Основні характеристики ЕОМ - студопедія

В кінці 70-х років розвиток мікроелектроніки призвело до створення можливості розміщувати на одному кристалі тисячі інтегральних схем. Так з'явилися великі інтегральні схеми і 4-е покоління ЕОМ, для якого характерні створення серій недорогих мікро-ЕОМ, розробка супер-ЕОМ для високопродуктивних обчислень.

Найбільш значним стало поява персональних ЕОМ, що дозволило наблизити ЕОМ до свого кінцевого користувача. Комп'ютери стали широко використовуватися неспеціалістами, що зажадало розробки "дружнього" програмного забезпечення. Виникають операційні системи, що підтримують графічний інтерфейс, інтелектуальні пакети прикладних програм. У зв'язку із збільшеним попитом на ПО удосконалюються технології його розробки - з'являються розвинені системи програмування, інструментальні середовища користувача.

В середині 80-х стали бурхливо розвиватися мережі персональних комп'ютерів, що працюють під управлінням мережевих або розподілених ОС.

Кожна ЕОМ має свої технічні та експлуатаційні характеристики: швидкодія, продуктивність, показники надійності, достовірності, точності, ємність оперативної і зовнішньої пам'яті, габаритні розміри, вартість технічних і програмних засобів, особливості експлуатації та ін.

Швидкодія - одна з найважливіших характеристик ЕОМ, яка характеризується числом команд, які виконуються ЕОМ за одну секунду. Оскільки до складу команд ЕОМ включаються операції, різні за тривалістю виконання і за ймовірністю їх використання, то має сенс характеризувати його або середнім швидкодією ЕОМ, або граничним (для самих "коротких" операцій типу "регістр-регістр"). Сучасні обчислювальні машини мають дуже високі характеристики по швидкодії, вимірювані мільярдами операцій в секунду.

Мал. 1. Порівняння процесорів на основі тесту SiSoft Sandra

Ємність запам'ятовуючих пристроїв - вимірюється кількістю структурних одиниць інформації, яке може одночасно перебувати в пам'яті. Цей показник дозволяє визначити, який набір програм і даних може бути одночасно розміщений в пам'яті. Найменшою структурною одиницею інформації є біт - одна двійкова цифра. Як правило, ємність пам'яті оцінюється в більш великих одиницях виміру - байтах (вісім біт). Наступними одиницями вимірювання служать 1 Кбайт = 1024 байти, 1 Мбайт = 1024 Кбaйтa, і т.д. 1 Мбайт, 1 Гбайт. При цьому окремо характеризують ємність власної пам'яті процесора (кеш-пам'ять), оперативної пам'яті і ємність зовнішньої пам'яті.

Надійність - це здатність ЕОМ за певних умов виконувати необхідні функції протягом заданого періоду часу. Висока надійність ЕОМ закладається в процесі її виробництва. Перехід на нову елементну базу - надвеликі інтегральні схеми (НВІС) різко скорочує число використовуваних інтегральних схем, а значить, і число їх з'єднань один з одним. У сучасних ЕОМ добре продумані компонування комп'ютера і забезпечення необхідних режимів роботи (охолодження, захист від пилу), модульний принцип побудови дозволяє легко перевіряти і контролювати роботу всіх пристроїв, проводити діагностику та усунення несправностей.

Точність - можливість розрізняти майже рівні значення. Точність отримання результатів обробки в основному визначається розрядністю ЕОМ, а також використовуваними структурними одиницями подання інформації (байтом, словом (2 байта), подвійним словом і т.п.). У багатьох застосуваннях ЕОМ не потрібно великої точності, наприклад, при обробленні текстів і документів, при управлінні технологічними процесами. У цьому випадку досить використовувати 8-й, 16-розрядні двійкові коди. При виконанні складних розрахунків потрібно використовувати більш високу розрядність (32, 64 і навіть більше). Тому всі сучасні ЕОМ мають можливість роботи з 16- і 32- розрядними машинними словами. За допомогою засобів програмування мов високого рівня цей діапазон може бути збільшений в кілька разів, що дозволяє досягати ще більшої точності.

Основні області застосування ЕОМ різних класів

Відповідно до Закону Мура основні характеристики комп'ютерів поліпшуються приблизно в 2 рази кожні 2 роки. У цих умовах будь-яка запропонована класифікація ЕОМ дуже швидко застаріває і потребує корегування. Наприклад, в класифікаціях десятирічної давності широко використовувалися назви міні-, міді- і мікроЕОМ, які майже зникли з ужитку.

Існують три глобальні сфери діяльності людини, які вимагають використання якісно різних типів ЕОМ:

1. Застосування ЕОМ для автоматизації обчислень. Науково-технічна революція у всіх областях науки і техніки постійно висуває нові наукові, інженерні, економічні завдання, які вимагають проведення великомасштабних обчислень (завдання проектування нових зразків техніки, моделювання складних процесів, атомна і космічна техніка і ін.). Відмінною особливістю цього напрямку є наявність гарної математичної основи, закладеної розвитком математичних наук і їх додатків. Перші, а потім і наступні обчислювальні машини класичної структури в першу чергу і створювалися для автоматизації обчислень.

Одночасно зі структурними змінами ЕОМ відбувалося і якісна зміна характеру обчислень. Частка чисто математичних розрахунків постійно скорочувалася, і в даний час вона становить близько 10% від всіх обчислювальних робіт. Машини все більше стали використовуватися для нових видів обробки: текстів, графіки, звуку та ін.

2. Застосування ЕОМ в системах управління. Цей напрямок народилося приблизно в 60-і роки, коли ЕОМ стали інтенсивно впроваджуватися в контури керування автоматичних і автоматизованих систем. Нове застосування обчислювальних машин зажадало видозміни їх структури. ЕОМ, що використовуються в управлінні, повинні були не тільки забезпечувати обчислення, але й автоматизувати збір даних і розподіл результатів обробки. Сполучення з каналами зв'язку зажадало ускладнення режимів роботи ЕОМ, зробило їх багатопрограмними і розрахованими на багато користувачів.

3. Застосування ЕОМ для вирішення завдань штучного інтелекту. Нагадаємо, що завдання штучного інтелекту припускають отримання не точного результату, а найчастіше усередненого в статистичному, імовірнісний сенсі. Прикладів подібних завдань багато: завдання робототехніки, доведення теорем, машинного перекладу текстів, планування з урахуванням неповної інформації, складання прогнозів, моделювання складних процесів і явищ і т.д. Цей напрямок все більше набирає силу. У багатьох областях науки і техніки створюються і удосконалюються бази даних і бази знань, експертні системи. Для технічного забезпечення цього напрямку потрібні якісно нові структури ЕОМ з великою кількістю обчислювачів (ЕОМ або процесорних елементів), що забезпечують паралелізм в обчисленнях. По суті, ЕОМ поступаються місцем складним обчислювальним системам.

Уже це невеликий перелік областей застосування ЕОМ показує, що для вирішення різних завдань потрібна відповідно і різна обчислювальна техніка. Тому ринок комп'ютерів постійно має широку градацію класів і моделей ЕОМ.