Классификация эвм по размерам и функциональным возможностям кратко
Обновлено: 02.07.2024
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие, большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).
Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:
· быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
· разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;
· номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
· номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
· типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);
· способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);
· типы и технико-эксплутационные характеристики операционных систем, используемых в машине;
· наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
· способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);
· система и структура машинных команд;
· возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
· эксплуатационная надежность ЭВМ;
· коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции. Первая большая ЭВМ ЭНИАК была создана в 1946 году. Эта машина имела массу более 50 т., быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью 100 кв.м.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
Появление в 70-х годах малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ – вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.
Изобретение в 1969 году микропроцессора привело к появлению в 70-х годах еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ. Именно наличие микропроцессора служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
4. Основные функциональные характеристики и параметры персонального компьютера
Основными чертами ПК являются:
1. Быстродействие,производительность,тактовая частота. Единицами измерения быстродействия служат:
• МИПС (MIPS - Mega Instruction Per Second) - миллион операций над числами с фиксированной запятой (точкой);
• МФЛОПС (MFLOPS - Mega FLoating Operations Per Second) - миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой);
• КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для низкопроизводительных ЭВМ - тысяча некоторых усредненных операций над числами;
• ГФЛОПС (GFLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) - млрд операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой).
2. Разрядность машинки и кодовых шин интерфейса.
Разрядность - это наибольшее количество разрядов двоичного числа, над которым сразу может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при иных равных критериях, будет больше и производительность ПК.
3.Типы системного и локальных интерфейсов.
Различные типы интерфейсов обеспечивают различные скорости передачи информации меж узлами машинки, разрешают подключать различное количество наружных устройств и разные их виды.
4. Емкость оперативной памяти.
Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мб (Мбайт), пореже в кб (Кбайт). Напоминаем: 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 10242 б.
Почти все современные прикладные программы при оперативной памяти емкостью меньше 8 Мбайт просто не работают или работают, но чрезвычайно медлительно.
Следует иметь в виду, что повышение емкости основной памяти в 2 раза, кроме всего остального, дает увеличение действенной производительности ЭВМ при решении сложных задач приблизительно в 1,7 раза.
5. Емкость накопителя на твердых магнитных дисках (винчестера). Емкость винчестера измеряется традиционно в мб либо гб (1 Гбайт = 1024 Мбайта).
По прогнозам профессионалов, почти все программные продукты 1997 г. будут требовать для работы до 1 Гбайта наружной памяти.
6. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.
На данный момент используются в основном накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты поперечником 3,5 и 5,25 д (1 дюйм =25,4 мм). 1-ые имеют обычную емкость 1,44 Мбайта, 2-ые - 1,2 Мбайта.
7. Виды и емкость КЭШ-памяти.
КЭШ-память - это буферная, не доступная для юзера быстродействующая память, автоматом используемая компом для ускорения операций с информацией, лежащей в наиболее медлительно работающих запоминающих устройствах. К примеру, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора (КЭШ-память первого уровня) либо вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ-память на ячейках электронной памяти.
Следует иметь в виду, что наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт наращивает производительность ПК приблизительно на 20%.
8. Тип видеомонитора (монитора) и видеоадаптера.
9. Тип принтера.
10. Наличие математического сопроцессора.
Математический сопроцессор дозволяет в 10-ки раз убыстрить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.
11. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.
12. Аппаратная и программная сопоставимость с иными типами ЭВМ. Аппаратная и программная сопоставимость с иными типами ЭВМ значит возможность использования на компе соответственно тех же технических частей и программного обеспечения, что и на остальных типах машин.
13. Возможность работы в вычислительной сети.
14. Возможность работы в многозадачном режиме.
Многозадачный режим дозволяет делать вычисления сразу по нескольким программкам (многопрограммный режим) либо для пары пользователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы пары устройств машинки, вероятное в таком режиме, дозволяет существенно прирастить действенное быстродействие ЭВМ.
15. Надежность.
Надежность - это способность системы делать на сто процентов и верно все данные ей функции. Надежность ПК измеряется традиционно средним временем выработки на отказ.
