Понятие платформы автоматизированных информационных технологий

 

В соответствии с определением автоматизированных информационных технологий в их основе заложены средства компьютерной техники, реализующие вычислительные процессы

в программной среде под управлением соответствующей операционной системы. Техниче-ские возможности компьютерных средств и архитектура операционной системы являются своего рода тем базисом, который определяет возможности АИТ. Этот базис и принято на-зывать платформой АИТ.

 

Платформа АИТ в зависимости от контекста может определяться как комплекс ап-паратных средств и соответствующей операционной системы, либо как только аппа-ратные средства, реализованные на соответствующем типе процессора.

 

К платформе АИТ, более расширительно, к наряду с компьютерами и их операционны-ми системами, может быть отнесена также сетевая и периферийная аппаратура совместно с их драйверами и протоколами.

 

Кратко дадим характеристику основных компонент платформы АИТ.

 

Аппаратные средства в обеспечении автоматизированных информационных технологий

 

Основным видом аппаратных средств платформы АИТ явлется вычислительная машина.

 

Вычислительная машина (ВМ) –комплекс технических средств,предназначенныхдля автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

 

Синоним выражения «вычислительная машина» служит термин «электронная вычис-лительная машина (ЭВМ)»или вошедший в современную практику термин«компьютер».

 

Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков, например

 

[4]:

 

ƒ принцип действия;

 

ƒ этапы создания и элементная база;

 

ƒ назначение;

 

ƒ способ организации вычислительного процесса;

 

ƒ размер, вычислительная мощность;

 

ƒ функциональные возможности;

 

ƒ способность к параллельному выполнению программ и др.

 

По принципу действия,связанному со схемотехническим представлением информации(сигналов) в аналоговой (непрерывные сигналы) и дискретной (импульсные сигналы) фор-мах, вычислительные машины разделяются на три больших класса (Рис. 1.2):

 

ƒ аналоговые;

 

ƒ цифровые;

 

ƒ гибридные.

 

Вычислительные машины

 

 

АВМ ГВМ ЦВМ

 

 

Рис. 1.2. Классы вычислительных машин

 

Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) или вычислительные машины дискрет-ного действия работают с информацией, представленной в дискретной, т.е. в цифровой форме.

 

В современной практической деятельности (экономика, наука и техника и др. сферы) получили подавляющее применение ЦВМ - электронные цифровые вычислительные маши-

ны, или просто называемые электронными вычислительными машинами (ЭВМ).

 

Аналоговые вычислительные машины (АВМ) или вычислительные машины непре-рывного действия работают с информацией, представленной в непрерывной (аналого-вой) форме, используя ряд значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

 

Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации. Ско-рость решения задач изменяется по желанию пользователя и может быть больше чем у ЦВМ, но точность решения задач невелика (относительная погрешность достигает до 2-5 %). На АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные урав-нения, не требующие сложной логики.

 

Гибридные вычислительные машины (ГВМ) или вычислительные машины комбини-рованного действия работают с информацией, представленной и в цифровой и в анало-говой форме.

 

Гибридные вычислительные машины совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ и их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующи-ми техническими комплексами.

 

По назначению компьютеры можно разделить на три группы:

 

ƒ универсальные (общего назначения);

 

ƒ проблемно-ориентированные;

 

ƒ специализированные.

 

Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных по на-правленности задач (инженерно-технические, экономические, математические, информаци-онные). Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и других мощных вычислительных комплексах.

 

Универсальные ВМ отличают следующие характеристики:

 

ƒ высокая производительность;

 

ƒ разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичные, десятичные, символьные) при большом диапазоне их изменения и представления;

 

ƒ обширный перечень выполняемых операций (арифметические, логические, специ-альные);

ƒ большая емкость оперативной памяти;

 

ƒ развитая организация системы ввода-вывода информации при обеспечении возмож-ности подключения разнообразных видов внешних устройств.

 

Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкогокруга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами. Такие ВМ обеспечивают регистрацию, накопление и обработку относительно небольших объемов данных, позволяют выполнять расчеты по сравнительно несложным алгоритмам, они обла-дают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и про-граммными ресурсами.

 

Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкогокруга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их рабо-ты.

