Тема: Персональні ЕОМ, їх різновидності

Типи комп’ютерів

В даній лабораторній роботі ми ознайомимось з положенням справ у даний момент і зробимо деякі припущення на майбутнє. Найбільш відомі персональні комп'ютери, у наші дні існують і інші типи машин, тому варто коротко розповісти про них.

Технологічні й економічні аспекти

Комп'ютерна промисловість рухається вперед як ніяка інша. Головна рушійна сила — здатність виробників поміщати з кожним роком усе більше і більше транзисторів на мікросхему. Чим більше транзисторів, тим більше обсяг пам'яті і могутніше процесори. Ступінь технологічного прогресу можна спостерігати, використовуючи закон Мура, названий на честь одного з засновників і глави компанії Intel Гордона Мура, що відкрив його в 1965 році. Коли Мур готував доповідь для промислової групи, то помітив, що кожне нове покоління мікросхем з'являється через три роки після попереднього. Оскільки в кожного нового покоління комп'ютерів було в 4 рази більше пам'яті, чим у попереднього, він зрозумів, що число транзисторів на мікросхемі зростає на постійну величину, і, таким чином, цей ріст можна пророкувати на роки вперед. Закон Мура говорить, що число транзисторів на одній мікросхемі подвоюється кожні 18 місяців, тобто збільшується на 60% щороку. Розміри мікросхем і дати їхнього виробництва, показані на мал. 8.1, підтверджують, що закон Мура дотепер діє.

Звичайно, закон Мура — це взагалі не закон, а просто емпіричне спостереження про те, з якою швидкістю фізики й інженери-технологи розвивають комп'ютерні технології, і пророкування, що з такою швидкістю вони будуть працювати й у майбутньому. Багато фахівців вважають, що закон Мура діє й у XXI столітті, можливо, до 2020 року. Імовірно, транзистори незабаром будуть складатися усього лише з декількох атомів, хоча досягнення квантової комп'ютерної техніки, можливо, дозволять використовувати для розміщення 1 біта спин одного електрона. Закон Мура пов'язаний з тим, що деякі економісти називають ефективним igncao. Досягнення в комп'ютерних технологіях (збільшення кількості транзисторів на одній мікросхемі) приводять до продукції кращої якості і більш низьким цінам. Низькі ціни ведуть до появи нових прикладних програм (нікому не приходило в голову розробляти комп'ютерні ігри, коли кожен комп'ютер коштував $10 млн). Нові прикладні програми приводять до виникнення нових комп'ютерних ринків і нових компаній. Існування всіх цих компаній веде до конкуренції між ними, що, у свою чергу, створює економічний попит на кращі технології. Коло замикається.

 

Ще один фактор розвитку комп'ютерних технологій — перший натановський закон програмного забезпечення, названий на честь Натана Мирвольда, головного адміністратора компанії Microsoft. Цей закон говорить: “Програмне забезпечення — це газ. Воно поширюється і цілком заповнює резервуар, у якому знаходиться”. У 80-і роки електронна обробка текстів здійснювалася програмою troff. Troff займає кілька десятків кілобайтів пам'яті. Сучасні електронні редактори займають десятки мегабайтів. У майбутньому, безсумнівно, вони будуть займати десятки гігабайтів. Програмне забезпечення продовжує розвиватися і створює постійний попит на процесори, що працюють з більш високою швидкістю, на більший обсяг пам'яті, на велику продуктивність пристроїв вводу-виводу.

З кожним роком відбувається стрімке збільшення кількості транзисторів на одній мікросхемі. Відзначимо, що досягнення в розвитку інших частин комп'ютера настільки ж великі. Наприклад, у IBM PC/XT, що з’явились у 1982 році, обсяг твердого диску складав усього 10 Мбайт, набагато менше, ніж у більшості сучасних настільних комп'ютерів. Підрахувати, наскільки швидко відбувається удосконалювання твердого диска, набагато складніше, оскільки тут є кілька параметрів (обсяг, швидкість передачі даних, ціна і т.д.), але вимір кожного з цих параметрів покаже, що показники зростають, принаймні, на 50% у рік.