16. Стоимость.
17. Габариты и масса.
Основные характеристики ПК
Производительность (быстродействие) ПК– возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (например, Pentium III обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду)
Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.
Тактовая частота процессора (частота синхронизации)- число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например сложение). Таким образом Тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера
Разрядность процессора– max длина (кол-во разрядов) двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком.
Время доступа - Быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывание min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10 -9 с)
Объем памяти (ёмкость)– max объем информации, который может храниться в ней.
Плотность записи– объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм)
Скорость обмена информации– скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве
5. Обобщенная структурная схема ПЭВМ. Характеристика и назначение основных устройств: процессора, оперативного запоминающего, арифметико-логического, управления, ввода-вывода. Внешние запоминающие устройства.
6. Характеристика и назначение дополнительных устройств ПЭВМ: принтера, сканера, плоттера, стримера, сетевой и звуковой карты и др.
Принтер - печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.
Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров три: матричные, лазерные и струйные.
Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остаётся отпечаток символа.
Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру.
Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек
Плоттер (графопостроитель) - устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера.
Плоттеры используются для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем. Плоттеры рисуют изображения с помощью пера.
Сканер - устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.
Модем - устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.
Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона - этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией. Отсюда название устройства:
Управление модемом осуществляется с помощью специального коммутационного программного обеспечения.
Модемы бывают внешние, выполненные в виде отдельного устройства, и внутренние, представляющие собой электронную плату, устанавливаемую внутри компьютера. Почти все модемы поддерживают и функции факсов.
Факс - это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название "факс" произошло от слова "факсимиле" (лат. fac simile - сделай подобное), означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати.
Модем, который может передавать и получать данные как факс, называется факс-модемом.
Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютера.
Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата)- это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.
Стри́мер [1] (от англ. streamer), также ле́нточный накопи́тель — запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.
Основное назначение: запись и воспроизведение информации, архивация и резервное копирование данных.
7. Компьютерная память. Виды и иерархия памяти. Устройства для хранения информации
Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.
Иерархия памяти — термин, используемый в вычислительной технике при проектировании и программировании ЭВМ (компьютеров). Означает, что различные виды памяти образуют иерархию, на различных уровнях которой расположены памяти с отличающимися временем доступа, сложностью, стоимостью и объемом.
Существуют такие виды памяти компьютера: ROM, RAM, жесткий диск, оптические диски и различные переносные накопители.
В качестве примера одного из видов ROM – памяти только для чтения, можно привести BIOS. Этот вид встраивается в системную плату и используется на начальной стадии загрузки компьютера. В данной памяти содержится набор наиболее важного программного обеспечения, устанавливающего начальное соединение между устройствами, предназначенными для ввода и вывода информации. Биосом создается мост между микропроцессором и жестким диском, на котором содержится операционная система компьютера. Данный процесс и получил название загрузки.
ROM – это такие виды памяти компьютера, которые сильно отличаются от всех остальных, так как предназначены для осуществления скоростного доступа к ним. Данный тип используется только для хранения данных. По своему внешнему виду ROM представляет собой интегрированный чип, который обычно не подлежит замене. Отличие данного типа от других состоит в том, что он должен обладать высокоскоростным доступом, а цикл его чтения должен быть минимальным, в нем нет никаких подвижных частей, поэтому такие функции и стали возможны. Этот вид отличается еще и тем, что информация хранится в нем и в то время, когда компьютер полностью выключен.
RAM представляет собой устройство скоростной памяти, которая применяется для хранения информации в процессе работы компьютера.
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на:
· сверхмалые (мини и микроЭВМ).
Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают сверхбольшие и 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 очень мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainfram). В СССР за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания большой ЭВМ включает много десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.
Первая большая ЭВМ ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100кв.м.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллиардов операций в секунду.