 

К специализированным компьютерам можно отнести: программируемые микропроцес-соры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

 

По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить(Рис. 1.3)накатегории:

 

ƒ сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ);

 

ƒ большие;

 

ƒ малые;

 

ƒ сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ).

 

 

Вычислительные машины

 

СуперЭВМ

Большие ЭВМ

Малые ЭВМ

МикроЭВМ

 

Рис. 1.3. Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности

 

Функциональные возможности компьютеров обусловлены такими важнейшими техни-ко-эксплуатационными характеристиками, как [4]:

 

ƒ быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;

ƒ разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует компьютер;

 

ƒ виды, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;

 

ƒ виды и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обме-на и ввода-вывода информации;

ƒ тип внутримашинного интерфейса, т.е. типы и пропускная способность устройств

 

связи и сопряжения узлов компьютера между собой;

 

ƒ многопрограммность, т.е. способность компьютера одновременно работать с не-сколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ;

 

ƒ типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, исполь-зуемых в машине;

ƒ наличие и функциональные возможности программного обеспечения;

 

ƒ программная совместимость с другими типами компьютеров, т.е. способность вы-полнять программы, написанные для других типов компьютеров;

ƒ система и структура машинных команд;

 

ƒ возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети;

 

ƒ эксплуатационная надежность компьютера и другие параметры и характеристики;

 

Дадим краткую характеристику классов компьютеров, разделенных на схеме (Рис. 1.3) по критерию «размер и вычислительная мощность».

 

Большие компьютеры за рубежом часто называют мэйнфреймами (mainframe).К нимотносят, как правило, компьютеры, имеющие производительность не менее 100 MIPS, ос-новную память емкостью от 512 до 10 000 Мбайт, внешнюю память не менее 100 Гбайт, многопользовательский режим работы при одновременном обслуживают от 16 до 1000 поль-зователей.

 

Компьютеры класса «mainframe» нашли широкое применение при решении научно-технических задач, используются в качестве платформы в вычислительных системах с па-кетной обработкой информации, в работе с большими базами данных, в управлении вычис-лительными сетями и их ресурсами, в качестве больших серверов вычислительных сетей. По данным экспертов, на мэйнфреймах сейчас находится около 70 % «компьютерной» инфор-мации.

 

Малые компьютеры (мини-ЭВМ) -надежные,недорогие и удобные в эксплуатациикомпьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возмож-ностями.

 

Мини-компьютеры обладают производительностью до1000 MIPS,емкостью основнойпамяти до 8000 Мбайт, емкостью дисковой памяти до 1000 Гбайт, числом поддерживаемых пользователей от 16-до 1024.

 

Все модели мини-компьютеров разрабатываются на основе микропроцессорных набо-ров интегральных микросхем², 32-, 64- и 128-разрядных микропроцессоров.

 

К достоинствам мини-компьютеров можно отнести:

 

ƒ специфичную архитектуру с большой модульностью;

 

ƒ лучшее чем у мэйнфреймов соотношение производительность/цена;

 

ƒ повышенная точность вычислений.

 

Мини-компьютеры ориентированы на использование в качестве управляющих вычис-лительных комплексов. Наряду с использованием мини-компьютеров для управления техно-логическими процессами, они успешно применяются для вычислений в многопользователь-ских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в систе-мах моделирования несложных объектов, в системе искусственного интеллекта.

 

² Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элемен-тов (диодов и транзисторов).

 

Микрокомпьютеры имеют широкую номенклатуру(Рис. 1.4).

 

Многопользовательские микрокомпьютеры -это мощные микрокомпьютеры,обору-дованные несколькими видеотерминалами и работающие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

 

Персональный компьютер (ПК) - однопользовательские микрокомпьютеры,удовле-творяющие требованиям общедоступности и универсальности применения при следующих технико-экономических характеристиках:

 

ƒ малая стоимость ПК, находящаяся в пределах доступности для индивидуального по-купателя;

ƒ автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей

 

среды;

 

ƒ гибкость архитектуры, обеспечивающая адаптируемость к разнообразным примене-ниям в сфере управления, науки, образования, в быту;

ƒ дружественность операционной системы и остального программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональ-ной подготовки;

 

ƒ высокая надежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).

 

 

МИКРО-ЭВМ