Компьютер общего назначения

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

 

На тему:

«Комплекс аппаратных средств и сетей ПЭВМ»

 

По специальности: 130500 «Информационные системы»

Выполнил: Жакыпбеков.Ж.Е.

Руководитель: Байкенова..

 

Астана 2016

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..3

Раздел 1.Комплекс аппаратных средств…………………………………………….4

1.1 Микро ЭВМ……………………………………………………………………….4

1.2 Персональные компьютеры……………………………………………………...7

1.3 Суперкомпьютеры……………………………………………………………….11

1.4 Компьютеры общественного назначения……………………………………..18

Раздел 2. Сеть ПЭВМ………………………………………………………………. 27

2.1 Сеть ПЭВМ………………………………………………………………………27

2.2 Угрозы безопасности информации в беспроводных сетях…………………32

2.3 Криптозащита в беспроводных сетях……………………………………….36

2.4 Обеспечение конфиденциальности в беспроводных сетях…………………. 37

2.5 Пример построения беспроводной сети операторского класса………………39

2.6 Построение антенно-фидерных трактов и радиосистем с внешними

антеннами............................................................41

2.7 Антенно-фидерный тракт с усилителем...............................41

Заключение…………………………………………………………………………47

Список литературы………………………………………………………………..48

 

 

 

 

Введение

Комплекс аппаратных средств и сетей ПЭВМ

В комплекс аппаратных средств входят такие компьютеры как: Микро-ЭВМ, Персональные компьютеры, Суперкомпьютеры, Компьютеры общественного назначения. Мы знаем наиболее популярный слэнг как PC или же ПК он предназначен для домашнего пользования но есть для бизнеса и производственного использования как супер компьютер в США большинство ПК производят в США но как мы знаем большинство комплектующих производят в разных странах. Но есть и более сложные и революционные компьютеры как микро ЭВМ идет разработка такова мини компьютера который не больше банковской карточки. Мы рассмотрим историю и виды ПЭВМ-PC.

ПЭВМ в сети построенной по топологии типа «звезда» каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу.

Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, то есть сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.

К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

 

Комплекс аппаратных средств

Микро-ЭВМ

«Микрокомпьютер»- термин, обозначавший компьютер, выполненный на основе микропроцессора. В таком значении употреблялся с конца 1970-х до конца 1980-х (в это же время имел хождение термин-синоним «микро-ЭВМ») и вышел из употребления в 1990-е годы, когда был вытеснен термином «ПК» так как размер таких компьютеров стал считаться обычным. С начала 2010-х употребляется в ином значении, а именно снова вошёл в употребление в связи с появившейся популярностью компьютеров, размером с банковскую карту и сопоставимых по мощности с персональными компьютерами предыдущих поколений.

Эпоха микрокомпьютеров в старом значении этого термина.

Commodore 64,популярный компьютер 1980-х годов

В конце 70х-80е годы ХХ века широкое распространение получили небольшие компьютеры на основе микропроцессоров. Типичный мини компьютер тех времён занимал небольшой шкаф и был основан на сборках из логических микросхемах. Микрокомпьютеры в отличие от них были основаны на микросхемах высокой степени интеграции. Использовались они как персональные компьютеры так и домашние компьютеры.

Особенности

· Простая конструкция, небольшие мощность процессора и объём памяти.

· Подходящие для квартиры габариты, приемлемая для большей части покупателей цена.

· Достаточная для работы годами без квалифицированного обслуживания надёжность,.

· Отображение простейшей графики (в отличие от суперкомпьютеров, как правило не требовательных к графической подсистеме, и графических рабочих станций, приспособленных под работу со сложной компьютерной графикой).

· Достаточно дружественная для неспециалиста ОС, как правило, однопользовательская.

· Использование телевизоров в качестве дисплеев и магнитофонов в качестве устройств внешней памяти.

 

В 1990-х составные процессоры были окончательно вытеснены микропроцессорами — с этого времени любые компьютеры строятся на основе микропроцессоров, — в части процессоров различие лишь в количестве используемых микропроцессоров. Так если персональные компьютеры по сей день однопроцессорные, то в мейнфреймах счет используемых микропроцессоров уже идет на десятки, а в суперкомпьютерах на тысячи. Естественно термин в такой ситуации «микрокомпьютер» в его старом значении полностью вышел из употребления.

Плата маршрутизатора, около 2008 г. Хорошо видны специфичные для маршрутизатора разъёмы. Особенности

· Миниатюрная конструкция, рассчитанная на установку в некомпьютерное устройство.

· Низкое энергопотребление, отсутствие движущихся частей.