Великі досягнення спостерігаються також і в сфері телекомунікацій і створення мереж. Менше ніж за два десятиліття ми прийшли від модемів, що передають інформацію зі швидкістю 300 біт/с, до аналогових модемів, що працюють зі швидкістю 56 Кбіт/с, телефонним лініям ISDN, де швидкість передачі інформації 2x64 Кбіт/с, оптико-волоконним мережам, де швидкість уже більше чим 1 Гбіт/с. Оптико-волоконні трансатлантичні телефонні кабелі (наприклад, ТАТ-12/13) коштують біля $700 млн, діють протягом 10 років і можуть передавати 300 000 дзвінків одночасно, тому вартість 10-хвилинного міжконтинентального зв'язку складає менш 1 цента. Лабораторні дослідження підтвердили, що можливі системи зв'язку, що працюють зі швидкістю 1 терабит/с (1012 біт/с) на відстані більш 100 км без підсилювачів. Навряд чи потрібно згадувати тут про розвиток мережі Інтернет.

Широкий спектр комп'ютерів

Ричард Хаммінг - дослідник з Bell Laboratories, помітив, що кількісне, зміна величини на порядок, веде до якісної зміни. Наприклад, гоночна машина, що може їздити зі швидкістю 1000 км/год по пустелі Невада, докорінно відрізняється від звичайної машини, що їздить зі швидкістю 100 км/год по шосе. Так само хмарочос у 100 поверхів не можна порівняти з десятиповерховим багатоквартирним будинком. А якщо мова йде про комп'ютери, то тут за три десятиліття кількісні показники збільшилися не в 10, а в 1 000 000 разів.

Розвивати комп'ютерні технології можна двома шляхами: або створювати комп'ютери усе більшої і більшої потужності при постійній ціні, або випускати той самий комп'ютер, з кожним роком знижуючи ціну. Комп'ютерна промисловість використовує обоє ці шляхи, створюючи широкий спектр різноманітних комп'ютерів. Дуже приблизна класифікація сучасних комп'ютерів представлена в табл. 8.1.

Таблиця 8.1. Типи сучасних комп’ютерів. Вказані ціни приблизні

У самому верхньому рядку знаходяться мікросхеми, що приклеюються на внутрішню сторону вітальних листівок для програвання мелодій “Happy Birthday”, весільного маршу або чого-небудь подібного. Автор ідеї ще не придумав листівки зі співчуттями, що грають похоронний марш, але оскільки він випустив цю ідею в споживчу сферу, незабаром можна буде очікувати появи і таких листівок. Той, хто виховувався на комп'ютерах вартістю в мільйони доларів, сприймає такі доступні усім комп'ютери приблизно так само, як доступний усім літак. Проте такі комп'ютери, поза всякими сумнівами, повинні існувати (а як щодо мішків для сміття, в які просять вас не вкидати алюмінієві банки).

Другий рядок — комп'ютери, що містяться усередину телефонів, телевізорів, мікрохвильових печей, CD-плеєрів, іграшок, ляльок і т.п. Через кілька років у всіх електричних приладах будуть знаходитися вбудовані комп'ютери, кількість яких буде вимірятися в мільярдах. Такі комп'ютери складаються з процесора, пам'яті менш 1 Мбайт і пристроїв вводу-виводу, і все це на одній маленькій мікросхемі, що коштує усього кілька доларів.

Наступний рядок — ігрові комп'ютери. Це звичайні комп'ютери з особливою графікою, але з обмеженим програмним забезпеченням і майже повною відсутністю відкритості, тобто можливості перепрограмування. Приблизно рівні їм по вартості електронні записні книжки та інші кишенькові комп'ютери, а також мережні комп'ютери і web-термінали. Усі вони містять процесор, кілька мегабайтів пам'яті, який-небудь дисплей (може бути, навіть телевізійний) і більше нічого. Тому вони такі дешеві.

