Поколения ЭВМ

Параметры сравнения	Поколения ЭВМ
первое	второе	третье	четвертое
Период времени	1946 - 1959	1960 - 1969	1970 - 1979	с 1980 г.
Элементная база (для УУ, АЛУ)	Электронные (или электрические) лампы	Полупроводники (транзисторы)	Интегральные схемы	Большие интегральные схемы (БИС)
Основной тип ЭВМ	Большие	Малые (мини)	Микро
Основные устройства ввода	Пульт, перфокарточный, перфоленточный ввод	Добавился алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура	Алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура	Цветной графический дисплей, сканер, клавиатура
Основные устройства вывода	Алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), перфоленточный вывод	Графопостроитель, принтер
Внешняя память	Магнитные ленты, барабаны, перфоленты, перфокарты	Добавился магнитный диск	Перфоленты, магнитный диск	Магнитные и оптические диски
Ключевые решения в ПО	Универсальные языки программирования, трансляторы	Пакетные операционные системы, оптимизирующие трансляторы	Интерактивные операционные системы, структурированные языки программирования	Дружественность ПО, сетевые операционные системы
Режим работы ЭВМ	Однопрограммный	Пакетный	Разделения времени	Персональная работа и сетевая обработка данных
Цель использования ЭВМ	Научно-технические расчеты	Технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Телекоммуникации, информационное обслуживание

Какими должны быть компьютеры пятого поколения? Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография). Развитие идет также по пути "интеллектуализации"; компьютеров, 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. В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний. Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер. Но теперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином "интеллектуальный интерфейс";. Его задача — понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера. Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.

Классификация ЭВМ. Существуют различные классификации компьютерной техники:

· по этапам развития (по поколениям)- см. выше.

· по архитектуре. Архитектура (не путать со структурой!!!)– это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов
под архитектурой понимают следующие ключевые параметры ЭВМ:

1) структура памяти ЭВМ;

2) способы доступа к памяти и внешним устройствам;

3) возможность изменения конфигурации компьютера;

4) система команд;

5) форматы данных;

6) организация интерфейса.

Архитектура, до сих пор применяемая в большинстве компьютеров основана на принципах, сформулированных Фон-Нейманом:

Бывает также шинная архитектура и другие, но они их распространение на практике весьма ограничено.

• по производительности- её традиционно измеряют в флопах- операциях в секунду. Хотя это несколько устаревшее измерение производительности. В современных ПК используются спец. синтетические тесты типа Sisoft Sandra для измерения производительности ПК, где её измеряют по отношению к эталонным ПК в условных единицах измерения.
• по условиям эксплуатации (домашние, промышленные)
• по количеству процессоров (от одного- для ПК и до десятков и сотен- в суперкомпьютерах)

По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:

• микрокомпьютеры, в том числе - персональные компьютеры- - Desktop, Laptop (Notebook), PDA (КПК, коммуникаторы), Tablet PC (комп без клавы и мыша со сенсорным дисплеем)

· мэйнфреймы (универсальные компьютеры); 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.

• Суперкомпьютеры — это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 1 терафлопов (1 терафлоп — тысяча миллиардов 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. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end).

 

Структура современного ПК:

(Схема слегка устарела- гибкие диски, плоттеры и стримеры сейчас почти не применяются)

2. Базы данных, определение, типы БД. Понятие домена, атрибута, отношения, кортежа.

База данных – это совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ. База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). СУБД обеспечивает поддержку создания баз данных, централизованного управления и организации доступа к ним различных пользователей.

Классификация баз данных:

1. По характеру хранимой информации:
— Фактографические (картотеки),
— Документальные (архивы)

2. По способу хранения данных:
— Централизованные (хранятся на одном компьютере),
— Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).

3. По структуре организации данных:
— Табличные (реляционные),
— Иерархические,

Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.

В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.

Реляционная модель БД ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

· каждый элемент таблицы — один элемент данных

· все столбцы в таблице однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.)