Суперкомпьютер Titan – лидер среди самых мощных компьютеров планеты 2014 г. Эта мощная и дорогостоящая счётная машинка была создана при участии компаний Cray и Nvidia. Суперкомпьютер находится в Национальной лаборатории Оук-Ридж (Теннеси). Известно, что за одну секунду этот суперкомпьютер может выполнить до 17.58 квадриллиона операций с плавающей точкой. Его производительность ориентировочно эквивалентна 17.59 петафлопсам. Этот суперкомпьютер используется для проектирования энергоэффективных двигателей, моделирования последствий климатических изменений.
Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление — использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных.
Несмотря на широкое распространение персональных компьютеров, значение больших ЭВМ не снижается. Из-за высокой стоимости их обслуживания при работе больших ЭВМ принято планировать и учитывать каждую минуту. Для экономии времени работы больших ЭВМ малопроизводительные операции ввода, вывода и первичной подготовки данных выполняют с помощью персональной техники. Подготовленные данные передают на большую ЭВМ для выполнения наиболее ресурсоемких операций.
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.
Структура современного вычислительного центра на базе большой ЭВМ
Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой — избыточностью ресурсов больших ЭВМ ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Мини-ЭВМ – от больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями, банками и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.
На промышленных предприятиях мини-ЭВМ управляют производственными процессами, но могут сочетать управление производством с другими задачами. Например, они могут помогать экономистам в осуществлении контроля себестоимости 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.
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ — микро ЭВМ. Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микро ЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах 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 компьютером, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям.
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.
· универсальные (многопользовательские, однопользовательские (персональные))
· специализированные (многопользовательские (серверы), однопользовательские (рабочие станции))
Многопользовательские микроЭВМ – это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
Серверы (server) – многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
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, РС) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.
Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности должен иметь следующие характеристики:
· малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
· гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;
· высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).
Особенно широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995 г. 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 ограниченной трудозанятости.
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 г. в области персональных компьютеров начал 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:
- Сonsumer РС (массовый ПК);
- Оffice РС (деловой ПК);
- Мobilе РС (портативный ПК);
- Workstation РС (рабочая станция);
- Entertaimemt РС (развлекательный ПК).
Согласно спецификации РС99 большинство персональных компьютеров, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа, то есть средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК – к средствам воспроизведения графики и звука.
Персональные компьютеры можно также классифицировать по типоразмерам. Так, различают настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (palmtop) модели. Совсем недавно появились устройства, сочетающие возможности карманных персональных компьютеров и устройств мобильной связи. По-английски они называются РDА, Personal Digital Assistant. Пользуясь тем, что в русском языке за ними пока не закрепилось какое-либо название, их можно называть мобильными вычислительными устройствами (МВУ).
Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.
Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи (сотовых телефонов). Их отличительная особенность — возможность мобильной работы с Интернетом. Дополнительно МВУ комплектуют средствами связи по инфракрасному лучу, благодаря которым эти карманные устройства могут обмениваться данными с настольными ПК и друг с другом.
Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ЭВМ, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.
5. Классификация по уровню специализации.
По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные.
На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами.
Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Компьютеры, интегрированные в бытовую технику, например в стиральные машины, СВЧ-плиты и видеомагнитофоны, тоже относятся к специализированным. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию расхода топлива объекта в зависимости от конкретных условий движения). Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами.
Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использование специализированных систем все-таки эффективнее. Критерием оценки эффективности выступает отношение производительности оборудования к величине его стоимости.
Существуют различные классификации компьютерной техники:
· по этапам развития (по поколениям);
· по архитектуре;
· по производительности;
· по условиям эксплуатации;
· по количеству процессоров;
· по потребительским свойствам и т. д.
Содержание
Введение. 2
Классификация по этапам развития (по поколениям). 3
Классификация по архитектуре. 5
Классификация по производительности. 6
Классификация по условиям эксплуатации. 9
Классификация по количеству процессоров. 10
Классификация по потребительским свойствам. 13
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям 14
Заключение. 19
Список использованной литературы. 20
Вложенные файлы: 1 файл
контрольная работа по архитектуре ЭВМ.doc
Классификация по этапам развития (по поколениям). 3
Классификация по архитектуре. 5
Классификация по производительности. 6
Классификация по условиям эксплуатации. 9
Классификация по количеству процессоров. 10
Классификация по потребительским свойствам. 13
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям 14
Список использованной литературы. 20
Существуют различные классификации компьютерной техники:
· по этапам развития (по поколениям);
· по условиям эксплуатации;
· по количеству процессоров;
· по потребительским свойствам и т. д.