· Минимальная цена, обусловленная минимально необходимой функциональностью.

Работа в жёстких условиях (влажность, вибрации, запыленность, радиопомехи…)

Специализированная ОС, как правило, реального времени.

· Настройка только через персональный компьютер (нередко через предназначенное для этого вспомогательное перифирийное устройство) и при этом весьма часто в сервисном центре.

· Для подключения периферии применяются промышленные шины вроде.

Около 2010-го года появились миниатюрные компьютеры общего назначения наподобие Raspberry Pi с малым энергопотреблением и открытой ОС. Как правило, они основаны на архитектуре ARM, несовместимой с IBM PC, по возможностям/производительности они ближе всего к планшетам/смартфонам без экрана, но с HDMI-видеовыходом. Предполагаемое назначение таких компьютеров — учебные ПК, АРМы, медиа центры домашние серверы, управляющие компьютеры в различных хобби-проектах.

 

 

Особенности

· Миниатюрная конструкция, рассчитанная на установку в подходящей нише, на стене, под столом…

· Низкое энергопотребление, позволяющее держать компьютер постоянно включенным или запитывать от небольшого аккумулятора. Кроме более низкого энергопотребления по сравнению с x86, платформа ARM обладает гораздо более эффективными режимами энергосбережения.

· Как следствие — пассивное охлаждение, нет движущихся частей (а значит, и шума, риска засорения вентиляторов, могут работать в запыленных помещениях).

· Бывают как x86-совместимыми, так и нет.

· Низкая цена, по сравнению с системным блоком ПК.

· Легковесная ОС (как правило, основанная на ядре Linux).

· Стандартные разъёмы для компьютерной периферии: USB, Secure Digital, e SATA, Ethernet,HDMI(совместим с DVI, также есть возможность подключения к VGA через специальные переходники).

 

 

Персональный компьютер

С перевода с русского на английский Personal computer или попросту ПК (PC) ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина). Согласно ГОСТ 27201-81 ПК применяются как средства массовой автоматизации (в основном для создания на их основе автоматизированных рабочих мест) в социальной и производственных сферах деятельности в различных областях народного хозяйства и предназначенные для пользователей, не обладающих специальными знаниями в области вычислительной техники и программирования.

Изначально компьютер был создан как вычислительная машина, но ПК также используется в других целях — как средство доступа в информационные сети и как платформа для мультимедиа и компьютерных игр.

Компьютер обязательно должен использоваться с заземлением в розетке. Без заземления величина электромагнитного поля превышает в разы допустимый безопасный уровень для здоровья человека установленный санитарными правилами СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». При допустимой напряжённости электрического поля не более 25 В/м без заземления у компьютера будет ~75-100 В/м

и более. Первое использование термина «персональный компьютер» Programma 101, 1964, итальянской фирмы Olivetti

 

Впоследствии перенесён на другие компьютеры. C распространением ЭВМ имеющих архитектуру IBM PC (см. IBM PC-совместимый компьютер) в начале 1980-х годов, персональным компьютером стали называть любую ЭВМ, имеющую архитектуру IBM PC. С появлением таких процессоров как: Intel, AMD, Cyrix (ныне VIA), название стало иметь более широкую трактовку. При монополии Microsoft Windows аббревиатура «PC» стала использоваться в описании драйверов, и рекламе видеоигр и ОС в значении «Microsoft Windows на IBM PC-совместимом компьютере» (ср. Wintel)

В Советском Союзе вычислительные машины, предназначенные для персонального использования, носили официальное название «персональные электронные вычислительные машины» (ПЭВМ). В терминологии, принятой в российских стандартах, это словосочетание и сегодня указывается вместо используемого де-фактоназвания «персональный компьютер»

СтанционныеПК

Первые персональные компьютеры (как и любые первые компьютеры вообще) не предназначались для переноски. То есть первые ПК были стационарными. Они состояли из отдельных конструктивно завершённых частей, как например системного блока, монитора и клавиатуры, соединённых интерфейсными кабелями с системным блоком. Это пример раздельной схемы построения ПК. Но в настоящее время также широкое распространение получили ПК-моноблоки, в которых системный блок, монитор и, нередко, другие устройства (клавиатура, звуковая подсистема, веб-камера, микрофон) конструктивно объединены в одно устройство.

Раздельная схема — в противоположность моноблочной — предполагает, что ПК состоит из системного блока и разнообразных внешних, то есть конструктивно самостоятельных подключаемых к системному блоку извне через стандартные интерфейсы (например: USB, D-Sub, DVI, FireWire), устройств (в частности: мониторы, клавиатура, мышь, микрофоны, громкоговорители, веб-камеры, принтеры, сканеры, различные внешние модемы, игровые устройства).

