольные («Desktop») и переносные («Notebook»), электронные квантовые и нейронные устройства и т. д.

Основой «строительной» единицы квантового компьютера является кубит (англ. аббревиатура «qubit» означает «QuantumBit»). В нём используется понятие волновой функции, представляемое в виде вектора с большим числом значений. При этом кубит в единицу времени равен и «0», и «1», тогда как классический бит в ту же единицу времени равен либо «0», либо «1». В квантовых компьютерах используются элементарные логические операции (дизъюнкция, конъюнкция и квантовое отрицание), с помощью которых организуется логика их работы.

ПК делятся на настольные («Desktop»), напольные (типа «BigTower») и переносные (ноутбуки, карманные ПК (КПК), электронные справочники, переводчики и другие компактные системы).

Персональный компьютер — универсальное техническое устройство. По мере необходимости его конфигурацию (состав) можно изменять. При этом существует понятие базовой (стандартной) конфигурации, которое не статично, а отражает уровень развития в данной предметной области.

Рассмотрим современную стандартную конфигурацию ПК (Рис. 6−1).

Рис. 6−1. Стандартная конфигурация ПК.

ПК стандартной конфигурации состоит из: системного блока, дисплея (монитора), клавиатуры, манипулятора «мышь». Порой в этот состав включают и печатающее устройство (принтер).

Системный блок — основной узел (компонент, модуль) ПК, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Внутри системного блока, кроме внутренних системных устройств (материнская плата с процессором и сопроцессором, память, контролеры устройств и др.), могут находиться такие внешние устройства, как: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, драйверы CD и DVD, звуковая и видео платы, сетевая плата, факс-модем и другие, например, стример.

Системный блок обычно имеет две разновидности формы внешнего вида: горизонтальная — «А» и вертикальная — «Б». ПК с горизонтально расположенным системным блоком принято называть «Desktop» (рис.6−1). Они делятся на плоские и особо плоские («Slim»).

В некоторых конструкциях ПК в одном корпусе располагают монитор и системный блок, образующие единую конструкцию — моноблок, например, выпускаемых фирмой Apple и компактных ПК.

ПК с системными блоками в форме вертикальной башни (англ. «tower») выпускаются в виде трёх основных размеров: «MiniTower» (настольная малоразмерная конструкция), «MidiTower» (настольная среднеразмерная конструкция) и «BigTower» (напольная полноразмерная конструкция).

В корпус системного блока ПК встроен блок питания находящихся в нём устройств.

Рассмотрим подробнее системный блок.

На его передней панели имеется несколько кнопок и лампочек. Первая кнопка служит для включения/выключения ПК и называется «Power». Когда блок включён, горит лампочка зелёного цвета иногда с аналогичным названием «Power».

Вторая кнопка называется «Reset» и предназначена для осуществления полной перезагрузки компьютера без отключения электропитания. При её нажатии происходит очистка оперативного запоминающего устройства и начинается процесс подготовки ПК к работе.

На эту кнопку нажимают в тех случаях, когда не удаётся другими способами (программно или одновременным нажатием трёх клавиш Ctr, Alt и Del) вывести ПК из состояния «зависания». Такое состояние возникает при отсутствии реакции ПК на нажатие любых клавиш и их комбинаций на клавиатуре.

Практически все компьютеры имеют однотипную структуру (архитектуру). Любой компьютер состоит из устройств (блоков, плат, модулей, карт), являющихся важными и необходимыми или полезными, но без которых компьютер может работать.

Все они соединяются между собой специальной внутренней линией связи, называемой шиной данных или магистралью. Через эту шину каждое устройство компьютера посылает и принимает адресные сигналы от других устройств.

Дадим краткую характеристику основным устройствам персональных компьютеров, архитектура которых представлена на Рис. 6−2.

Рис. 6−2. Архитектура ПК.

К внутренним устройствам относятся:

• 1) Процессор — электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.
• 2) Сопроцессор дополнительный процессор, служащий для поддержки (ускорения) математических вычислений.

В современных компьютерах они (1 и 2) размещаются в одном корпусе микросхемы процессора.

• 3) ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Из неё процессор берет данные для работы. В последнее время широко используется кэш-память — буферная память, расположенная между процессором и оперативной памятью и служащая для ускорения выполнения повторяющихся операций и команд без участия процессора.
• 4) ПЗУ — постоянное запоминающее устройство (включая BIOS). К нему же относят CMOS — полупостоянную память.
• 5) Шина — магистраль передачи данных между ОП и контроллерами — служит для организации взаимодействия и согласования параметров внутренних и внешних устройств. По ней осуществляется обмен всеми машинными командами в компьютере.
• 6) Специальные контроллеры и адаптеры, с помощью которых к ЭВМ подключаются все внешние устройства, каждое из которых имеет свой уникальный адрес (аналогично почтовому адресу). С помощью адреса процессор определяет к какому или каким внешним устройствам ЭВМ в соответствующий момент времени будет направлена определённая команда. Контроллеры и адаптеры могут находиться как внутри системного блока на материнской плате или картах дополнительных внешних устройств, так и вне его, внутри ряда внешних устройств.

Внешние устройства осуществляют связь компьютера с внешним миром. вычислительный компьютер контроллер адаптер С помощью контроллеров или адаптеров они подключаются к компьютеру через специальную «магистраль» или «шину» и подразделяются на устройства ввода, вывода информации, манипуляторы и накопители на гибких, жестких магнитных и магнитооптических дисках, компакт дисках и т. п. (внешняя постоянная или долговременная память), звуковые и сетевые карты (платы), факс-модемы и другие устройства, например, стримеры.

Внешние устройства могут находиться как внутри системного блока, так и вне его. Они подключаются к системному блоку с помощью специальных интерфейсных кабелей.

Такие устройства, как модемы, дисководы для компакт-дисков, стримеры и.т.д. могут производиться и как внешние, и как внутренние устройства.

Внешние устройства, удалённые от системного блока на определённое расстояние называют периферийными устройствами.