Следует отметить, что любая классификация является в некоторой мере условной, поскольку развитие компьютерной науки и техники настолько бурное, что, например, сегодняшняя микроЭВМ не уступает по мощности миниЭВМ пятилетней давности и даже суперкомпьютерам недавнего прошлого.
Кроме того, зачисление компьютеров к определенному классу довольно условно через нечеткость разделения групп, так и вследствие внедрения в практику заказной сборки компьютеров, где номенклатуру узлов и конкретные модели адаптируют к требованиям заказчика.
Тем не менее, можно выделить различные типы компьютеров.
Классификация по этапам развития (по поколениям).
Деление компьютерной техники на поколения – весьма условная, не строгая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.
К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.
Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.
Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.
Программы для этих машин писались на языке конкретной машины.
Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволяли выполнять сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.
Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.
Второе поколение компьютерной техники – машины, сконструированные в 1955-65 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
Быстродействие – до сотен тысяч операций в секунду, емкость памяти - до нескольких десятков тысяч слов.
Появились т. н. языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде. Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы-трансляторы, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.
Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.
Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.
Машины третьего поколения созданы примерно после 60-x годов. Это семейства машин с единой архитектурой, т. е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т. е. одновременного выполнения нескольких программ.
Примеры машин третьего поколения - семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.
Быстродействие машин изменяется до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти - несколько сот тысяч слов.
Четвертое поколение – это поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года. Машины проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.
В аппаратурном отношении для них характерно наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой емкостью в десятки мегабайт.
Машины этого поколения - многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти порядка -64 Мбайт.
Для них характерны: применение персональных компьютеров; телекоммуникационная обработка данных; компьютерные сети; широкое применение систем управления базами данных; элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.
Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
Развитие идет также по пути устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.
2. Классификация по архитектуре.
Архитектура компьютера - логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы. Архитектура заключает в себе требования к функциональности и принципы организации основных узлов ЭВМ.
В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (Фон Неймана) и гарвардская. Обе выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.
Принципы фон Неймана: принцип использования двоичной системы счисления для представления данных и команд; принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности), принцип однородности памяти (как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления - чаще всего двоичной), принцип адресуемости памяти (структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка); принцип последовательного программного управления (все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой), принцип условного перехода.
Типичные операции (сложение и умножение ) требуют от любого вычислительного устройства нескольких действий: выборку двух операндов, выбор инструкции и ее выполнение, и, наконец, сохранение результата. Идея, реализованная Эйкеном, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных.
В более подробное описание, определяющее архитектуру, входят: структурная схема ЭВМ, средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы, организация и разрядность интерфейсов ЭВМ, набор и доступность регистров, организация памяти и способы ее адресации, набор и формат машинных команд процессора, способы представления и форматы данных, правила обработки прерываний.
По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
· по особенностям набора регистров, формата команд и данных:CISC ,RISC , VLIW;
· по количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцесс орные;
· многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP),массивно-параллельные ( MPP),распределённые.
3. Классификация по производительности.
По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на микрокомпьютеры, в том числе - персональные компьютеры; мини-компьютеры; мэйнфреймы (универсальные компьютеры); суперкомпьютеры.
Микрокомпьютеры - это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.
Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.
Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства - эффективность. Быстродействие - порядка 1-10 миллионов операций в сек.
Разновидность микрокомпьютера – микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
Персональные компьютеры (ПК) – это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. ПК должен удовлетворять следующим требованиям: наличие внешних записывающих устройств на магнитных дисках; объем оперативной памяти не менее 4 Мбайт; наличие операционной системы; способность работать с программами на языках высокого уровня; ориентация на пользователя-непрофессионала (в простых моделях).
Мини-компьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т. е. занимающие объем порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.
Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200-300 рабочих мест. Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.
Суперкомпьютеры - это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп - миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств.
Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций.