· каждый столбец имеет уникальное имя

· одинаковые строки в таблице отсутствуют

· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным

Базовыми понятиями реляционных СУБД являются:

1) Атрибут (наименования столбца (поля) таблицы)

2) Отношение – набор кортежей(сама таблица)

3) Кортеж (строка (запись) таблицы)

4) Домен (допустимое множество значений данного типа данных). Например, домен ИМЕНА определен на базовом типе символьных строк, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут представлять имена (в частности, для возможности представления русских имен такие строки не могут начинаться с мягкого или твердого знака и не могут быть длиннее, например, 20 символов).

3. Реализация системы автоматизированного проектирования, конструирования. Использование международных стандартов.

Система автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) — программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Современные системы автоматизированного проектирования (CAD) обычно используются совместно с системами автоматизации инженерных расчетов и анализа CAE (Computer-aided engineering). Данные из СAD-систем передаются в CAM (англ. Computer-aided manufacturing — система автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ).

Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем «CAD» — он включает в себя как CAD, так и CAM, и CAE.

Необходимыми компонентами САПР являются методическое, лингвистическое, математическое, графическое, информационное, техническое, организационное обеспечение.

1. Методическое обеспечение представляет документацию на состав и правила эксплуатации САПР (например, техническая документация на программно-аппаратное обеспечение).

2. Лингвистическое (языковое) обеспечение отражает уровень тех языковых средств, с помощью которых производится преобразование информации в системе (взаимодействие проектировщика и ЭВМ).

3. Математическое обеспечение определяет те методы и алгоритмы проектирования, на которых, собственно, и возводится вся надстройка САПР.

4. Машинная графика в САПР выполняет функции формализации (записи) образов проектируемых конструкций, интерпретации результатов проектирования, получения твердых копий чертежей и компоновок.

5. Информационное обеспечение служит для своевременной передачи информации о данном процессе проектирования в другие системы автоматизации производства (например, подготовка программ для станков с числовым программным управлением).

6. Техническое обеспечение – это комплекс технических средств САПР, состав которых определяется ее назначением.

7. Организационное обеспечение регламентирует взаимоотношения между проектировщиками и комплексом средств автоматизации проектирования.

Использование международных стандартов и других материалов в области технологий:

-ISO - 10303 (STEP - Standard for Exchange of Product data). Позволяет предприятиям организовать обмен информацией (в том числе между CAD/CAM-системами управления проектами для представления данных об изделии, управления изменениями в конструкторско-технологической информации о нем в условиях виртуального предприятия, функционирующего в Intrenet и др.);

-ISO - 8879 (SGML - Standard Generalized Markup Language) - общее описание текстовой информации, стандарт представления текста;

-ISO 15531 (MANDAT) - представление производственных данных;

-ISO 9735 (EDIFACT) - обмен данными в управлении;

-ISO 13584 (PLIB) - управление обработкой информации о комплектующих как машиностроения, так и электроники;

-ISO 10179 - определение странично-ориентированного формата документов как отображаемых, так и печатаемых, включая описания шрифтов, форматирование текста, разметку документа;

-федеральные стандарты по обработке ин- формации США (FIPS) FIPS183 (IDEF/O) и FIPS 184 (IDEF/1X). Включают общее описание модели ЖЦИ, систему защиты данных и алгоритмы шифрования и управления ключами; ЭЦП с использованием различных алгоритмов;

-военные стандарты США (MIL-STD) - общие правила цифрового обмена информацией при использовании CD-ROM; (MIL-HDBK) - процессы и методы формализации данных об изделиях и процессах;

-нормативные требования ARINC (корпорация, занимающаяся эксплуатацией наземных средств обеспечения полетов), а также ICAO - (Inernational Civil Aviation Organization - Международная организация гражданской авиации) и др.

При этом должно быть обеспечено достижение операбельное между ними в целях эффективной интеграции в совместных международных проектах, совместимости проектно-технических решений каталогизации (принципы классификации, кодирования, идентификации продукции).

Высокая эффективность CALS-стандартов достигается, в частности, четким и однозначным разделением их ролей. Ведущими организациями, разрабатывающими международные стандарты, являются: Международная организация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC). А ключевыми информационными CALS-стандартами, используемыми для создания единой информационной среды, являются Стандарт по использованию данных о модели изделия (STEP) — ISO 10303 и Библиотека компонентов (PLIB) — ISO 13584.