Классификация ЭВМ по сфере применения.

Академик В.М. Глушков указывал, что существуют три глобаль­ные сферы деятельности человека, которые требуют использования качественно различных типов ЭВМ.

Первое направление является традиционным — применение ЭВМ для автоматизации вычислений. Первые, а за­тем и последующие вычислительные машины классической структу­ры в основном и создавались для автоматизации вычислений.

Вторая сфера применения ЭВМ связана с использованием их в си­стемах управления. Она зародилась примерно в шестидесятые годы, когда ЭВМ стали интенсивно внедряться в контуры управления ав­томатических и автоматизированных систем. Новой сфере работ в наибольшей степени отвечали мини-ЭВМ. Именно они стали использоваться для управления отраслями, пред­приятиями, корпорациями. Для выполнения этих работ в настоящее время применяются в основном ПЭВМ.

Третье направление связано с применением ЭВМ для решения за­дач искусственного интеллекта. Напомним, что задачи искусственного интеллекта предполагают получение не точного результата, а чаще всего осредненного в статистическом, вероятностном смысле. Это направ­ление постепенно набирает силу. Во многих областях науки и техни­ки создаются и совершенствуются базы данных и базы знаний, экс­пертные системы. По существу, ЭВМ уступают место сложнейшим вычислительным системам.

Даже это краткое перечисление областей применения ЭВМ показывает, что для решения различных задач нужна соответственно и разная вычислительная техника.

Выделим три большие группы ЭВМ:

- большие ЭВМ;

- вычислительные комплексы и системы;

- малые ЭВМ.

Подобное разделение нельзя воспринимать как классификацию по техническим параметрам. Это, скорее эвристический подход, где большой вес имеет предполагаемая сфера применения компьютеров.

Большие ЭВМ. Основное назначение больших ЭВМ — выполнение работ, связанных с обработкой и хранением боль­ших массивов информации, проведением сложных расчетов иисследований в ходе решения научно-исследовательских задач. Работа на больших ЭВМ требует высокой квалификации и опыта. Для неспециалиста в области вычислительной техники большие ЭВМ практически недоступны. В Советском Союзе класс больших ЭВМ составляли ЭВМ семейства ЕС. Название каждой модели образуется из букв ЕС и порядкового номера модели, например: ЕС-1020, ЕС-1022, ЕС-1065. ЭВМ данного семейства разрабатывались совместно различными коллективами стран — членов СЭВ. Первые мо­дели этого семейства появились во второй половине 60-х годов.

Для размещения всех устройств большой ЭВМ требуется машинный зал пло­щадью не менее 100 м², а для ЭВМ, например, ЕС-1065 —пло­щадью 350 м². Внешнее оформление ЭВМ семейства ЕС — несколько однотипных шкафов разного назначения.

Большинство АСУ верхнего уровня государственного управления в РФ (в силовых структурах, банках, на транспорте, в связи и т.д.) оснащены машинами семейства ЕС.

После подписания соглашения с фирмой IBM в марте 1993 года Россия получила право производить 23 новейшие модели-аналоги ЭВМ S/390. По расходам на управление и эксплуатацию эти машины оказываются эффективнее других вычислительных средств.

Вычислительные системы. Вычис­лительные системы состоят из нескольких одновременно работающих ЭВМ или процессоров. Все ЭВМ связаны между собой линиями (проводами) связи. Они могут дублировать друг друга, а могут находиться в резерве. Вычислительные системы строят на различных принципах в зависимости от цели их ис­пользования. Вычислительные системы, состоящие из несколь­ких ЭВМ, называются многомашинными вычисли­тельными комплексами, из нескольких процессоров и общего поля памяти — мультипроцессорными вычислительными си­стемами. И тот, и другой тип вычислительной системы служит для повышения производительности и надежности работы. Пользователи под­ключаются к вычислительным системам через терми­налы, расположенные на их рабочих местах.

Терминалами называются удаленные от ЭВМ устройства ввода-вывода информации, подсоединяемые к ЭВМ через спе­циальные каналы связи. Наиболее распространенный тип тер­минала — дисплей.

Многомашинные вычислительные системы отечественного производства выпускались на базе ЭВМ семейства ЕС.

Мультипроцессорные вычислительные системы выпускались на базе мини- ЭВМ семейства СМ.

Малые ЭВМ — это наиболее распространенный тип ЭВМ. Общей чертой представителей этой группы являются небольшие габариты и удобство эксплуатации. На некоторых моделях компьютеров без труда может работать человек, имею­щий минимальные знания в области вычислительной техники, но являющийся специалистом в другой сфере деятельности.

Среди малых ЭВМ выделены следующие подгруппы: мини-ЭВМ, микроЭВМ, персональные компьютеры, микрокалькуляторы.

Мини-ЭВМ. До появления микроЭВМ и персональных компьютеров мини-ЭВМ целиком определяли класс малых ЭВМ. В отличие от больших ЭВМ мини-ЭВМ очень легко приспо­собить к управлению различными производствами. Особенно широко они внедрены в автоматизированных системах управ­ления технологическими процессами. Основные функции их — контроль и управление технологическими процессами в реаль­ном масштабе времени. Для этой под­группы малых ЭВМ не требуются специальные помещения. Их внешнее оформление — минимум два шка­фа (высотой 1,8 м, шириной 0,8 м), куда вставляются блоки, и рабочий стол с дисплеем.

Первой мини-ЭВМ была 12-разрядная PDP-5, созданная в 1963 г. американской фирмой DEC и предназначенная для управления ядерным реактором.

