Министерство  образования и науки РФ 

     Санкт-Петербургский  государственный университет

     сервиса и экономики 

     Институт  региональной экономики и управления

     Кафедра «Информатика» 
 
 
 
 

     Контрольная работа по Информатике 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила:

     студентка ИРЭиУ

     1 курса, з/о, 080200

     Лебедева Т. В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Санкт-Петербург

     2011

Содержание 
 

1.Теоретическая часть. Классификация компьютеров

1.1. Критерии классификации  компьютеров.

     Существуют  различные классификации компьютерной техники:

• по этапам развития (по поколениям);
• по архитектуре;
• по производительности;
• по условиям эксплуатации;
• по количеству процессоров;
• по потребительским свойствам;
• по уровню специализации.
• по типоразмерам.
• по совместимости.
• по типу используемого процессора и т.д.

     Четких  границ между классами компьютеров  не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.  

1.2. Основы классификации по поколениям.

     Деление компьютерной техники на поколения - весьма условная, нестрогая классификация  вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с  компьютером.

       Идея делить машины на поколения  вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования. 

     1.2.1. Компьютеры первого поколения.

     К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.

     Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического  устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение  практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.

     Быстродействие  порядка 10-20 тысяч операций в секунду.

     Но  это только техническая сторона. Очень важна и другая - способы  использования компьютеров, стиль  программирования, особенности математического обеспечения.

     Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени.

     Несмотря  на ограниченность возможностей, эти  машины позволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые для прогнозирования  погоды, решения задач атомной  энергетики и др.

     Опыт  использования машин первого  поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета.

     Эти проблемы начали преодолевать путем  интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

     Примеры машин первого поколения - компьютер "Эниак", ЭВМ "Урал". 

     1.2.2. Компьютеры второго поколения.

     Второе  поколение компьютерной техники - машины, сконструированные примерно в 1955-65 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

     Быстродействие - до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти - до нескольких десятков тысяч слов.

     Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.

     Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему  только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.

     Появился  широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

     Операционная  система - важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания.

     Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера.

     Для некоторых машин второго поколения  уже были созданы операционные системы  с ограниченными возможностями.

     Машинам второго поколения была свойственна  программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

     Примеры машин второго поколения - БЭСМ-6. 

     1.2.3. Компьютеры третьего поколения.

     Машины  третьего поколения созданы примерно после 60-x годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нём участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда "поколение" начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.

     Машины  третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

     Машины  третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

     Примеры машин третьего поколения - семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и  др.

     Быстродействие  машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов  операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов. 
 
 

     1.2.4. Компьютеры четвертого поколения.

     Четвёртое поколение - это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

     Наиболее  важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

     В аппаратурном отношении для них  характерно широкое использование  интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.

     C точки зрения структуры машины  этого поколения представляют  собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1 - 64 Мбайт. 

     Для них характерны:

• применение персональных компьютеров;
• телекоммуникационная обработка данных;
• компьютерные сети;
• широкое применение систем управления базами данных;
• элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

     1.2.5. 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.

     По  условиям эксплуатации компьютеры делятся  на два типа:

• офисные (универсальные);
• специальные.

     Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.

     Cпециальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.

     Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п. Существует много моделей таких компьютеров.

     Важное  направление в создании промышленных компьютеров - разработка "операторского интерфейса" - пультов управления, дисплеев, клавиатур и указательных устройств во всевозможных исполнениях. От этих изделий напрямую зависит комфортность и результативность труда операторов. 

1.4. Типы компьютеров  по производительности  и характеру использования.

     По  производительности и характеру  использования компьютеры можно  условно подразделить на:

• микрокомпьютеры, в том числе - персональные компьютеры;
• миникомпьютеры;
• мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
• суперкомпьютеры.

     Микрокомпьютеры - это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.

     Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько  микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

     Микрокомпьютеры представляют собой инструменты  для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства - эффективность. Быстродействие - порядка 1 - 10 миллионов опеpаций в сек.

     Разновидность микрокомпьютера - микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.  

     Персональные  компьютеры (ПК) - это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.

     В класс персональных компьютеров входят различные машины - от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея (80-е годы), до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем ёмкостью в десятки и сотни Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.

     Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение  последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

     Особенно  широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995 года в  связи с бурным развитием Интернета. Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры являются также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях безработицы.

     До  последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК. Бытовые модели, как правило, имели меньшую производительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требовалось для профессиональных моделей. В связи с достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники, границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стерлись, и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессиональные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения мультимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых устройств. 

     Начиная с 1999 года в области персональных компьютеров начинает действовать международный сертификационный стандарт - спецификация РС99. Он регламентирует принципы классификации персональных компьютеров и оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Новый стандарт устанавливает следующие категории персональных компьютеров:

• Consumer PC (массовый ПК);
• Office PC (деловой ПК);
• Mobile PC (портативный ПК);
• Workstation PC (рабочая станция);
• Entertainmemt PC (развлекательный ПК).

     Согласно  спецификации РС99 большинство персональных компьютеров, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа, то есть средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК - к средствам воспроизведения графики и звука. 

     Пеpсональный  компьютеp должен удовлетворять следующим  требованиям:

• стоимост от нескольких сотен до 5 -10 тыс. долларов;
• наличие внешних ЗУ на магнитных дисках;
• объём оперативной памяти не менее 32 Мбайт;
• наличие операционной системы;
• способность работать с программами на языках высокого уровня;
• ориентация на пользователя-непрофессионала (в простых моделях).

     Миникомпьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т.е. занимающие объём порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.

     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.

     Централизованная  обработка данных на мэйнфрейме обходится  примерно в 5 - 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном  подходе.

     Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.

     Суперкомпьютеры - это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп - миллион 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).

     Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях  параллелизма и конвейеризации вычислений.

     В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих  операций (это называется мультипроцессорной обработкой). Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

     Что такое конвейеpная обработка? Приведем сравнение - на каждом рабочем месте конвейера выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях. По такому принципу устроено арифметико-логическое устройство суперкомпьютера.

     Наиболее  распространённые суперкомпьютеры - массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованую систему памяти.

     Супер-компьютеры используются для решения сложных  и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.

     Элементная  база - микросхемы сверхвысокой степени  интеграции. 
 

     Портативные компьютеры.

     Портативные компьютеры обычно нужны руководителям  предприятий, менеджерам, учёным, журналистам, которым приходится работать вне офиса - дома, на презентациях или во время командировок.

     Основные  разновидности портативных компьютеров:

     Laptop (наколенник, от lap> - колено и top - поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Сейчас компьютеры этого типа уступают место ещё меньшим.

     Notebook (блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемоми сетевой картой.

     Palmtop (наладонник) - самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителей на дисках - обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. Если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant).

     Возможности портативных компьютеров постоянно  расширяются. Например, современный карманный компьютер располагает всем необходимым для: ведения списка задач, хранения записок, включая аудиофайлы, работы с календарем, чтения электронной почты, синхронизации с РС, мобильным телефоном. Помимо этого он позволяет: проигрывать видео и звуковые ролики, бродить по Интернету, просматривать и редактировать документы и электронные таблицы, хранить файлы, искать в них слова, просматривать картинки вести домашнюю бухгалтерию, играть в игры, читать электронные книги , полноценно работать с программным обеспечением.  

1.5. Типы компьютеров  по уровню специализации.

     По  уровню специализации компьютеры делят  на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами.

     Специализированные  компьютеры предназначены для решения  конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль за состоянием бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию расхода топлива объекта в зависимости от конкретных условий движения).

     Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции.