Содержание:

Введение………………………………………………………………………….. 1

Раздел 1 Персональные компьютеры ……………………………… 1

1.1 РабочиЕ станциИ ……………………………….2

1.2 Сервера……………………………. 3

1.3 Мейнфреймы ……………………………...4

1.4 Кластерные архитектуры ……………………………6

Раздел 2: Архитектура компьютеров и их основные подсистемы……….7

2.1 Процессоры……………………...7

2.2 безадресные ………………………………..9

2.3 двухадресные …………..9

2.4 трехадресные ………………………. 9

Раздел 3: Подсистема памяти ……………………….13

3.1 многоуровневая организация памяти ……………………………… 13

3.2 контрольные разряды ……………………………... 15

3.3 коды Хэмминга …………………………………………. 16

3.4 Дисковые массивы ………………………..16

Раздел 4:Тенденции развития ПК…………………….18

Раздел 5: Направления и методика применения портативных персональных компьютеров в дистанционном обучении…………………22

Раздел 6: Методические и организационные рекомендации по использованию микрокомпьютеров в образовательном процессе………………………29

Список использованной литературы………………………………..35

                     Классификация компьютеров

     В данном разделе рассматривается  самая общая классификация компьютеров  по их назначению и месту в информационной сети предприятия. Назначение компьютера определяет набор решаемых им задач, на основании которых формируются  требования к  характеристикам, обеспечиваемым соответствующим составом технических и программных средств.

     Персональные  компьютеры (ПК), по определению, предназначены для удовлетворения потребностей в вычислительных ресурсах отдельного пользователя. Поскольку пользователем может быть домашняя хозяйка, писатель, художник, композитор, аналитик, программист или разработчик технических устройств, то и требования к вычислительной мощности процессора, объемам оперативной и внешней памяти, составу периферийных устройств и их характеристикам могут существенным образом отличаться. Характерным же для ПК является:

• ориентация на самое широкое применение и наличие некоторого набора стандартных технических средств со средними значениями характеристик, которые могут быть существенно улучшены по желанию пользователя;
• автономное использование ПК и, как следствие, обязательное наличие у каждого компьютера средств ввода и вывода информации и её визуального отображения, таких как клавиатура, мышь, монитор, принтер и других, характерных для решаемых задач;
• индивидуальное использование ресурсов ПК и незначительное использование ресурсов других компьютеров при наличии подключения к информационной сети, например, интернет;
• работа под управлением несетевой операционной системы.

     Рабочими  станциями называют компьютеры, работающие в сети предприятия. Для рабочих станций характерно:

• ориентация на профессиональных пользователей и решение определенного класса задач, требующая хорошей сбалансированности компьютеров по быстродействию и объемам оперативной и внешней памяти, наличия, как правило, быстродействующих внутренних информационных магистралей, возможно, высококачественной графической системы и специальных устройств ввода и вывода информации;
• подключение к локальной информационной сети и, если требуется, через специальные устройства доступа к глобальным сетям;
• значительное использование вычислительных и информационных ресурсов других компьютеров и возможность предоставления в общее пользование собственных ресурсов;
• коллективное использование внешних устройств ввода и вывода информации, например, принтеров, сканеров, устройств доступа к глобальным сетям;
• работа под управлением как несетевых, так и сетевых операционных систем.

     Серверами называют компьютеры, предназначенные для предоставления своих вычислительных и информационных ресурсов в общее пользование и обслуживающие запросы от рабочих станций. Прикладные многопользовательские информационные системы, как правило, требуют распределенной обработки данных и реализуются  в архитектуре «клиент-сервер». В такой архитектуре системы часть работ выполняется сервером, а часть рабочей станцией.

     Серверы классифицируются как по назначению и типу предоставляемого ими ресурса, например, файловый сервер, сервер базы данных, принт сервер, вычислительный сервер, сервер приложений, так и по масштабу сети, в которой они используются - сервер рабочей группы, сервер отдела, сервер предприятия или корпоративный сервер.

     Очевидно, что в зависимости от числа  пользователей и типа решаемых задач  требования к оборудованию и программному обеспечению сервера, его надежности и производительности меняются в достаточно широких пределах. Характерным же является следующее:

• работа под управлением сетевой операционной системы;
• наличие в составе оборудования сетевых карт, обеспечивающих требуемые скорости и объемы обмена данными;
• наличие быстродействующего процессора или нескольких – от двух до нескольких десятков и сотен,  процессоров для обеспечения необходимой вычислительной мощности;
• высокие требования к объемам оперативной и внешней памяти;
• мощные блоки питания для возможности установки дополнительных плат расширения функциональных возможностей и дисковых накопителей;
• применение устройств бесперебойного питания;
• невысокие требования к устройствам ввода и визуального отображения информации для управления сервером и даже, возможно, частичное или полное их отсутствие.  

