CLASIFICAREA CALCULATOARELOR
Ştiinţa prelucrării informaţiilor cu ajutorul calculatoarelor se numeşte informatică (engleză Computer Science). Tehnologia necesară pentru folosirea lor poartă numele Tehnologia Informaţiei, prescurtat TI sau IT (de la termenul englezesc Information Technology).
În principiu, orice calculator care deţine un anumit set minimum de funcţii (altfel spus, care poate emula o maşină Turing) poate îndeplini funcţiile oricărui alt asemenea calculator, indiferent că este vorba de un PDA sau de un supercalculator. Această versatilitate a condus la folosirea calculatoarelor cu arhitecturi asemănătoare pentru cele mai diverse activităţi, de la calculul salarizării personalului unei companii până la controlul roboţilor industriali sau medicali (calculatoare universale).
Calculatoarele de astăzi vin în forme şi prezentări diverse. Probabil cel mai familiar este calculatorul personal şi varianta sa portabilă (denumită în engleză laptop sau notebook). Însă cea mai răspândită formă este acea a calculatorului integrat (engleză embedded), adică înglobat complet în dispozitivul pe care îl comandă. Multe maşini şi aparate, de la avioanele de luptă până la aparatele foto digitale, sunt controlate de calculatoare integrate. Un alt exemplu este calculatorul de bord al automobilelor.
Un calculator se caracterizează prin hardware şi software.
Hardware – ul reprezintă totalitatea componentelor fizice ale unui calculator . Acestea sunt inutile fără existenţa software – ului . El reprezintă totalitatea programelor care facilitează accesul utilizatorului şi efectuează operaţiile de prelucrare a datelor . Pentru a introduce date în calculator în vederea prelucrării, cât şi pentru a intra în posesia rezulatatelor, calculatorul se conectează la diferite ecchipamente de intrare ( tastatură, scaner, mouse, etc ) respectiv, echipamente de ieşire ( monitor, imprimantă, etc ).
Clasificarea sistemelor de calcul se poate face dupa mai multe criterii si anume:din punct de vedere alfuncţiilor pe care le indeplineste,al structurii,al performanţelor,al generaţiei căreia îi apartine,al familiei de calculatoare,etc.
Prima clasificare a calculatoarelor poate fi făcută după familia de calculatoare căreia ii apartine:
1. Mainframe-uri.
2. Minicalculatoare.
3 Microcalculatoare.
Mainframe-urile sunt calculatoare mari şi foarte scumpe,specifice anilor 1960-1970.Aceste calculatoare prezinta urmatoarele avantaje:
• Procesează date la vitze superioare,astfel încît pot rezolva sarcinile complxe mult mai rapid.
• Drive-urile pot stoca mult mai multe date si manipula fişiere mai mari decît o pot face sistemele mai mici.
• Sisemele de operare permit utilizarea simultană a acestora de către mai mulţi utilizatori,prin intermediul utilizării tehnicii multiprogramării(utilizatorii sunt conectati la calculator prin unitaăţi de tastatura şi ecran,numite terminale si unităţi vizuale de afişare,VDU-visual dysplay units.
Minicalculatoarele sunt calculatoare cu vitze de 10 la treia-10 la a cincea operaţii pe secunda,cu o lungime a cuvîntului mică(8,12,16 biţi).În general sunt calculatoare ieftine şi sunt recomandate pentru companiile mai mici.Un asemenea calculator este mai mic decît un mainframe,capacitatea de stocare este mai mică şi nu permite atît de mulţi utilizatori simultan ca un mainframe.Primul minicalculator cu adevărat popular a fost PDP 8,lansat în 1965,şi produs de firma DEC-Digital Eqipament Corporation.Alte exemple de minicalculatoare:NOVA,DEC-VAX.familia d4 calculatoare româneşti FELIX.Actualmente,liderul mondial in domeniul minicalculatoarelor este IBM,cu peste 300.000 instalări,disponibil in mai multe variante(IBM AS 400 Aplication Sistem 400).