Исторически такая схема ПК была самой первой. Она же до сих пор остаётся самой распространённой схемой стационарных ПК. Например, профессиональные рабочие станции практически всегда строятся по такой схеме.

Главное достоинство раздельной схемы — сравнительно лёгкая масштабируемость. То есть в любой момент можно без особых затруднений заменить любой из компонентов ПК (например, монитор). Но обратная сторона медали — наименьшая транспортабельность и сравнительная громоздкость такого ПК. Естественно раздельная схема применяется тогда когда главное требование к ПК — лёгкость и простота масштабирования.

Функциональным ядром в раздельной схеме стационарного ПК естественно является системный блок.

Известны два вида конструктивной компоновки системного блока:

 

· Desktop — горизонтальная конструктивная компоновка системного блока, с возможностью размещения монитора на таком системном блоке;

· tower — «башенный» системные блок в вертикальной конструктивной компоновке.

Но возможно появление и «стоечных» системных блоков, пригодных для монтажа во встроенную в компьютерный стол стойку, подобно тому как монтируются стоечные серверные системные блоки в серверную стойку.

Ноутбук

Компактные компьютеры, содержащие все необходимые компоненты (в том числе монитор) в одном небольшом корпусе, как правило, складывающемся в виде книжки (отсюда и название данного вида ПК). Приспособлены для работы в дороге, на небольшом свободном пространстве. Для достижения малых размеров в них применяются специальные технологии: специально разработанные специализированные микросхемы (ASIC), ОЗУ и жёсткие диски уменьшенных габаритов, компактная клавиатура, часто не содержащая цифрового поля, внешние блоки питания, минимум интерфейсных гнёзд для подключения внешних устройств.

Как правило, содержат развитые средства подключения к проводным и беспроводным сетям, встроенное мультимедийное оборудование (динамики, часто, также, микрофон и веб-камеру). В последнее время вычислительная мощность и функциональность ноутбуков не сильно уступают стационарным ПК, а иногда и превосходит их. Очень компактные модели не оснащаются встроенным CD/DVD-дисководом.

Подключая к ноутбуку внешние клавиатуру, мышь, монитор, громкоговорители, модемы, игровые устройства и иные внешние устройства ноутбук можно превратить в настольный ПК. Это можно делать вставляя ноутбук в специальный док, как это делалось раньше или напрямую (современные ноутбуки, особенно предназначенные для замены стационарных ПК в качестве рабочих станций, дают такую возможность).

Моноблок

Конструктивная схема стационарного ПК, в которой системный блок, монитор и, в настоящее время, микрофон, громкоговорители, веб-камера конструктивно объединены в одно устройство — моноблок. Такой ПК эргономичнее (занимает минимум пространства) и более привлекателен с эстетической точки зрения. Также, такой ПК более транспортабелен, чем стационарные ПК, построенные по раздельной схеме. С другой стороны, такой ПК сложнее масштабировать и, в том числе, затруднена самостоятельная техническая модернизация и обслуживание. Например, если у моноблока сломается микрофон, то заменить его на исправный нередко возможно только в сервис-центре.

Данная модель Toshiba есть более известный от компании IMAC

 

 

Суперкомпьютеры

(с англ. Supercomputer ), Сверх ЭВМ, Супер ЭВМ, сверх вычислитель) — специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров.

Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

Cray- мощная компания по производительности суперкомпьютеров

 

 

Определение понятия суперкомпьютер

понятия «суперкомпьютер» не раз было предметом многочисленных споров и обсуждений. Чаще всего авторство термина приписывается Джорджу Майклу и Сиднею Фернбачу в конце 60-х годов XX века работавшим в Ливерморской национальной лаборатории, и компании CDC. Тем не менее, известен тот факт, что ещё в 1920 году газета New York World (англ.) рассказывала о «супервычислениях», выполняемых при помощи табулятора IBM, собранного по заказу Колумбийского университета.

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крэя, таких как, CDC 6600, CDC 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 (англ.) и Cray-4 (англ.). Сеймур Крэй разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: — «любой компьютер, который создал Сеймур Крэй». Сам Крэй никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, предпочитая использовать вместо этого обычное название «компьютер».

Компьютерные системы Крэя удерживались на вершине рынка в течение 5 лет с 1985 по 1990 годы. 80-е годы XX века охарактеризовались появлением множества небольших конкурирующих компаний, занимающихся созданием высокопроизводительных компьютеров, однако к середине 90-х большинство из них оставили эту сферу деятельности, что даже заставило обозревателей заговорить о «крахе рынка суперкомпьютеров». На сегодняшний день суперкомпьютеры являются уникальными системами, создаваемыми «традиционными» игроками компьютерного рынка, такими как IBM, Hewlett - Packard, NEC и другими, которые приобрели множество ранних компаний, вместе с их опытом и технологиями. Компания Cray по-прежнему занимает достойное место в ряду производителей суперкомпьютерной техники.

Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». Шутливая классификация Гордона Белла и Дона Нельсона, разработанная приблизительно в 1989 году, предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин чести считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер — это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером.

 

Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров, предлагаемых другими компаниями.

Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно работающих векторных процессоров практически стало стандартным суперкомпьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно-конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно соединённых скалярных процессоров.

Массово-параллельные системы стали объединять в себе сотни и даже тысячи отдельных процессорных элементов, причём ими могли служить не только специально разработанные, но и общеизвестные и доступные в свободной продаже процессоры. Большинство массивно-параллельных компьютеров создавалось на основе мощных процессоров с архитектурой RISC, наподобие PowerPC или PA-RISC.

В конце 90-х годов высокая стоимость специализированных суперкомпьютерных решений и нарастающая потребность разных слоёв общества в доступных вычислительных ресурсах привели к широкому распространению компьютерных кластеров. Эти системы характеризует использование отдельных узлов на основе дешёвых и широко доступных компьютерных комплектующих для серверов и персональных компьютеров и объединённых при помощи мощных коммуникационных систем и специализированных программно-аппаратных решений. Несмотря на кажущуюся простоту, кластеры довольно быстро заняли достаточно большой сегмент суперкомпьютерного рынка, обеспечивая высочайшую производительность при минимальной стоимости решений.

В настоящее время суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью («числодробилки» или «числогрызы»). Такие машины используются для работы с приложениями, требующими наиболее интенсивных вычислений (например, прогнозирование погодно-климатических условий, моделирование ядерных испытаний и т. п.), что в том числе отличает их от серверов и мэйнфреймов (англ. mainframe) — компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать типовые задачи (например, обслуживание больших баз данных или одновременная работа с множеством пользователей).

Иногда суперкомпьютеры используются для работы с одним-единственным приложением, использующим всю память и все процессоры системы; в других случаях они обеспечивают выполнение большого числа разнообразных приложений.

 

Применение

Суперкомпьютеры используются во всех сферах, где для решения задачи применяется численное моделирование; там, где требуется огромный объём сложных вычислений, обработка большого количества данных в реальном времени, или решение задачи может быть найдено простым перебором множества значений множества исходных параметров (см. Метод Монте-Карло).

Совершенствование методов численного моделирования происходило одновременно с совершенствованием вычислительных машин: чем сложнее были задачи, тем выше были требования к создаваемым машинам; чем быстрее были машины, тем сложнее были задачи, которые на них можно было решать. Поначалу суперкомпьютеры применялись почти исключительно для оборонных задач: расчёты по ядерному и термоядерному оружию, ядерным реакторам. Потом, по мере совершенствования математического аппарата численного моделирования, развития знаний в других сферах науки — суперкомпьютеры стали применяться и в «мирных» расчётах, создавая новые научные дисциплины, как то: численный прогноз погоды, вычислительная биология и медицина, вычислительная химия, вычислительная гидродинамика, вычислительная лингвистика и проч., — где достижения информатики сливались с достижениями прикладной науки.

Ниже приведён далеко не полный список областей применения суперкомпьютеров:

Математические проблемы:

.Криптография

.Статистика

.Физика высоких энергий:

процессы внутри атомного ядра, физика плазмы, анализ данных экспериментов, проведенных на ускорителях

разработка и совершенствование атомного и термоядерного оружия, управление ядерным арсеналом, моделирование ядерных испытаний

моделирование жизненного цикла ядерных топливных элементов, проекты ядерных и термоядерных реакторов.

 

 

Наука о Земле:

· прогноз погоды, состояния морей и океанов

· предсказание климатических изменений и их последствий

· исследование процессов, происходящих в земной коре, для предсказания землетрясений и извержений вулканов

· анализ данных геологической разведки для поиска и оценки нефтяных и газовых месторождений, моделирование процесса выработки месторождений

· моделирование растекания рек во время паводка, растекания нефти во время аварий

· Вычислительная биология: фолдинг белка, расшифровка ДНК

· Вычислительная химия и медицина: изучение строения вещества и природы химической связи как в изолированных молекулах, так и в конденсированном состоянии, поиск и создание новых лекарств

· Физика:

· газодинамика: турбины электростанций, горение топлива, аэродинамические процессы для создания совершенных форм крыла, фюзеляжей самолетов, ракет, кузовов автомобилей

· гидродинамика: течение жидкостей по трубам, по руслам рек

· материаловедение: создание новых материалов с заданными свойствами, анализ распределения динамических нагрузок в конструкциях, моделирование крэш-тестов при конструировании автомобилей.