     Мейнфреймы до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных  высокоскоростными магистралями передачи данных. Основная вычислительная нагрузка, естественно, ложится на центральные процессоры, каждый из которых, как правило, оснащается высокопроизводительными векторными сопроцессорами ускорителями операций, а периферийные процессоры обеспечивают работу с сетью и широкой номенклатурой периферийных устройств.

     Первоначально мейнфреймы ориентировались на централизованную модель вычислений, работали под управлением патентованных операционных систем и имели ограниченные возможности для объединения в единую систему оборудования различных фирм изготовителей. Однако повышенный интерес потребителей к открытым системам, построенным на базе международных стандартов и позволяющим эффективно использовать все преимущества такого подхода, подвинул поставщиков мейнфреймов существенно расширить возможности своих операционных систем в направлении совместимости. Современные мейнфреймы обеспечивают соответствие стандартным спецификациям открытых систем, возможность использования протоколов сетевого взаимодействия OSI и TCP/IP и даже предоставляя возможность работы под управлением операционной системы другого производителя.

     Стоимость мейнфреймов может составлять десятки  и сотни тысяч долларов. Следует  учитывать, что их эксплуатация также  обходится недешево. Несмотря на то, что рост производительности многопроцессорных серверов создал предпосылки перехода с мейнфреймов на более простые вычислительные архитектуры, все же для целого ряда задач есть объективные причины, когда их использование оправдано или даже является единственно возможным техническим решением. Основными причинами использования  мейнфреймов является то, что, во-первых, организация и эксплуатация распределенных вычислительных систем оказалась задачей существенно более сложной, чем предполагалось. Во-вторых, многие специалисты и пользователи считают, что распределенная вычислительная среда не обладает достаточной надежностью при решении ответственных задач.

     Очевидно, что выбор мейнфрейма в качестве центральной вычислительной машины  информационной системы возможен только после глубокого анализа задач и требований заказчика, рассмотрения альтернативных решений и долгосрочного прогнозирования развития прикладной системы.

     Кластерные  архитектуры обязаны своим появлением проблемам построения вычислительных систем высокой производительности и продолжительного функционирования для критически важных приложений, связанных с обработкой транзакций, управлением базами данных и обслуживанием телекоммуникаций. Очевидно, что эти проблемы являются общими для всех типов компьютеров и решаются как на уровне создания надежной элементной базы, так и архитектурными, структурными, конструкторскими, технологическими и организационными решениями.

     Наиболее  эффективным способом достижения заданного  уровня производительности является применение параллельных масштабируемых архитектур, когда для увеличения вычислительного ресурса или ресурса памяти добавляются дополнительные устройства.

     Обеспечение продолжительного функционирования системы  определяется такими её характеристиками, как надежность, готовность и удобство обслуживания. Повышение надежности базируется на предотвращении неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев. Повышение уровня готовности предполагает снижение степени влияния отказов и сбоев на работу системы с помощью средств контроля и коррекции ошибок, а также автоматического восстановления вычислительного процесса после проявления неисправности, включая аппаратурную и программную избыточность, на основе которой реализуются различные варианты отказоустойчивых архитектур. Основные эксплуатационные характеристики системы зависят, в частности, от её контролепригодности и ремонтопригодности.

     Кластерную  архитектуру можно определить как  комплекс специальным образом соединенных  вычислительных машин, который воспринимается единым целым операционной системой, системным программным обеспечением и прикладными программами пользователей. Аппаратурная и программная избыточность комплекса позволяет при обнаружении отказа одного процессора быстро перераспределить работу на другие процессоры внутри кластера. Работа кластерной системы определяется высокоскоростным механизмом связи процессоров и соответствующими системными программными средствами, обеспечивающими пользователей прозрачным доступом к системному сервису.

     Архитектура компьютеров и  их основные подсистемы

     При описании компьютера, как правило, пользуются понятием его архитектуры. Под архитектурой компьютера понимается то, каким он предстает перед программистом  или пользователем. В общем случае, архитектура включает в себя описание форматов данных, системы команд, используемых методов адресации, организации памяти, системы ввода-вывода, системы прерываний, которые определяют производительность компьютера. Далее рассматриваются архитектурные отличия компьютеров и типовые реализации их основных подсистем.

     Процессоры

     Процессоры  являются главным модулем любого компьютера. Именно процессор выполняет  действия, предписанные программой по вычислению результатов, управлению внешними устройствами, вводом и выводом информации и другие.