В Советском Союзе малые ЭВМ начали появляться с 1959 г.: «Сетунь» (Москва); затем УМ1-НХ (Ленинград); «Днепр» (Киев); управляющие вычислительные комплексы для АСУТП на основе агрегированных средств вычислительной техники (АСВТ-М) М-6000, М-7000, М-400 и т. д.

« УМ1-НХ » — малогабаритная управляющая цифровая вычислительная машина, предназна­ченная для автоматизации управления произ­водственными процессами. Серийно выпускалась ее с 1963. Построена на потенциальных маломощных транзисторных схемах (общая потребляемая мощность ЦВМ 220 ва); в опера­тивном запоминающем устройстве использо­ваны миниатюрные интегральные элементы.

Отличительная особенность машины — от­носительно высокая эксплуатационная на­дежность (благодаря резкому снижению энергетического уровня работы элементов; основное напряжение питания — 1,7 в ). Для расширения области примене­ния машины разработаны внешнее многоканаль­ное устройство ввода—вывода, управляющий комплекс с переменной комплектацией на основе «УМ1-НХ». УМ1-НХ стала одной из самых дешевых отече­ственных управляющих вычислительных машин.

АСВТ-М (агрегатный комплек­с средств вычислительной техники на микроэлектронной элементной базе) представляет собой набор агрегатных уст­ройств, предназначенных для компоновки информационных и управ­ляющих вычислительных комплексов (УВК), работающих в реаль­ном масштабе времени. На их базе могут быть также созданы автоматизированные системы управления агрегатами, цехами и производства­ми, а также вычислительные центры.

Каждое из устройств АСВТ-М представляет собой конструктивно и функционально законченное из­делие с унифицированными входами и выходами.

По функциональному назначению вся номенклатура агрегатных модулей АСВТ-М делится на устройства центрального управления и переработки информации, хранения информации, связи с объектом, связи с оперативным персоналом, внутрисистемной связи, выхода на внешние (внесистемные) линии связи, согласователи.

Агрегатный ком­плекс допускает последующую модернизацию и наращивание систе­мы управления.

В АСВТ-М используют семейства ЭВМ: М-40, М-400, М-6000, М-7000.

Управляющие вычислительные комплексы М-6000 и М-7000 - наи­более распространенные из серии АСВТ-М. Они имеют развитую и со­вершенную систему связи с объектом управления и оперативным персоналом, широкую систему команд и достаточно полное внутреннее математическое обеспечение.

Базовая конфигурация комплекса М-7000 включает процессор и одно ОЗУ на 16 Кслов, а также таймер, перфоленточное устройство ввода и вывода и печатающее устройство. Были разработаны комплексы более сложных конфигураций, включающие дополнительные устройства и большое число терминалов.

В 1974 г. В СССР была организована совместная работа в содружестве со странами — членами СЭВ. Создано унифицированное стандарт­ное семейство мини-ЭВМ, которое получило название системы малых (по другой версии – «советчик мастера») - (СМ) ЭВМ. В 1976—1980 гг. выпущены модели первой очереди: СМ-1, СМ-2, СМ-3, СМ-4. Эти модели программно сов­местимы с моделями АСВТ-М: СМ-1 и СМ-2 с М-6000, М-7000; СМ-3 и СМ-4 с М-400.

В УВК СМ ЭВМ агрегатные модули выполняются в виде автономных, конст­руктивно законченных, комплектных блоков с автономным питанием и встроенной вентиляцией. Они реализованы в соответствии со стан­дартом Международной электротехнической комиссии (МЭК) и разме­щены в стандартных стойках без каких-либо конструктивных дора­боток. Такая реализация значительно упрощает проектную компо­новку, монтаж, модернизацию и обслуживание СМ ЭВМ по сравнению с АСВТ-М.

СМ ЭВМ построена как агрегатная система средств, позволяющая компоновать.управляющие вычислительные комплексы с различным составом оборудования и обеспечивать замену одного устройства дру­гим аналогичного назначения без изменения общего функционирова­ния системы.

МикроЭВМ — это компьютеры, где в качестве элементной базы использован микропроцессор. Предназначены они для ра­боты в режиме индивидуального общения человека с ЭВМ, хотя имеется возможность в некоторых случаях работать одновре­менно и нескольким пользователям. Все оборудование ми­кроЭВМ размещается в пределах стола. На микроЭВМ могут работать как специалисты в области вычислительной техники, так и неспециалисты, имеющие некоторый багаж компьютерных знаний. Основные технические характеристики микроЭВМ нахо­дятся на уровне мини-ЭВМ и некоторых моделей ЕС. Их стои­мость намного меньше, а надежность существенно выше.

В СССР широко использовались отечественные микроЭВМ «Электро­ника С5», «Электроника 60», «Электроника НЦ», «Электроника 100», «Электроника К1». Из первых моделей наиболее хорошо себя зарекомендовала «Электроника 60», которая кроме высо­ких технических характеристик имела совместимость с «Элек­троникой 100/25», СМ-3, СМ-4.

Персональные ЭВМ по своим характеристикам аналогичны микроЭВМ. Однако существует ряд признаков, по которым был выделен именно этот подкласс. Одним из самых важных при­знаков является создание при работе на ЭВМ таких условий, когда пользователь, имеющий минимальные знания в области вычислительной техники, чувствует себя за пультом управления персональным компьютером удобно и комфортно. Достигается это наличием в памяти ЭВМ большого количества сервисных, а также специально разработанных для пользователей — специа­листов в конкретной области программ.

Микрокалькуляторы можно отнести к подклассу микроЭВМ, где отсутствует внешняя память. Предназначены они для про­ведения небольших расчетов, удобны в эксплуатации. Для ра­боты на микрокалькуляторах в программном режиме надо знать принципы программирования на машинно-ориентирован­ном языке.