Производительность

Производительность суперкомпьютеров чаще всего оценивается и выражается в количестве операций с плавающей точкой в секунду (FLOPS). Это связано с тем, что задачи численного моделирования, под которые и создаются суперкомпьютеры, чаще всего требуют вычислений, связанных с вещественными числами с высокой степенью точности, а не целыми числами. Поэтому для суперкомпьютеров неприменима мера быстродействия обычных компьютерных систем — количество миллионов операций в секунду (MIPS). При всей своей неоднозначности и приблизительности, оценка во флопсах позволяет легко сравнивать суперкомпьютерные системы друг с другом, опираясь на объективный критерий.

Первые суперкомпьютеры имели производительность порядка 1 кфлопс, т.е. 1000 операций с плавающей точкой в секунду. В США компьютер, имевший производительность в 1 миллион флопсов (1 Мфлопс) (CDC 6600), был создан в 1964 году. Известно, что в 1963 году в московском НИИ-37 (позже НИИ ДАР) был разработан компьютер на основе модулярной арифметики с производительностью 2,4 млн. оп/с. Это экспериментальный компьютер второго поколения (на дискретных транзисторах) Т340-А (гл. конструктор Д.И. Юдицкий). Однако следует отметить, что прямое сравнение производительности модулярных и традиционных ЭВМ некорректно. Модулярная арифметика оперирует только с целыми числами. Представление вещественных чисел в модулярных ЭВМ возможно только в форматес фиксированной запятой, недостатком которого является существенное ограничение диапазона представления чисел.

Планка в 1 миллиард флопс (1 Гигафлопс) была преодолена суперкомпьютерами NEC SX-2 в 1983 году с результатом 1.3 Гфлопс, и М-13 академика Карцева с результатом в 2,4 Гфлопс.

Граница в 1 триллион флопс (1 Тфлопс) была достигнута в 1996 году суперкомпьютером ASCI Red.

Рубеж 1 квадриллион флопс (1 Петафлопс) был взят в 2008 году суперкомпьютером IBM Roadrunner.

В 2010-ых годах несколькими странами ведутся работы нацеленные на создание к 2020 году экзафлопсных компьютеров, способных выполнять 1 квинтиллион операций с плавающей точкой в секунду, и потребляющих при этом не более нескольких десятков мегаватт.

 

 

Программное обеспечение суперкомпьютеров

Наиболее распространёнными программными средствами суперкомпьютеров, так же, как и параллельных или распределённых компьютерных систем, являются интерфейсы программирования приложений (API) на основе MPI и PVM, и решения на базе открытого программного обеспечения, наподобие Beowulf и openMosix, позволяющего создавать виртуальные суперкомпьютеры даже на базе обыкновенных рабочих станций и персональных компьютеров. Для быстрого подключения новых вычислительных узлов в состав узкоспециализированных кластеров применяются технологии наподобие ZeroConf. Примером может служить реализация рендеринга в программном обеспечении Shake, распространяемом компанией Apple. Для объединения ресурсов компьютеров, выполняющих программу Shake, достаточно разместить их в общем сегменте локальной вычислительной сети.

В настоящее время границы между суперкомпьютерным и общеупотребимым программным обеспечением сильно размыты и продолжают размываться ещё более вместе с проникновением технологий параллелизации и многоядерности в процессорные устройства персональных компьютеров и рабочих станций. Исключительно суперкомпьютерным программным обеспечением сегодня можно назвать лишь специализированные программные средства для управления и мониторинга конкретных типов компьютеров, а также уникальные программные среды, создаваемые в вычислительных центрах под «собственные», уникальные конфигурации суперкомпьютерных систем.

Компьютер общего назначения

компьютер, способный решить любую задачу, которая может быть выражена в виде программы и выполнена в рамках разумных ограничений, накладываемых ёмкостью системы хранения компьютера, допустимым размером программы, скоростью её выполнения и надёжностью оборудования.