Далі йдуть персональні комп'ютери. Саме вони асоціюються в більшості людей зі словом “комп'ютер”. Персональні комп'ютери бувають двох видів: настільні і ноутбуки. Вони звичайно містять кілька мегабайтів пам'яті, твердий диск із даними на декілька гігабайтів, CD-ROM, модем, звукову карту й інші периферійні пристрої. Вони постачені складними операційними системами, мають можливість нарощування, при роботі з ними використовується широкий спектр програмного забезпечення. Комп'ютери з процесором Intel звичайно називаються “персональними комп'ютерами”, а комп'ютери з іншими процесорами — “робочими станціями”, хоча особливої різниці між ними немає.

Персональні комп'ютери і робочі станції часто використовуються як мережні сервери як для локальних мереж (звичайно в межах однієї організації), так і для Інтернету. У цих комп'ютерів звичайно один чи кілька процесорів, декілька гігабайтів пам'яті і багато Гбайт на диску. Такі комп'ютери здатні працювати в мережі з дуже високою швидкістю. Деякі з них можуть обробляти тисячі повідомлень, що надходять, одночасно.

Крім невеликих серверів з декількома процесорами існують системи, що називаються мережами робочих станцій (NOW — Networks of Workstations) чи кластерами робочих станцій (COW — Clusters of Workstations). Вони складаються зі звичайних персональних комп'ютерів або робочих станцій, зв'язаних у мережу, по якій інформація передається зі швидкістю 1 Гбіт/с, і спеціального програмного забезпечення, що дозволяє всім машинам одночасно працювати над однією задачею. Такі системи широко застосовуються в науці і техніці. Кластери робочих станцій можуть містити в собі від декількох комп'ютерів до декількох тисяч. Завдяки низькій ціні компонентів окремі організації можуть купувати такі машини, які по ефективності є міні-суперкомп’ютерами.

А тепер ми дійшли до великих комп'ютерів розміром з кімнату, що нагадує комп'ютери 60-х років. У більшості випадків ці системи — прямі нащадки великих комп'ютерів серії IBM-360. Звичайно вони працюють ненабагато швидше, ніж могутні сервери, але в них вище швидкість процесів вводу-виводу і володіють вони досить великим простором на диску — 1 терабайт і більш (1 терабайт-1012 байт). Такі системи коштують дуже дорого і вимагають великих вкладень у програмне забезпечення, дані і персонал, що обслуговує ці комп'ютери. Багато компаній вважають, що дешевше заплатити кілька мільйонів доларів один раз за таку систему, чим думати про те, що потрібно буде заново програмувати всі прикладні програми для маленьких комп'ютерів.

Саме цей клас комп'ютерів привів до проблеми 2000 року. Проблема виникла через те, що в 60-і і 70-і роки програмісти, що пишуть програми мовою COBOL, представляли рік двозначним десятковим числом з метою економії пам'яті. Вони не змогли передбачати, що їхнє програмне забезпечення буде використовуватися через три чи чотири десятиліття. Багато компаній повторили ту ж помилку, додавши до числа року тільки два десяткових розряди. Є можливість того, що кінець цивілізації відбудеться опівночі 31 грудня 9999 року, коли відразу знищаться всі COBOL-програми, написані за 8000 років.

Слідом за великими комп'ютерами йдуть дійсно суперкомп'ютери. Їхні процесори працюють з дуже високою швидкістю, обсяг пам'яті в них складає безліч гігабайтів, диски і мережі також працюють дуже швидко. В останні роки багато суперкомп'ютерів стали дуже схожі, вони майже не відрізняються від кластерів робочих станцій, але в них більше складових і вони працюють швидше. Суперкомп'ютери використовуються для рішення різних наукових і технічних задач, що вимагають складних обчислень, наприклад таких, як моделювання галактик, що зіштовхуються, розробка нових лік, моделювання потоку повітря навколо крила аероплана.

 

Контрольні питання:

1. Закон Мура.

2. Типи комп’ютерів.

3. Характеристика типів комп’ютерів.