Microcalculatoarele sunt calculatoare a căror unitate centrală este un microprocesor. Primele microprocesoare au apărut în anii '70 dar s-au dezvoltat mai ales în anii '80 şi continuă să evolueze; ele lucrează pe 8, 16 sau 32 de biţi (cazul calculatoarelor folosite în prezent). Sunt sisteme interactive, monoutilizator (la un moment dat sunt exploatate de un singur utilizator). Microcalculatoarele s-au răspîndit curînd ca urmare a evoluţiei tehnologiei care a redus foarte mult costurile lor de fabricaţie. De alftel, aceste costuri sunt în continuă scădere iar performanţele evoluează tot mai mult.
Primele microcalculatoare au fost calculatoare personale familiale: Sinclair Spectrum, Commodore sau cele românesti Prae, aMIC, HC, TIMS, Cobra. Aceste calculatoare puteau lucra direct în limbajul Basic fiindcă memoria lor internă cuprindea o parte care nu se ştergea în absenţa curentului electric si în care utilizatorul nu putea scrie (ROM), unde era înregistrat din fabricaţie un interpretor Basic (un program care traduce în limbaj masină şi execută fiecare instructiune, o dată ce aceasta a fost scrisă). Cel mai uzual periferic al acestor calculatoare era casetofonul, a cărui fiabilitate lăsa uneori de dorit.
Ulterior au apărut calculatoarele personale (PC) profesionale. Dintre primele microcalculatoare profesionale românesti amintim: M18, M118, CUBZ, M216 (de remarcat că acesta din urmă putea lucra atît sub sistemul de operare CP/M, cвt si sub DOS); ulterior a apărut familia Felix PC. Pe plan mondial amintim calculatoarele Apple MacIntosh, cu o interfaţă foarte prietenoasă cu utilizatorul, create mai ales pentru neprofesionişti şi calculatoarele de tip IBM PC, care au înregistrat o evoluţie tehnologică de-a dreptul spectaculoasă, bazată în principal pe evoluţia microprocesoarelor (cele mai cunoscute sunt realizate de firma Intel). Creşterea performantelor tehnice a fost îndeaproape urmată de evoluţia soft-ului, într-o spirală din ce în ce mai dinamică.
Pentru calculatoarele personale cu performanţe ridicate, care sunt dotate cu cîte un microprocesor mai puternic si un monitor de calitate оnaltă, cu facilităţi grafice deosebite, se foloseste uzual denumirea destaţii de lucru (“workstations”). Cele mai cunoscute staţii de lucru au fost create de firmele SUN, Hewlett-Packard şi DEC. Staţiile de lucru se folosesc uzual pentru aplicaţii profesionale, dezvoltare de soft, probleme care necesită facilităţi grafice performante, cum ar fi proiectarea inginerească şi pot fi conectate în reţele de calculatoare. Treptat însă, calculatoarele personale de tip MacIntosh si PC au ajuns la performante similare cu ale statiilor de lucru, astfel încît diferentele dintre cei doi termeni care desemnează microcalculatoare s-au estompat [PC-Web].
Cel mai răspîndit sistem de operare al microcalculatoarelor este DOS, care are la bază primul sistem de operare al microcalculatoarelor, CP/M, îmbunătăţit cu principii din UNIX (cum ar fi structura arborescentă a directoarelor). Datorită mediilor de programare, calculatoarele personale au devenit instrumente de lucru mai convenabile pentru informaticieni. În plus, mai ales оn ultimul deceniu, produsele soft au evoluat foarte mult, dezvoltîndu-şi o interfaţă din ce în ce mai accesibilă, care a atras tot mai mult şi utilizatorii neprofesionişti. În acest sens, exemplul sistemelor Windows, devenite şi ele din ce în ce mai performante, este foarte concludent. Astfel, calculatoarele personale au devenit un instrument de prelucrare a informaţiei larg utilizat atît pentru prelucrări de birotică, cît şi pentru aplicaţii profesionale. Adesea, pentru crearea de sisteme de calcul cu performanţe mai ridicate si un cost relativ redus, se optează pentru conectarea calculatoarelor personale în reţele de calculatoare.