Арифметико-логическое устройство суперкомпьютера устроено по следующему принципу: на каждом рабочем месте конвейера выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях
Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки.
Наиболее распространенные суперкомпьютеры - массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованную систему памяти.
В качестве примера рассмотрим характеристики многоцелевого массово-параллельного суперкомпьютера среднего класса Intel Pentium Pro 200. Этот компьютер содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 МГц, в сумме (теоретически) обеспечивающих производительность 1,34 Терафлоп (1 Терафлоп равен 1012 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски емкостью 2,25 Терабайт. Система весит 44 тонны (кондиционеры для нее - целых 300 тонн) и потребляет мощность 850 кВт.
Суперкомпьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т. д.
4. Классификация по условиям эксплуатации.
По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:
Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.
Специальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации.
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить (рис. 5.4) на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).
Рис. 5.4. Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности
Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:
· быстродействие, измеряемоеусредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
· разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;
· номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
· номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
· типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);
· способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);
· типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;
· наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
· способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);
· система и структура машинных команд;
· возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
· эксплуатационная надежность ЭВМ;
· коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Примечание. Первая большая ЭВМ ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100 кв.м.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой - избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ - вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг, еще одного класса ЭВМ - микроЭВМ (рис. 5.5). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
Рис.5.5. Классификация микроЭВМ.
Многопользовательские микроЭВМ - это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Персональные компьютеры (ПК) - однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
Серверы (server) - многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.
Лекция 6
Программное обеспечение. Базовое (BIOS), системное, прикладное, средства разработки. Функции ОС. Windows, Linix, FreeBSD. Текстовые процессоры, электронные таблицы, базы данных. Средства Internet. Графические средства. Трансляция программ. Fortran. COBOL. Декомпозиция. Структурное программирование (Дейкстра). Три управляющие конструкции. 1971 – Вирт, Паскаль. Фирма Borland (Ф. Кан). Керниган и Ричи, ООП.
Программное обеспечение
Программное обеспечение ЭВМ представляет собой комплекс программных средств, включающих Операционную систему (ОС), программы технического обслуживания (ПТО) и пакеты прикладных программ (ППП). Структура программного обеспечения представлена на рисунке:
Структура программного обеспечения ЭВМ
ОС является ядром ПО и содержит ряд директивных программ, отвечающих за планирование работ и распределение ресурсов ЭВМ, облегчающих взаимодействие пользователей и пользовательских программ с реальными аппаратными средствами и внешними устройствами (дисководами, дисплеем, печатающими устройствами и др.), поддерживает работу УУВ. Кроме того, ОС содержит программы - трансляторы с алгоритмических языков низкого (ассемблер) и высокого (Фортран, Бейсик, Паскаль, Си и др.) уровней, предназначенных для перевода пользовательских программ на машинный язык.
ПТО обеспечивает автоматическую проверку работоспособности (тестирование) ЭВМ, диагностику, локализацию (определение места) неисправности и значительно снижают трудоемкость эксплуатации ЭВМ. ППП могут содержать упорядоченные наборы программ для решения типовых задач определенного класса (например, планово-экономических, информационно-логических и др.)
По задачам и функциям различные компоненты программного обеспечения делятся на две большие группы: общее и специальное ПО.
Общее ПО включает ОС и ПТО, специальное ПО - ППП для решения конкретных задач по отдельным отраслям профессиональной деятельности, библиотечку подпрограмм для выполнения часто встречающихся типовых операций (например, вычисление стандартных функций, операции над матрицами и др.)
Выполнение пользовательской программы сводится к выполнению ЭВМ некоторой последовательности заданий. Задание - это независимая минимальная единица работы ЭВМ, которая может претендовать на ресурсы ЭВМ. Задание может быть разбито на шаги, т.е. составные части.
Функции ОС
Современные ОС - широко распространенные системы - во многом похожи друг на друга. Прежде всего это определяется требованием переносимости программного обеспечения. Именно для обеспечения этой переносимости был принят POSIX (Portable OS Interface based on uniX) - стандарт, определяющий минимальные функции по управлению файлами, межпроцессному взаимодействию и т.д., которые должна уметь выполнять система.
