Классы машин: 1 - большие ЭВМ; 2 - мини-ЭВМ; 3 - персональные ЭВМ; 4 - суммарный парк

Сегодня доля ПЭВМ в мировом парке составляет около 80%. Доли больших ЭВМ и мини-ЭВМ (в последнее время они заменяются сред­ними ЭВМ новых поколений) оцениваются примерно по 10%. Разви­тие ПЭВМ определяется прежде всего экономическими факторами, так как стоимость единицы вычислительной мощности в них обхо­дится значительно дешевле. Появление ПЭВМ закономерно и объяс­няется изменением характера вычислительных работ, в которых не­маловажную роль играет нечисловая обработка.

Большие ЭВМ в основном использовались и используются для цент­рализованной обработки информации. В первую очередь они применя­лись для крупномасштабных вычислений по программам, разработан­ным коллективами специалистов. Поэтому дорогие большие машины устанавливались в крупных академических вычислительных центрах.

Мини-ЭВМ стали использоваться для распределенной обработки данных и для управления объектами, технологическими процессами, предприятиями.

Персональные ЭВМ отмечают новый этап в организации и обес­печении вычислений — этап «персональных вычислений». Суть его выражается девизом: «One man — one job — one computer» (чело­век — работа — компьютер). Таким образом, персональные ЭВМ при­званы решать в первую очередь те задачи, которые возникают у спе­циалистов различного профиля в определенные моменты времени, не­посредственно на рабочих местах, т.е. там, где находятся источники данных, подлежащих обработке.

При этом самым распространенным режимом работы является ре­жим непосредственного доступа к ресурсам ЭВМ, «один на один с компьютером». Подобный режим работы уже использовался при ра­боте с первыми ЭВМ, однако при централизованном управлении он был крайне неэффективен. Если ранее за пультом большой ЭВМ дол­жен был находиться профессиональный программист, то за персональ­ным компьютером обычно находится «непрограммирующий профес­сионал». Так называют специалиста конкретной предметной области (бухгалтера, экономиста, инженера-исследователя и т.п.), но не спе­циалиста в вычислительной технике и программировании. Поэтому возврат к режиму непосредственного доступа происходит на каче­ственно новой основе.

Широкое применение ПЭВМ в различных сферах деятельности человека выдвигает требования к их надлежащему программному обеспечению. В настоящее время число профессиональных програм­мистов в индустриально развитых странах составляет не более 0, 5% населения. Фирмы-разработчики программного обеспечения не могут предоставить каждому пользователю ПЭВМ требуемый набор про­грамм. Их усилия сосредоточены на производстве пакетов приклад­ных программ и систем программирования, рассчитанных на массово­го пользователя. Именно поэтому такой взрывной характер имеют спрос, производство и распространение подобных пакетов. Они состав­ляют фундамент для последующей разработки собственных программ пользователя, учитывающих всю специфику требуемых вычислений. Другими словами, как и во всех науках, специализация является над­стройкой унификации. Это позволяет пользователям — специалистам с невысокой математической, вычислительной и программистской подготовкой необязательно самыми эффективными средствами и спосо­бами ставить и решать задачи специальной обработки данных.

«МикроЭВМ, ориентированная на разработку и использование прикладных программ «непрограммирующим профессионалом», по­лучила название персонального компьютера, а соответствующий ре­жим использования вычислительной техники — режим персональных вычислений».

Основная цель использования ПЭВМ—формализация профессиональ­ных знаний. Здесь в первую очередь автоматизируется рутинная часть работ специалистов, которая занимает более 75% их рабочего времени. Применение ПЭВМ позволяет сделать труд специалистов творческим, интересным, эффективным. Персональные ЭВМ используются повсемес­тно, во всех сферах деятельности людей. Новые сферы применения изме­нили и характер вычислительных работ. Так, инженерно-технические рас­четы составляют не более 9%, автоматизация управления сбытом, закуп­ками, управление запасом — 16%, финансово-экономические расчеты — 15%, делопроизводство — более 10%, игровые задачи — 8% и т.д.