O dată cu dezvoltarea echipamentelor s-au mai adăugat cîteva tiputi de calculatoare:
Supercalculatoarele [PC-Web] au o memorie interna si o viteza de lucru foarte mari: pot executa pînă la cîteva sute de milioane de instrucţiuni pe secunda, fiind cele mai rapide tipuri de calculatoare. De obicei sunt utilizate pentru aplicaţii specifice, care necesita calcule matematice complexe, mari consumatoare de timp şi memorie, cum ar fi, de exemplu, grafică animată, prognozele geologice sau meteorologice, probleme complexe de fizică pentru care se doreste aplicarea unor algoritmi matematici riguroşi (algoritmi simbolici [And96]) – dinamica fluidelor, fizica nucleară. Cel mai cunoscut tip de supercalculator este CRAY [Cray]. Supercalculatoarele lucrează pe 32 si 64 de biţi şi au o arhitectura performantă, neîngrădita de principiile clasice (de exemplu, sisteme multiprocesor – cu mai multe unităţi centrale). În SUA există un institut specializat pe cercetări în domeniul supercalculatoarelor, numit NCSA (National Center for Supercomputer Applications).
Pentru arhitectura calculatoarelor multiprocesor se foloseste conceptul de arhitectura paralelă: mai multor procesoare sunt interconectate pentru realizarea aceloraşi sarcini. Procesoarele pot să realizeze în acelaşi timp secvenţe de operaţii independente, pentru ca apoi rezultatele intermediare obtinute sa fie combinate corespunzător. În mod obişnuit, există un procesor principal, numit master, care le coordoneaza pe celelalte, dîndu-le spre execuţie sarcini independente din programul utilizatorului sau punîndu-le în asteptare.
Sistemele proiectate ca arhitecturi paralele pot fi clasificate:
• după fluxurile de date si de instructiuni în sisteme cu: un flux de instrucţiuni şi un flux de date, un flux de instrucţiuni şi mai multe fluxuri de date, mai multe fluxuri de instrucţiuni şi un flux de date sau mai multe fluxuri de instrucţiuni şi mai multe fluxuri de date
• după numărul de procesoare (granularitatea): zeci de procesoare autonome conectate ("ferme") sau sute, pînă la zeci de mii de procesoare conectate în paralel ("cuburi")
• după modul de folosire a memoriei interne de către procesoare: partajate sau proprii.
Dezvoltarea algoritmilor paraleli, adică studierea posibilităţilor de descompunere a algoritmilor în secvenţe care sa poata fi executate independent sau chiar conceperea de noi algoritmi paraleli constituie o direcţie noua şi fertila a informaticii. Un algoritm de rezolvare a unei probleme va fi mai rapid daca este implementat intr-o versiune paralela şi executat pe o masina paralelă(operaţiile independente se executa in paralel, după care rezultatele obţinute se combină).
Calculatoarele de proces controleaza procese tehnologice sau diverse analize experimentale asistate de calculator, prelucrînd informaţii numerice sau analogice despre procesul studiat şi furnizînd ieşiri numerice sau analogice cu rol de reglare a procesului. Pentru comunicarea între calculator şi procesul despre care se culeg informaţii şi respectiv la care trebuie sa ajunga iesirile generate de calculator există o interfata capabila sa convertească informaţii analogice în numerice şi invers.
Structura unui calculator de proces:
Aceste sisteme de calcul functioneaza în timp real, adică timpul de raspuns al calculatorului este compatibil cu constantele de timp ale procesului gestionat. Se pot face lesne analogii cu un proces chimic, în care modificarea defavorabilă a unui parametru trebuie sa fie rapid remarcată şi remediată de calculatorul de proces sau cu sistemele de calcul aplicate în medicină, biochimie si fizică (de exemplu, acceleratoarele de particule sunt controlate si ele de calculatoare de proces).