Кроме того, за четыре с лишним десятилетия, прошедших с момента разработки первых ОС, сообщество программистов достигло определенного понимания того, что: - при разработке ОС возникает много стандартных проблем и вопросов; - для большинства из этих проблем и вопросов существует набор стандартных решений; - некоторые из этих решений намного лучше, чем все альтернативные.
По современным представлениям, ОС должна уметь делать следующее:
· Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение.
· Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.
· Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.
· Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно - часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя.
Существуют ОС, функции которых этим и исчерпываются. Одна из хорошо известных систем такого типа - дисковая операционная система MS DOS.
Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности:
· Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач.
· Распределение ресурсов компьютера между задачами.
· Организация взаимодействия задач друг с другом.
· Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами.
· Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.
· Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.
Трансляция программ
Трансляция программы — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой.
Транслятор — программа или техническое средство, выполняющее трансляцию программы. Транслятор обычно выполняет также диагностику ошибок, формирует словари идентификаторов, выдаёт для печати тексты программы и т.д.
Язык, на котором представлена входная программа, называется исходным языком, а сама программа — исходным кодом. Выходной язык называется целевым языком или объектным кодом.
Цель трансляции — преобразовать текст с одного языка на другой, который понятен адресату текста. В случае программ-трансляторов, адресатом является техническое устройство (процессор) или программа-интерпретатор.
Язык процессоров (машинный код) обычно является низкоуровневым. Существуют платформы, использующие в качестве машинного язык высокого уровня (например, iAPX-432[5]), но они являются исключением из правила в силу сложности и дороговизны.
Транслятор, который преобразует программы в машинный язык, принимаемый и исполняемый непосредственно процессором, называется компилятором.
Процесс компиляции как правило состоит из нескольких этапов: лексического, синтаксического и семантического анализов, генерации промежуточного кода, оптимизации и генерации результирующего машинного кода. Помимо этого, программа как правило зависит от сервисов, предоставляемых операционной системой и сторонними библиотеками (например, файловый ввод-вывод или графический интерфейс), и машинный код программы необходимо связать с этими сервисами.
Достоинство компилятора: программа компилируется один раз и при каждом выполнении не требуется дополнительных преобразований. Соответственно, не требуется наличие компилятора на целевой машине, для которой компилируется программа. Недостаток: отдельный этап компиляции замедляет написание и отладку и затрудняет исполнение небольших, несложных или разовых программ.
В случае, если исходный язык является языком ассемблера (низкоуровневым языком, близким к машинному языку), то компилятор такого языка называется ассемблером.
Противоположный метод реализации — когда программа исполняется с помощью интерпретатора вообще без трансляции. Интерпретатор программно моделирует машину, цикл выборки-исполнения которой работает с командами на языках высокого уровня, а не с машинными командами. Такое программное моделирование создаёт виртуальную машину, реализующую язык. Этот подход называется чистой интерпретацией.
Достоинство чистого интерпретатора: отсутствие промежуточных действий для трансляции упрощает реализацию интерпретатора и делает его удобнее в использовании, в том числе в диалоговом режиме. Недостаток — интерпретатор должен быть в наличии на целевой машине, где должна исполняться программа. А свойство чистого интерпретатора, что ошибки в интерпретируемой программе обнаруживаются только при попытке выполнения команды (или строки) с ошибкой, можно признать как недостатком, так и достоинством.
С другой стороны, существует взаимопроникновение процессов трансляции и интерпретации: интерпретаторы могут быть компилирующими (в том числе с динамической компиляцией), а в трансляторах может требоваться интерпретация для конструкций метапрограммирования (например, для макросов в языке ассемблера, условной компиляции в Си или для шаблонов в C++).
Более того, один и тот же язык программирования может и транслироваться, и интерпретироваться, и в обоих случаях должны присутствовать общие этапы анализа и распознавания конструкций и директив исходного языка. Это относится и к программным реализациям, и к аппаратным — так, процессоры семейства x86 перед исполнением инструкций машинного языка выполняют их декодирование, выделяя в опкодах поля операндов (регистров, адресов памяти, непосредственных значений), разрядности и т. п., а в процессорах Pentium с архитектурой NetBurst машинный код перед сохранением во внутреннем кэше вообще транслируется в последовательность микроопераций.