Причинами стремительного роста индустрии персональных ЭВМ следует считать:

• высокую эффективность применения по сравнению с другими клас­сами ЭВМ при малой стоимости (от нескольких сот до нескольких тысяч долларов — в зависимости от типа и комплектации);
• возможность индивидуального взаимодействия с ПК без каких-либо посредников и ограничений;
• большие возможности по обработке информации (быстродейст­вие — сотни миллионов операций в секунду; емкость памяти: опе­ративной — единицы и десятки Мбайтов, внешней — сотни Мбай­тов, единицы Гбайтов);
• высокую надежность и простоту в эксплуатации;
• возможность расширения и адаптации к особенностям применения;
• наличие программного обеспечения, охватывающего практичес­ки все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения;
• простоту использования, основанную на «дружественном» взаи­модействии с ПК, с помощью пакетов прикладных программ.

Эффективная работа на ПЭВМ предполагает своевременное обес­печение ее необходимой входной информацией и распространение по­лученных результатов обработки. Поэтому все ПЭВМ имеют воз­можность сопряжения через сетевые адаптеры и модемы с каналами связи. Подключение ПЭВМ к вычислительным сетям в еще большей степени усиливает эффективность их применения.

ПЭВМ, как и другие типы машин, выпускаются целыми семей­ствами, что позволяет перекрыть достаточно широкий диапазон про­изводительности, обеспечить преемственность в разработках и воз­можность совершенствования систем обработки данных, построенных на их основе. Современные ПЭВМ строятся на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Машины типа IBM PC (а именно они со­ставляют почти 80% парка ПЭВМ) комплектуются микропроцессо­рами Pentium различных модификаций.

Различают младшие, средние и старшие модели ПК. В основу та­кого деления положены особенности комплектации компьютера и обес­печиваемые этим его возможности.

Одной из основных характеристик ПК является тип используемо­го в нем микропроцессора. Рынок микропроцессоров очень динами­чен. Каждые год-два происходит обновление их основных типов. Пос­ледние разработки микропроцессоров фирм Intel и AMD (Pentium III и K7-Atlon) работают на частотах 750 — 800 МГц. Лучшим же компь­ютером начала 2000 г. следует считать Power Mac G4 с процессором Power PC G4, совместно разработанным компаниями Apple, Motorola, IBM и работающим на частоте 500 МГц. Он показал быстродействие более 1Gflops и работал почти в 3 раза быстрее, чем ПК с Pentium III-600 (самый быстродействующий микропроцессор от Intel на момент выпуска Power Mac G4).

Компьютеры оснащаются оперативной памятью 32—256 Мбайта с возможностью дальнейшего наращивания, кэш-памятью 256 Кбайт— 2 Мбайта, жесткими дисками — единицы и десятки Гбайтов. Компь­ютеры могут иметь высокоскоростные диски CD-ROM, сетевые, гра­фические адаптеры и другие устройства.

Рассматривая класс ПЭВМ, нельзя не упомянуть о самой простей­шей его разновидности — сетевом компьютере (СК), также относя­щимся к персональной технике. Он становится еще одним стандар­том, объединяющим целый класс компьютеров, который получает мас­совое производство и распространение.

Применение сетевых компьютеров позволяет аккумулировать вычислительные мощности и все виды вычислительных услуг на сер­верах в сетях ЭВМ. В связи с этим отпадает необходимость каждому пользователю иметь собственные автономные средства обработки. Очень многие из них могут обращаться к вычислительным ресурсам сетей при помощи простейших средств доступа — сетевых компью­теров. Необходимая информация и нужные виды ее обработки будут выполнены серверами сети, а пользователи получают уже готовые, требуемые им результаты. Таким образом, для подобного вида услуг образуется своеобразная ниша, которую должны заполнить сетевые компьютеры, поскольку они обеспечивают:

• резкое снижение совокупной стоимости владения (Total Cost of Ownership, TCO) вычислительными средствами предприятия, фир­мы, корпорации;
• повышение производительности работы пользователей при одно­временном снижении расходов на обслуживание;
• упрощение процессов администрирования, настройки, защиты, модернизации и т.п.

Собственные средства обработки в СК представлены достаточно слабо или вообще отсутствуют. Основу СК составляет весьма скром­ный по своим возможностям встроенный микропроцессор или блок управления. Очень многие фирмы (Oracle, Sun, Philips, IBM и др.) про­являют интерес к этому новому классу компьютеров и связывают с ним большие надежды. Уже появились первые разработки подобных устройств, но пока еще не выявлены единые принципы их структур­ного и функционального построения.

В литературе отсутствует и единое их наименование: «тощие» ПК, Internet- приборы, браузеры, Web PC, Java-терминал, Net Computer и др.