В отличие от специализированных вычислительных устройств компьютер общего назначения способен выполнять множество зачастую не связанных между собой функций. Так суперкомпьютеры общего назначения способны обслуживать программные приложения, разработанные для самых разных и далеко отстоящих друг от друга направлений научных исследований, таких как лингвистика и астрономия, науки о Земле и проектирование техники. Знакомый всем персональный компьютер тоже

является примером компьютера общего назначения, сегодня он используется не только как вычислительное устройство, но и как интеллектуальный офисный инструмент, цифровая аудио-видео-студия или центр развлечений.

В настоящее время даже специализированные устройства (например, игровые приставки, видеопроигрыватели, музыкальные центры) часто выполняют на той же основе, что и универсальные компьютеры, поскольку написание программы для стандартного процессора обходится дешевле разработки специализированного микрочипа. При этом потенциальная функциональность бывает недоступна пользователю из‐за отсутствия интерфейсов, или намеренно ограничена производителем через ПО, DRM и т. п. (вплоть до юридического преследования получивших к ней доступ).

 

 

Более узко определение «компьютер общего назначения» может быть формализовано в требовании, чтобы конкретный компьютер был способен подражать поведению универсальной машины Тьюринга.

К примеру вы можете сами собрать свой компьютер из таких комплектующих:

Материнская плата -

(англ. motherboard, MB; также mainboard, сленг. мама, мамка, мать, материнка) — сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (компьютера).

В некоторых сложных электронных приборах и устройствах (например, сотовый телефон, телевизор) основная (наибольшая, наиболее значимая) плата устройства также может называться материнской или системной.

В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет:

разъём процессора (ЦПУ),

разъёмы оперативной памяти (ОЗУ),

микросхемы чипсета (подробнее см. северный мост, южный мост),

загрузочное ПЗУ,

контроллеры шин и их слоты расширения,

контроллеры и интерфейсы периферийных устройств.

Материнская плата с сопряженными устройствами монтируется внутри корпуса с блоком питания и системой охлаждения, формируя в совокупности системный блок компьютера.

Оперативная память

(англ. Random Access Memory, RAM, память с произвольным доступом; ОЗУ (оперативное запоминающее устройство); комп. жарг. память, оперативка) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

· непосредственно;

через сверхбыструю память 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии аппаратного кэша процессора — через кэш.

Содержащиеся в современной полупроводниковой оперативной памяти данные доступны и сохраняются только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение. Выключение питания оперативной памяти, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному разрушению хранимой информации.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим сна, что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. В режиме гибернации питание ОЗУ отключается. В этом случае для сохранения содержимого ОЗУ операционная система (ОС) перед отключением питания записывает содержимое ОЗУ на устройство постоянного хранения данных (как правило, жёсткий диск). Например, в ОС Windows XP содержимое памяти сохраняется в файл hiberfil.sys, в ОС семейства Unix — на специальный swap-раздел жёсткого диска.

 

 

В общем случае, ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Центральный процессор

(ЦП; также центральное процессорное устройство — ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо интегральная схема(микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечениякомпьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормылитографического процесса, используемого при производстве (для микропроцессоров) и архитектура.

 

 

Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более по популярной.

Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где, помимо вычислительного устройства, на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры и др.). Современные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с процессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже значительно превосходят их показатели.

 

Компьютерный блок питания

(или, сокращенно, блок питания, БП) — вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электро энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.

Также, в состав компьютера могут входить блоки преобразования уровня напряжения следующей ступени — третичные блоки питания и т.д. Примером таких преобразователей могут служить модуль питания центральных процессоров (в том числе, модернизируемых), графических процессоров, а также устройства требующие повышения напряжения или изменения характеристик тока.

 

В некоторой степени блок питания также выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения. Как компонент занимающий значительную часть внутри корпуса компьютера, несет в своём составе (либо монтируемые на корпусе БП) компоненты охлаждения частей внутри корпуса компьютера.

 

Видеокарта

(также видео карта, видеоадаптер, графический адаптер, графическая плата, графическая карта, графический ускоритель, 3D-карта) — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой.

Однако эта базовая функция, оставаясь нужной и востребованной, ушла в тень, перестав определять уровень возможностей формирования изображения — качество видеосигнала (чёткость изображения) очень мало связано с ценой и техническим уровнем современной видеокарты. В первую очередь, сейчас под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач. Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в разъём расширения, универсальный либо специализированный (AGP, PCI Express). Также широко распространены и встроенные (интегрированные) в системную плату видеокарты — как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ; в этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.

24

Жёсткий диск

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации)произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые илистеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм[1]), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

 

Оптический привод

устройство, имеющее механическую составляющую, управляемую электронной схемой и предназначенное для считывания и (в большинстве современных моделей) записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. д.); процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при помощи лазера.

