Классификация современных компьютеров

В литературе [2] предложен вариант деления современных компьютеров на следующие категории.

1) Карманные ПКгораздо проще ПК других категорий, однако в комплекте с сотовым телефоном, факс-модемом и принтером они могут представлять полноценное оборудование мобильного офиса. OС Windows CE. ОЗУ не менее 4 Мб. Связь с настольными ПК - беспроводная инфракрасная. Вес около 200 гр. Батареи работают около 10 часов без подзарядки.

^ 2) Ноутбуки являются полноценными ПК. Для них используются мобильные МП Intel Сeleron/Pentium III/IV и SVGA-дисплеи. ОС - Windows 2000. Имеются приводы CD-ROM или DVD-ROM. Масса 3-4 кг. Толщина - 5 см.

^ 3) ПК для сферы автоматизации домашнего хозяйства (Home PC) появились относительно недавно (в 1998 г.). Развиваются две линии таких ПК. Первая – это eHome (разработка фирмы MicroSoft) для управление электроникой дома (холодильник, стиральная машина, кондиционер), для работы с игровой приставкой и просмотра Интернет-страниц. Вторая – это беспроводной ПК (разработка фирмы Intel). Обеспечивается связь ПК с телевизором или со стерео-системой по беспроводной сети.

^ 4) Базовые настольные ПК являютсясамыми распространенными. С 2002 г. в их основе микропроцессор Intel Pentium 4.

В спецификации РС 99 (это рекомендации Intel и MicroSoft) предложено ПК 2000-го года делить на категории:Consumer PC (потребительский ПК), Office PC (ПК для офиса), Entertainment PC (ПК развлекательного назначения), Mobile PC (мобильный ПК), Workstation PC (рабочая станция).

^ Спецификация РС 2001 (также разработана фирмами Intel и MicroSoft) содержит требования к ПК:

• 
  В ПК не должно быть ISA слотов, PS/2 портов, 1,2/1,44 Мбайт дисководов и MS-DOS.
• 
  Обязательна поддержка шины USB, т.к. все клавиатуры, мыши, джойстики должны иметь USB интерфейс.
• 
  Процессор от 500 МГц (рабочая станция - от 700 МГц).
• 
  КЭШ от 128 Кбайт (рабочая станция - от 512 Кбайт).
• 
  Память от 64 Мбайт (рабочая станция - от 128 Мбайт).
• 
  Система должна контролировать встроенный вентиллятор.
• 
  Видео в формате не менее 1024*768 пикселей (при частоте регенерации не ниже 85 Гц).
• 
  Аудиоподсистема должна поддерживать 2 ключевых формата 44,1 48 КГц, не загружая МП более чем на 10%.
• 
  Накопители CD-ROM должны работать со скоростью 8х или более высокой.
• 
  Если есть DVD-ROM, то он должен воспроизводить DVD-RАM, DVD+RW диски, а также все форматы CD-ROM дисков.

Приветствуется ASDN, ADSL и адаптеры беспроводной связи.
Спецификация ПК для Windows XP требует:

• 
  ОЗУ 128 Мб, видеопамять 64 Мб, загрузка ПК быстрее 30 с, выход из состояния временного отключения за 20 с.
• 
  НЖМД не менее 40 Гб.
• 
  Магнитооптические накопители CD-R/W, DVD и комбинированные.
• 
  В системе должно быть 4 порта USB.
• 
  Графическая подсистема 1024*768 (но лучше 1280*1024).
• 
  Иметь цифровой интерфейсный разъем DVI для ЖК-мониторов.
• 
  Иметь сетевой Ethernet адаптер 10/100, встроенный DSL или кабельный модем.
• 
  Шум от ПК не выше 37 db.

• 
  
  5) Сетевые ПКпродвигаются фирмами Sun, IBM, Oracle, а также Intel, MicroSoft и HP. Такие ПК, как правило, не имеют жесткого диска и зависят от дисковой памяти сервера. Они имеют низкую стоимость. Часто - это запечатанный ПК без возможности установки плат расширения.
  