Понятие «сетевой компьютер» отождествляется с целым спект­ром моделей, различающихся своими функциональными возможнос­тями. Чаще всего под СК понимают достаточно дешевый компьютер с малой оперативной памятью, с отсутствием жесткого и гибкого дис­ков и со слабым программным обеспечением. Стоимость СК может быть значительно ниже стоимости ПК приличной конфигурации.

В соответствии с возможностями СК по представлению данных, выпол­нению отдельных простейших программ и приложений их можно клас­сифицировать следующим образом:

• Windows-терминалы (Windows-based Terminal, WBT) — настоль­ные и мобильные ПК с операционной системой Windows СЕ. Рас­считаны на запуск приложений на сервере и получение от него данных;
• простейшие универсальные СК («тонкие клиенты») — настольные ПК с доступом к различным сетевым ресурсам. Практически все требуемые пользователям программы должны выполняться на сервере;
• сетевые компьютеры Java (Java Net PC), способные выполнять простейшие Java-программы;
• достаточно мощные СК (Net PC) — настольные ПК с резидентной операционной системой, способные работать с большинством при­ложений.

Предполагается, что СК найдут широкое распространение среди следующих категорий пользователей: различные фирмы (особенно крупные), учебные заведения и частные потребители.

Фирмы, имеющие собственные локальные вычислительные сети, за­интересованы в построении терминалов на СК. Все обычные офисные ПК, рабочие места секретарей, менеджеров, бухгалтеров, журналистов можно перевести на СК. Это примерно на порядок сократит расходы по их техническому и программному оснащению и обслуживанию.

Низкая стоимость СК и удобство их применения позволяют по-новому решать вопросы компьютеризации образования. С развитием индустрии СК появляется возможность доступа к вычислительным ресурсам всех категорий обучаемых в любых регионах страны.

СК должны найти широкое распространение и у частных пользова­телей, многие из которых просто незнакомы с вычислительной техни­кой. Объединение СК с телефонами и телевизорами позволяет иначе решать многие информационные задачи: самообучение, электронная почта, доступ к общественно значимым базам данных, презентации, организация культурного обмена и др.

Для формирования и развития индустрии СК необходимо решить следующие проблемы:

• создание языков программирования, независимых от особеннос­тей построения СК;
• разработка дешевых и быстродействующих микропроцессоров, составляющих основу СК;
• обеспечение быстрого и легкого входа в глобальные и корпора­тивные сети;
• создание компактного программного обеспечения для использова­ния СК и приложений для серверов, обслуживающих сети СК.

Специализированным языком программирования, обеспечивающим доступ к ресурсам сетей, является язык Java – интерпретационный язык высокого уровня. Его отличительными особенностями являются простота, независимость от аппаратуры и отсутствие связей со слож­ными операционными системами. Это делает совместимыми СК раз­личных производителей, позволяет управлять ими с общих позиций. Именно язык Java способствовал внедрению анимации в Web-ресурсы вычислительных сетей. Поэтому многие фирмы приобрели лицензии на Java и обеспечивают его поддержку в своих разработках.

Сетевые компьютеры, являясь продолжением аппаратуры сети, не требуют оснащения дорогими и сложными микропроцессорами. Для обеспечения их функций можно использовать более простые схемы типа «Internet on a chip» («Интернет на чипе»). Подобная продукция может быть представлена десятками фирм.

Для подключения СК в сеть нужны каналы связи. Принципиально возможно использование любых каналов. Наиболее дешевыми, но мало скоростными являются телефонные линии связи. Их пропускная спо­собность составляет до 30 Кбайт в секунду через аналоговые моде­мы и в несколько раз больше при переходе к цифровым методам свя­зи. Каждый СК при работе с сетью должен пользоваться сетевыми ресурсами, что может вызывать перегруженность линий, обслужива­ющих большое число СК. Поэтому требуется повышать скорости передачи данных в сетях и качество используемых каналов.

Для новых аппаратных средств сети необходимы компактные уп­равляющие программы и приложения для серверов. Индустрия соответ­ствующего программного обеспечения постепенно набирает силу.

Контрольные вопросы

(Функции программного обеспечения)

1. Понятие программного обеспечения
2. Этапы процесса подготовки и решения задач на ЭВМ
3. Роль операционной системы в процессе разработки и эксплуатации ПО.
4. Ресурсы вычислительной системы.
5. Что означает понятие «дружественный» интерфейс
6. Тенденции развития ПО.
7. Причины появления и развития ПЭВМ.
8. Сферы применения ПЭВМ.
9. Модели ПК.
10. Сетевые компьютеры и особенности их использования.