Разработанный в конце 1970-х первоначально для чтения компакт-дисков, для абстрагирования от формата и типа диска, в обиходе называется обобщающим названием дисковод, по принципу чтения информации с носителя.

Сам по себе оптический привод может быть в виде составляющей конструкции в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения (PATA, SATA, USB), например, для установки в компьютер.

 

Есть много и разных производителей персональных компьютеров но они все делают общие дело с сетью межу собой это как и локальная так и глобальная (интернет)

 

Сеть ПЭВМ

2.1 ПЭВМ могут использоваться в четырех режимах (четырьмя способами):

1) как автономные вычислительные установки;

2) в качестве интеллектуальных терминалов больших и мини ЭВМ;

3) в составе сетей ЭВМ;

4) в качестве пассивных терминалов многопользовательских систем.

Наиболее простым и доступным является автономный режим, когда пользователь

работает на ПЭВМ независимо от кого-либо и решает свои задачи без использования посторонних (дополнительных) вычислительных ресурсов. В этом случае пользователь «варится в своем собственном соку», а обмен информацией с другими машинами осуществляется только с помощью съемных (сменных) внешних носителей информации. Такой режим использования ПЭВМ отвечает отнюдь не всем приложениям, а только наиболее простым и не являющимся ресурсоемкими.

Второй вариант использования ПЭВМ состоит в подключении последних к большим или мини ЭВМ в качестве интеллектуальных терминалов. В этом случае на ПЭВМ возлагается реализация функций взаимодействия с пользователем, первичной обработки вводимых данных и окончательной подготовки результатов решения задач к задаче пользователю. Центральная же ЭВМ будет выполнять остальные ресурсоемкие задачи, в частности требующие большого объема вычислений или большого объема внешней памяти. Использование ПЭВМ в качестве интеллектуальных терминалов в последнее время стало очень популярным, что объясняется тремя факторами:

1) дружественностью интерфейса ПЭВМ с пользователем;

2) возможностью разгрузки центральной ЭВМ от выполнения вспомогательных действий;

3) низкой стоимостью, естественно, целесообразно подключить несколько интеллектуальных терминалов.

Наиболее перспективным для многих приложений является использование ПЭВМ в составе вычислительной сети. При этом несколько ПЭВМ, а возможно, и

 

ЭВМ других классов, соединяются вместе посредством каналов связи и аппаратуры сопряжения с ними для обмена информацией. Объединение ПЭВМ в сеть служит достижением следующих целей:

1) повышению эффективности использования дорогостоящих и уникальных аппаратных программных и информационных ресурсов (путём их разделения между различными пользователями);

2) обеспечению взаимодействия различных пользователей сети (электронная почта).

Вычислительные сети делятся на глобальные и локальные.

Каналами связи в глобальныхсетях служат в основном телефонные линии связи. Так как по телефонным линиям могут передаваться только сигналы с частотой звукового диапазона, необходимо обеспечить преобразование цифровых сигналов (логические уровни 0 и 1) в сигналы звуковой частоты. Преобразование цифровой информации в аналоговую форму производится специальным устройством, называемым модулятором. Обратное преобразование, которое производится при приёме на другом конце линии т.е. восстановление информации в ее первоначальной цифровой форме, осуществляется другим устройством, называемым демодулятором.Поскольку при двусторонней связи нужны оба вида преобразования, то для их выполнения используются устройства, сочетающие в себе функции модулятора и демодулятора, для краткости именуемые модемами.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) связывает ряд ЭВМ, в частности ПЭВМ, находящихся в одной локальной зоне, ограниченной, например, одним или несколькими рядом расположенными зданиями, каким-либо радиусом или одной организацией. Существенное отличие ЛВС от глобальной сети состоит в том, что при передаче информации не требуется преобразования из цифровой формы её представления в аналоговую и наоборот, т.е. информации между ПЭВМ передаётся непосредственно в цифровом виде по кабелям. Длина кабелей может достигать нескольких километров. Линии связи ЛВС обладают гораздо большей пропускной способностью по сравнению с телефонными линиями. ПЭВМ подключается к сети обычно через адаптер последовательного интерфейса RS232C.

 

ЛВС могут подсоединяться к глобальной сети через машины-шлюзы.

Целесообразность использования ЛВС объясняется тем, что персональный помощник человека работающего в коллективе, должен входить в «коллектив» помощников. В данном случае немаловажное значение имеет электронная почта. Совместное использование ресурсов сохраняет свое значение. Например, одному пользователю слишком дорого обойдётся наличие в ПЭВМ НЖМД емкостью 1 Гбайт,высококачественного лазерного принтера и высокоточного графопостроителя. Коллектив же пользователей может и должен позволить себе такую роскошь, обеспечив доступ к этим ресурсам каждого своего члена.