  ^ 6) Высокопроизводительные настольные ПК и серверы начального уровня являются более дорогими устройствами. Они предназначены для пользователей настольных издательских систем, где нужно работать со сложной графикой. Они обычно имеют корпус миди-тауэр с большим количеством разъемов расширения. Могут поддерживать несколько накопителей. Имеют большую кэш-память. Их главное качество – надежность и отказоустойчивость.
  
  ^ 7) Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют от двух до восьми производительных процессоров. Для них важно понятие "масштабируемости" – т.е. возможность наращивания количества процессоров, модулей памяти и других ресурсов для выполнения практических задач более высокого уровня.
  
  8) Суперкомпьютеры предназначены для научных исследований, для метеорологии, аэродинамики, сейсмологии, атомной и ядерной физики, математическое моделирование и т.п. Производительность и цена этих компьютеров огромные.
  
  ^ 9) Кластерная система – это объединение компьютеров, являющееся единым целым для ОС, системного ПО, прикладных программ и пользователей. Они обеспечивают высокую степень отказоустойчивости и в то же время эти системы дешевле чем суперкомпьютеры.
  
  
  ^ Выбор персонального компьютера (ПК) для решения прикладных задач – это серьезная задача. Обычно она не имеет однозначного решения и во многом зависит от предполагаемой сферы применения ПК (класса решаемых прикладных задач).
  
  Например, для компьютерного контроля знаний студентов можно сформулировать следующие требования к оборудованию в современном компьютерном классе.
  
  1) Оснащение персональных компьютеров русской версией Windows 2000/XP.
  
  2) Наличие выхода в Интернет (достаточно иметь один выход на все классы для передачи файлов с протоколами через Интернет на сервер университета).
  
  3) Наличие в классе одного компьютера со звуковой картой и с колонками для субтеста "Аудирование" при тестировании по английскому языку, по русскому языку как иностранному и т.п.
  
  4) Специальные требования к дополнительному оборудованию в классе (фальшпанели, видеокамера, панорамное стекло и др.), связанные со спецификой процедуры компьютерного тестирования и с необходимостью обеспечить информационную безопасность.
  
  ^ 3. Архитектура персонального компьютера
  
  
  Серийное производство ПК было начато фирмой IBM в 1980 г. К настоящему времени количество ежегодно выпускаемых в мире ПК исчисляется десятками млн., а количество эксплуатируемых ПК "перевалило" 1 млрд. шт. Важной особенностью тех ПК был принцип "открытой архитектуры". Этот принцип обеспечил возможность сборки ПК из узлов разных производителей и доукомплектование новыми устройствами уже эксплуатируемых ПК. Это стало огромным стимулом развития ПК, в разработке и совершенствовании которых стали участвовать сотни фирм.
  
  
  ^ Архитектура ПК – это концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов ПК как сложного объекта. Иначе говоря, архитектура ПК – это его логическая организация и структурная реализация.
  
  Все компоненты ПК связаны между собой системной магистралью (шиной). Основной задачей системной шины является передача информации между процессором и остальными компонентами компьютера. Упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению: данные – это шина данных (ШД), адреса – это шина адресе (ША), управление – это шина управления (ШУ).
  
  Процесс взаимодействия МП и оперативной памяти ПК сводится в основном к двум операциям: запись информации в память и чтение информации из памяти. При записи МП по шине адреса передает биты, кодирующие адрес. По шинам управления передает управляющий сигнал - "запись". По шине данных процессор передает записываемую информацию. При чтении также по шине адреса передается соответствующий адрес оперативной памяти и с шины данных считывается требуемая информация.
  
  В основе работы ПК лежит принцип "программного управления". И, соответственно, программа - это последовательность операций, выполняемых ПК для достижения определенной цели (решения задачи).
  
  Постоянная память ПК предназначена для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержимое такой памяти "зашивается" для постоянного хранения в БИС при ее изготовлении. Из постоянной памяти данные можно только читать.
  
  ^ Среди особенностей архитектуры современных ПК в литературе [2] отмечаются следующие. Использование технологии MMX, обеспечивающей ориентацию МП на работу с мультимедийными программными продуктами. Применение одних наборов БИС для настольных и мобильных ПК. Внедрение шины USB для подключения внешних устройств (до 127 штук), обеспечивающей "горячую" стыковку оборудования и снимающей проблему отсутствия свободных мест на шинах расширения ПК. Использование шины PCI на МП i80586, обеспечивающей синхронизацию на 33 МГц и имеющей пропускную способность до 133 Мбайт/с по 32-разрядной шине данных. Внедрение графической шины AGP, работающей на 66 МГц и позволяющей передавать данные со скоростью до 266 Мбайт/с. В итоге скорость на AGP стала равной скорости обмена МП с оперативной памятью.
  
  ^ Основные технические характеристики ПК – это тип его центрального МП, частота задающего генератора, объем и время доступа к ОП, объем КЭШа, объем, время доступа и скорость передачи данных винчестера, тип и объем НГМД, интерфейс центрального процессора, объем видеопамяти, тип дисплея (его точка и стандарт), количество клавиш на клавиатуре, тип и количество портов, тип мышки, корпуса, блока питания.
  
  
  ^ 4. Краткая характеристика основных и дополнительных устройств
  
  
  Как изделие, современный ПК в минимальном комплекте состоит из четырех устройств, соединенных кабелями. Это системный блок, монитор, клавиатура, мышка. К нему могут подключаться дополнительные устройства - принтер, сканер и т.д.
  
  ^ Системный блок – это обычно блок типа "башня" (tower) или "мини-башня" (mini-tower), в котором размещены все основные узлы ПК: материнская плата, адаптеры, блок питания, динамик, кнопки управления (включение, сброс, турбо), индикаторы (включен, турбо, обращение к "винчестеру"), дисковод для гибких магнитных дисков (НГМД), дисковод на жестком магнитном диске (НЖМД) – "винчестер", звуковая карта, CD-ROM, DVD-ROM, карты видео ввода-вывода и др.
  
  
  ^ Материнская (системная) плата – это большая печатная плата, на которой расположены главные компоненты ПК: центральный МП, ОЗУ, контроллеры, вспомогательные микросхемы, системная шина и слоты (разъемы-гнезда) для подключения к материнской плате контроллеров внешних устройств и плат расширения, микропереключатели для настройки режимов работы ПК.
  
  
  ^ На материнской плате расположена память следующих четырех типов.
  
  1) Оперативная память. Ее называют также оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или RAM (Random Access Memory). При выключении питания все данные теряются, т.е. ОЗУ - это энергозависимая память с произвольной выборкой данных.
  
  Она обеспечивает чтение и запись информации по указанным адресам. Реализована на СБИС. Время доступа обычно составляет от 6 до 60 нс. ОЗУ может быть статическая или динамическая. Конструктивно представляет собой небольшую печатную плату с размещенными на ней микросхемами. Такую плату называют SIMM-модуль. Она может иметь 72 контакта (72-pin) для подключения. Или это DIMM-модуль, как линейка на 168 контактов (168-pin).
  
  В зависимости от конструкции материнской платы есть разные типы оперативной памяти. ECC - память с контролем четности, EDO- хранит последние запрошенные данные в своем КЭШе. SDRAM - память с частотой до 100 МГц и с временем доступа менее 12 нс. DDR SDRAM – это память с повышенной скоростью работы.
  
  ^ 2) Сверхоперативная память (КЭШ-память) используется для согласования скорости работы относительно медленных устройств с быстрыми устройствами. Например, КЭШ-память может быть между оперативной памятью ПК и его МП.
  
  ^ 3) Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) содержит записанные программы, реализующие, в частности, функции базовой системы ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System), диагностику исправного состояния устройств ПК в момент включения питания (POST – Power-On-Self-Test), настройку параметров ПК (SetUp) и загрузку операционной системы (BOOT).
  
  ^ 4) Энергонезависимая память (CMOS - память). Вместе с таймером ПК она питается от аккумулятора. Содержит изменяемые (SetUp) и постоянные параметры аппаратной конфигурации ПК.