Un calculator de proces exercită funcţii de control si comandă / reglare asupra procesului pe care îl conduce, în sensul supravegherii lui şi a prelucrarii datelor de proces culese, respectiv al schimbării stării acestuia în caz ca prin prelucrarea informaţiilor culese se constata ca acest lucru este necesar.
Primul calculator comercializat a fost UNIVAC (UNIversal Automatic Computer ) realizat pe structura calculatorului EDVAC, în anul 1951.
În anii urmatori, dezvoltarea calculatoarelor a devenit exploziva, la mai puţin de zece ani intervenind cîte o schimbare care a fost interpretată drept apariţia unei noi generaţii de calculatoare. Ele pot fii clasificate astfel :
Generaţia I (1946-1956) caracterizată prin :
- Hardware: relee, tuburi electronice ;
- Software: programe cablate, cod masină, limbaj de asamblare ;
- Capacitate de memorie : 2 Kocteti ;
- Viteză de operare : 10.000 de operatii/sec. ;
- Calulatoare : ENIAC, UNIVAC, IBM ;
- Hardware: tranzistoare, memorii cu ferite, cablaj imprimat ;
- Software : limbaj de nivel înalt ( Algol, Fortan)
- Memorie : 32 Kocteţi ;
- Viteza : 200.000 de instrucţiuni/sec
- Calculatoare : IBM 7040, NCR501 ;
- Hardware : circuite integrate ( la început pe scara redusă, apoi pe scara medie si largă ; scara de integrare se refera la numarul de componente electronice pe unitatea de suprafată ), cablaje imprimate multistrat , discuri magnetice, aparariţia primelor microprocesoare ;
- Software : limbaje de nivel foarte înalt, programare orientate pe obiecte B.Pascal, programare structurate LISP, primele programe pentru grafică şi baze de date .
- Memorie : 1÷2 Mocteţi ;
- Viteza : 5.000.000 de operaţii/sec ;
- Calculatoare : IBM 370 , FELIX
- Comunicatii : Primele comunicaţii prin satelit, transmisia de date prin fibra optică.
- Hardware: circuite integrate pe scară foarte mare ( VLSI ) , sisteme distribuite de calcul, apar microprocesoarele de 16/32 biţi, primele elemente optice (discurile optice ) ;
- Software : Pachete de programe de largă utilizare, sisteme expert , sisteme de operare, se perfecţioneaza limbajele de programare orientate pe obiect, baze de date relationale ;
- Memorie : 8÷10 Mocteţi ;
- Viteza : 30 de milioane de instrucţiuni/sec ;
- Caculatoare : INDEPENDENT, CORAL, IBM (apar mai multe versiuni)
- Hardware : circuite integrate pe scara ultralargă ULSI ( proiectare circuite integrate 3D ), arhitecturi paralele, alte soluţii arhitecturale noi ( retele neurale etc. ), proiectele galiu-arsen .
- Software : limbaje concurente,programare functională, prelucrare simbolică , baze de cunostiinţe, sisteme expert evoluate,programe de realitate virtuale, acum apar şi sistemele de operare windows. Aceasta perioada este marcată de apariţia internetului şi extinderea rapidă a acestei reţele mondiale.
- Memorie : de la zeci,sute de Mocteti pînă la Gocteţi ;
- Viteza : 1G de instructiuni /sec – 3 G de instrucţiuni/sec
- Comunicaţiile: au atins un nivel nemaîintîlnit.. emisiile radio de ordinul GHz, reţele globale pe fibra optică , reţele de comunicare prin satelit.
- Calculatoare : o gama foarte largă de calculatoare .
Комментариев нет:
Отправить комментарий