ЛВС на базе ПЭВМ выгодно отличается от сетей мини- и больших ЭВМ по ряду технико-экономических показателей, таких, как стоимость, просмотра внедрения и эксплуатации и др. Это объясняется, в первую очередь, тем, что ПЭВМ по своим возможностям начинает превосходить мини- и даже большие ЭВМ, а по стоимости они на один-два порядка дешевле последних.

К числу важнейших характеристик ЛВС относятся:

1) топология сети;

2) количествоПЭВМ, способны работать в сети;

3) максимально допустимое удаление ПЭВМдруг от друга;

4) типыПЭВМ,входящих в сеть (в зависимости от этого различают однородные и неоднородные ЛВС);

5) используемыеПО;

6) надежностьЛВС, определяемая ее способностью сохранять работоспособность при выходе из строя отдельных ПЭВМ и линии связи, что во многом зависит от топологии сети и ПО;

7) передающая среда, под которой понимают физическую среду, обеспечивающую передачу информации с помощью электрических или световых сигналов;

8) метод доступа, представляющий собой по сути дела совокупность принципов функционирования ЛВС, выбор которого определяется типологией сети;

 

 

9) протокол,являющийся совокупностью правил регламентирующих формат и процедуры обмена информации между узлами сети.

Топология определяет структурную организацию связей между узлами ЛВС (ПЭВМ). Различают шинную (магистральную), звездообразную, древовидную, кольцевую и полную (многосвязную) топологию (см. рис. 2.13). Возможны и смешанные(гибридные) варианты. В ЛВС ПЭВМ обычно используется кольцевая или шинная топология.

Рис.2.13. Основные топологические структуры ЛВС:

а - шинная (магистральная); б – звездообразная;

в – древовидная; г – кольцевая; д – полная(многосвязная)

В качестве примера охарактеризуем наиболее совершенную локальную сеть Ethernet, имеющую шинную тополологию. Спецификация этой сети разработано совместно фирмами DEC, Intelи Xerox. В ней обеспечивается скорость передачи данных 10 Мбит/ с. В качестве линий связи применён коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Он обычно прокладывается в желобах или фальшпотолках отрезками длиной не более 500 м. Одна сеть Ethernet может содержать любое число таких отрезков, соединенных повторителями, при условии, что между двумя ПЭВМ существует один соединяющий их путь и этот путь содержит не более двух повторителей (не более 1500 м кабеля).

 

Другими известными ЛВС ПЭВМ с шинной топологией являются

-Cluster/One фирмы Nectar Systems (США)- одна из первых ЛВС ПЭВМ;

-Omni net фирмы Corves Systems – одна из наиболее популярных в настоящее время ЛВС ПЭВМ;

-PC NET фирмы IBM;

-Cheaper net – упрощенный вариант сети Ethernet.

Применяют также следующие ЛВС ПЭВМ со звездообразной топологией:

-PLAN 4000 фирмы Nectar Systems, позволяющая объединять ПЭВМ различных типов и

обеспечивающая выход на глобальные сети и большие ЭВМ;

-Star LAN фирмы AT&T Information Systems (США).

Наиболее типичным представителем ЛВС ПЭВМ с кольцевой технологией является сеть Token –Ring Network фирмы IBM.

Каждый узел ЛВС ПЭВМ является рабочей станцией, в качестве которой выступает персональный компьютер. Он должен иметь свою ОС, а также копию сетевой ОС. Каждая из ПЭВМ, объединенных в сеть, способна принимать участие в обработке информации. Обычно наиболее мощная машина в сети играет роль файл-сервера, храня все используемое многими пользователями ПО на жестком диске в единственном экземпляре. Каждый из пользователей может загрузить на выполнение в свою рабочую станцию любой из программных продуктов, записанных на файл-сервере.

Вообще сервером называют узел вычислительной сети, обычно локальной, в котором обеспечивается обслуживание сетевых терминалов (рабочих станций) путем управления распределением дорогостоящего ресурса совместного пользования. Для файл-сервера роль такого ресурса играет внешняя память и хранимая в ней информация.В отличие от ЛВС многопользовательская система представляет собой единственную (обычно мощную) ПЭВМ и несколько пассивных терминалов, способных только вводить и выводить информацию. Конечно, роль таких терминалов могут играть ПЭВМ, но тогда их ресурсы будут использоваться неэффективно. Вся обработка в многопользовательской системе осуществляется на единственной машине.