Fortran. ADA. COBOL
Фортран широко используется в первую очередь для научных и инженерных вычислений. Одно из преимуществ современного Фортрана — большое количество написанных на нём программ и библиотек подпрограмм. Большинство таких библиотек является фактически достоянием человечества: они доступны в исходных кодах, хорошо документированы, отлажены и весьма эффективны.
Современный Фортран (Fortran 95 и Fortran 2003) приобрёл черты, необходимые для эффективного программирования для новых вычислительных архитектур; позволяет применять современные технологии программирования, в частности, ООП.
Фортран в СССР появился позже, чем на Западе, поскольку поначалу у нас более перспективным языком считался Алгол. Во внедрении Фортрана большую роль сыграло общение советских физиков со своими коллегами из CERN, где в 1960-х годах почти все расчёты велись с использованием программ на Фортране.
А́да (Ada) — язык программирования, созданный в 1979—1980 годах в результате проекта, предпринятого Министерством обороны США с целью разработать единый язык программирования для встраиваемых систем (то есть систем управления автоматизированными комплексами, работающими в реальном времени). Имелись в виду, прежде всего, бортовые системы управления военными объектами (кораблями, самолётами, танками, ракетами, снарядами и т. п.). Язык назван в честь Ады Лавлэйс.
Ада — это структурный, модульный, объектно-ориентированный язык программирования, содержащий высокоуровневые средства программирования параллельных процессов. Синтаксис Ады унаследован от языков типа Algol или Паскаль, но расширен, а также сделан более строгим и логичным. Ада — язык со строгой типизацией, в нём исключена работа с объектами, не имеющими типов, а автоматические преобразования типов сведены к абсолютному минимуму.
Для удовлетворения требованиям надёжности язык построен таким образом, чтобы как можно большее количество ошибок обнаруживалось на этапе компиляции. Кроме того, одним из требований при разработке языка была максимально лёгкая читаемость текстов программ, даже в ущерб лёгкости написания.
К 1990 году в мире существовало уже около 200 компиляторов, соответствовавших стандарту языка Ада. В 1995 году был принят новый стандарт Ады, известный как Ada95. В язык были введены средства объектного программирования. Кроме того, язык был дополнен более развитыми средствами для взаимодействия с программами, написанными на других языках.
В марте 2007 года опубликованы изменения в стандарте Ады. Они коснулись, в основном, возможностей объектно-ориентированного программирования: введены интерфейсы, принят обычный для большинства гибридных языков синтаксис вызова метода, внесён ещё ряд дополнений.
В настоящее время Ада достаточно прочно обосновалась в разработках больших встроенных систем повышенной надёжности, здесь у неё практически нет сильных конкурентов. Применение языка постепенно растёт, хотя и довольно медленно. По некоторым осторожным прогнозам, с удешевлением аппаратуры и распространением встроенных систем со сложным ПО рынок для программ на Аде может заметно вырасти, вырастет и использование языка.
Кобо́л (COBOL, COmmon Business Oriented Language), язык программирования третьего поколения (первая версия в 1959), предназначенный, в первую очередь, для разработки бизнес-приложений. Разработчиком первого единого стандарта Кобола являлась Грейс Хоппер.
Кобол обычно критикуется за многословность и громоздкость, поскольку одной из целей создателей языка было максимально приблизить конструкции к английскому языку. В то же время, Кобол имел прекрасные для своего времени средства для работы со структурами данных и файлами, что обеспечило ему долгую жизнь в бизнес-приложениях, по крайней мере, в США.
Декомпозиция
Метод управления сложными системами известен уже очень давно: “Разделяй и властвуй”. Разделение программы на мелкие кусочки, каждый из которых может работать независимо, — вот первый шаг в борьбе со сложностью.
При структурном программировании под декомпозицией понималось разделение алгоритмов, где каждый алгоритм выполнял один из этапов общего процесса. Основой этого принципа является проектирование “сверху вниз”.
Читайте также: