Технические средства ИТ. Типы современных компьютеров

Классификация технических средств объединения сетей, представленная на рис.4.1, включает в себя:

· пассивные технические средства, используемые для объединения отдельных сегментов и расширения ЛВС, к которым относятся:

Повторители (repeater);

Концентраторы (hub);

· активные технические средства, используемые для построения территориально-распределённых и глобальных сетей путём объединения как ЛВС, так и сетей других не ЛВС-технологий:

Мосты (bridg);

Маршрутизаторы (router);

Коммутаторы (switch);

Шлюзы (gateway).

Активные технические средства, в отличие от пассивных, основной функцией которых является усиление передаваемого сигнала, управляют трафиком на основе адресов назначения передаваемых данных, то есть работают на 2-м и более высоких уровнях OSI-модели. Пассивные технические средства работают, в основном, на 1-м физическом уровне.

Мост – простейшее сетевое устройство, объединяющее локальные или удаленные сегменты и регулирующее прохождение кадров между ними. Подсоединенные к мосту сегменты образуют логически единуюсеть, в которой любая станция может использовать сетевые ресурсы, как своего сегмента, так и всех доступных через мост сегментов.

Мост работает на подуровне МАС второго канального уровня и прозрачен для протоколов более высоких уровней, то есть принимает решение о передаче кадра из одного сегмента в другой на основании физического адреса (МАС-адреса) станции назначения. Для этого мост формирует таблицу адресов (ТА), которая содержит:

· список МАС-адресов (адресов назначения, АН ) станций, подключенных к мосту;

· направление (порт ), к которому станция подключена;

· "возраст " с момента последнего обновления этой записи.

Так как кадры, предназначенные для станции того же сегмента, не передаются через мост, трафик локализуется в пределах сегментов, что снижает нагрузку на сеть и повышает информационную безопасность. В отличие от повторителя, который действует на физическом уровне и всего лишь повторяет и восстанавливает сигналы, мост анализирует целостность кадров и фильтрует кадры , в том числе испорченные.

Мосты не нагружают работой остальные сетевые устройства – они находятся в одной большой сети с единым сетевым адресом и разными MAC-адресами.

Для получения информации о местоположении станций мосты изучают адреса станций, читая адреса всех проходящих через них кадров.

При получении кадра мост сравнивает адрес назначения с адресами в ТА и, если такого адреса нет, то мост передает кадр по всем направлениям (кроме отправителя кадра). Такой процесс передачи называется "затоплением" (flooding). Если мост находит в ТА адрес назначения, то он сравнивает номер порта из ТА с номером порта, по которому пришёл кадр.

Их совпадение означает, что адреса отправителя и получателя расположены в одном сегменте сети, следовательно, кадр не надо транслировать, и мост его игнорирует. Если же адреса отправителя и получателя расположены в разных сегментах, мост отправляет кадр в нужный сегмент сети.

Достоинствами мостов являются:

· относительная простота и дешевизна объединения ЛВС;

· "местные" (локальные) кадры остаются в данном сегменте и не загружают дополнительно другие сегменты;

· присутствие мостов прозрачно для пользователей;

· мосты автоматически адаптируются к изменениям конфигурации сети;

· мосты могут объединять сети, работающие с разными протоколами сетевого уровня;

· ЛВС, объединенные мостами, образуют логически единую сеть, т.е. все сегменты имеют один и тот же сетевой адрес; поэтому перемещение компьютера из одного сегмента в другой не требует изменения его сетевого адреса;

· мосты, благодаря простой архитектуре, являются недорогими устройствами.

Недостатки состоят в следующем:

· дополнительная задержка кадров в мостах;

· не могут использовать альтернативные пути; из возможных путей всегда выбирается один, остальные – блокируются;

· могут способствовать значительным всплескам трафика в сети, например, при передаче кадра, адрес которого еще не содержится в таблице моста; такие кадры передаются во все сегменты;

· не могут предотвращать "широковещательные штормы";

· не имеют средств для изоляции ошибочно функционирующих сегментов.

Существуют мосты четырех основных типов:

· прозрачные (transparent);

· транслирующие (translating);

· инкапсулирующие (encapsulating);

· с маршрутизацией от источника (source routing).

Прозрачные мосты (transparent bridges) предназначены для объединения сетей с идентичными протоколами на канальном и физическом уровнях, например, Ethernet-Ethernet, Token Ring-Token Ring.

Прозрачный мост является самообучающимся устройством: в процессе работы для каждого подключенного сегмента автоматически строит таблицу адресов с адресами станций, находящихся в сегменте.

Алгоритм функционирования моста :

1) прием поступающего кадра в буфер моста;

2) анализ адреса отправителя (АО) и его поиск в таблице адресов (ТА);

3) если АО отсутствует в ТА, то этот адрес и номер порта, по которому поступил кадр, заносятся в ТА;

4) анализ адреса получателя (АП) и его поиск в ТА;

5) если АП найден в ТА, и он принадлежит тому же сегменту, что и АО (т.е. номер выходного порта совпадает с номером входного порта), кадр удаляется из буфера;

6) если АП найден в ТА, и он принадлежит другому сегменту, кадр передается в этот сегмент (на соответствующий порт);

7) если АП отсутствует в ТА, то кадр передается во все сегменты, кроме того сегмента, из которого он поступил.

Транслирующие мосты (translating bridges) предназначены для объединения сетей с разными протоколами на канальном и физическом уровнях, например, Ethernet и Token Ring.

Транслирующие мосты объединяют сети путем манипулирования "конвертами": при передаче кадра из сети Ethernet в сеть TokenRing осуществляется замена заголовка (З ETh) и концевика (К Eth) Ethernet-кадра на заголовок (З TR) и концевик (К TR) TokenRing-кадра и наоборот.

Поскольку в разных сетях используются кадры разной длины, а транслирующий мост не может разбивать кадры на части, то каждое сетевое устройство должно быть сконфигурировано для передачи кадров одинаковой длины.

Инкапсулирующие мосты предназначены для объединения сетей с одинаковыми протоколами канального и физического уровня через высокоскоростную магистральную сеть с другими протоколами, например 10-мегабитные сети Ethernet, объединяемые сетью FDDI.

В отличие от транслирующих мостов, которые преобразуют "конверты" одного типа в другой, инкапсулирующие мосты вкладывают полученные кадры вместе с заголовком и концевиком в другой "конверт", который используется в магистральной сети (отсюда термин "инкапсуляция") и передает его по этой магистрали другим мостам для доставки к узлу назначения.

Конечный мост извлекает Ethernet-кадр из FDDI-кадра и передаёт его в сегмент, в котором находится адресат. Длина поля данных FDDI-кадра достаточна для размещения Ethernet-кадра максимальной длины.

Мосты с маршрутизацией от источника (source routing bridges) функционируют на основе информации, формируемой станцией, посылающей кадр, и хранимой в конверте кадра. В этом случае мостам не требуется иметь базу данных с адресами.

Каждое сетевое устройство определяет путь к адресату через процесс, называемый "обнаружение маршрута" (route discovery).

Упрощенно принцип обнаружения маршрута можно проиллюстрировать на следующем примере.

Устройство-источник инициализирует обнаружение маршрута, посылая специальный кадр, называемый "исследовательским" (explorer). Исследовательские кадры используют специальный конверт, распознаваемый мостами с маршрутизацией от источника. При получении такого кадра каждый мост в специально отведенное в кадре место – поле записи о маршруте (routing information field), заносит следующие данные: номер входного порта, с которого был получен кадр, идентификатор моста (Мi) и номер выходного порта, например: 1,М1,3. Далее мост передает этот кадр по всем направлениям, исключая то, по которому кадр был получен.

В итоге, станция назначения получает несколько исследовательских кадров, число которых определяется числом возможных маршрутов.

Станция назначения выбирает один из маршрутов (самый быстрый, самый короткий или другой) и посылает ответ станции-источнику. В ответе содержится информация о маршруте, по которому должны посылаться все кадры. Станция-отправитель запоминает маршрут и использует его всегда для отправки кадров в станцию назначения. Эти кадры при отправке вкладываются в специальные конверты, понятные для мостов с маршрутизацией от источника. Мосты, получая эти конверты, находят соответствующую запись в списке маршрутов и передают кадр по нужному направлению.

Маршрутизация от источника используется мостами в сетях Token Ring для передачи кадров между разными кольцами.

Все устройства, входящие в состав современного компьютера, делятся на два класса - центральные устройства (прежде всего процессор и основная память) ивнешние устройства . Причем внешними устройства называют не по их размещению, а по функциям. Центральные устройства работают с информацией, представленной в специфической форме – в виде двоичных чисел. Основное назначение внешних устройств – организовать связь центральных устройств с окружающим миром, то есть преобразовать информацию из вида, понятного пользователю, во внутримашинное представление и наоборот. Кроме того, внешние устройства применяются для долговременного хранения больших объемов информации, для связи с другими ЭВМ и т.д.

Все внешние устройства можно разделить на четыре группы.

Устройства ввода информации : клавиатура, ручные манипуляторы ("мышь"), сканер, CD ROM и т.д.

Устройства вывода информации : видеосистема, принтер, графопостроитель и т.д.

Устройства хранения информации : внешние запоминающие устройства.

Устройства связи и передачи информации : модемы, сетевые платы (адаптеры) и т.д.

Общую схему вычислительного комплекса на базе персональной ЭВМ можно представить таким образом (рис. 1):

Рис. 1. Общая схема вычислительного комплекса

В России наибольшее распространение получили так называемые IBM-совместимые персональные компьютеры.

1.2. Центральные устройства компьютера

Рис. 2. Структура системной (материнской) платы

Центральный процессор – программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки различной информации, представленной в цифровом виде.

Основными функциями процессора являются:

Управление работой всего вычислительного комплекса.

Выполнение математических и логических действий с данными.

Осуществляя функции управления, процессор обеспечивает должное взаимодействие компонентов компьютерной системы друг с другом. Управление производится с помощью импульсных сигналов, посылаемых управляемым компонентам.

При выполнении вычислений и логических операций процессор настраивается на различные операции и непосредственно выполняет их.

IBM-совместимые компьютеры оснащаются микропроцессорами типа Intel или аналогичными. Современные компьютеры оснащены микропроцессорами модели Pentium.

Самый важный параметр конкретной модели процессора – тактовая частота, которая измеряется в единицах частоты (мегагерцах и гигагерцах). Этот показатель определяет скорость работы процессора и, следовательно, его производительность. Типичные значения тактовой частоты для некоторых процессоров приведены в таблице. Следует сказать, что увеличение порядкового номера процессора свидетельствует о росте его характеристик и, следовательно, об улучшении параметров компьютера в целом.

К важнейшим характеристикам памяти относятся её ёмкость (объём) и время доступа. Ё мкость памяти - это количество входящих в неё адресуемых элементов (ячеек). Объём основной памяти компьютера во многом определяется потребностями пользователя и устанавливается, исходя из возможностей пользователя и класса решаемых им задач. Следует отметить, что небольшой объем памяти существенно замедляет прохождение задач, вплоть до полной невозможности их решения. Слишком большой объем памяти иметь нерационально, поскольку это увеличивает цену компьютера. Для большинства персональных компьютеров общего назначения в настоящее время объём памяти лежит в пределах 32 Мб256 Мб.Время доступа определяется как интервал времени между моментом возникновения запроса к памяти (с целью чтения или записи информации) и моментом, когда информация прочитана или записана. Типичное значение этой величины для современных микросхем памяти 4*10 -8 с0,5*10 -8 с.

Контроллеры внешних устройств представляют собой программно- управляемые электронные блоки для согласования (сопряжения) внешних и центральных устройств компьютера между собой. Необходимость использования контроллеров вызывается тем, что внешние устройства обычно нельзя непосредственно подключить к центральным. Одной из причин этого является то обстоятельство, что характер сигналов, вырабатываемых или воспринимаемых процессором, как правило, отличается от сигналов, формируемых или воспринимаемых соответствующим внешним устройством. Контроллер и обеспечивает согласование этих сигналов. Кроме того, поскольку контроллер является программно-управляемым средством, то при наличии соответствующего программного обеспечения один и тот же контроллер может обеспечить подключение к компьютеру разных типов внешних устройств. Использование контроллеров несколько усложняет конструкцию компьютера, но при этом возникает возможность легко наращивать его технические возможности.

Системная магистраль (общая шина) служит для передачи сигналов между элементами системной платы. Контроль занятости магистрали и управление прохождением сигналов по ней осуществляется устройством управления системной магистралью. Оно не разрешает обращение к шине в те моменты, когда она уже занята и «регулирует» движение информации по магистрали.

Порты компьютера служат для подключения внешних устройств к центральному блоку.

а)Простота эксплуатации и доступа пользователя к сети. б) Непрерывность работы – возможность отключения и подключения компонентов сети без прерывания ее работы. в) Открытость – возможность подключения разнотипных ЭВМ. г) Масштабируемость – возможность наращивания ресурсов сети и абонентов. д) Автономность – работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть. е) Возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической и др. ж) Защищенность – возможность пресечения несанкционированного доступа к сети. з) Помехоустойчивость – способность достоверно передавать информацию в условиях помех. и) Небольшое время ответа, которое обеспечивает эффективную работу пользователя в диалоговом режиме. к) Высокая надежность и приемлемая стоимость услуг сети. Часть этих требований заложена в международных или национальных стандартах, другие служат предметом межфирменных соглашений и дополнений

34Классификация компьютерных сетей По размеру, охваченной территории: а) Локальные сети (lan, Local Area Network)

б) Городская сеть (MAN, Metropolitan Area Network) в) Глобальные вычислительные сети (WAN, Wide Area Network) г) Персональная сеть (PAN, Personal Area Network)

По типу функционального взаимодействия: а) Клиент-сервер б) Многослойная архитектура в) Точка-точка , P2P г) Одноранговая . По типу сетевой топологии : а) Шина б) Звезда . в) Кольцо г) Решётка д) Смешанная топология е) Полносвязная топология . По функциональному назначению: а) Сети хранения данных б) Серверные фермы в) Сети управления процессом г) Сети SOHO . В каждом типе сетей используется разнообразное оборудование и различные операционные системы, а также различные сетевые протоколы.

35Состав компьютерных сетей.

В состав компьютерных сетей входят технические, программные и информационные средства. То есть компьютерную сеть можно рассматривать как систему с распределенными по территории аппаратурными, программными и информационными ресурсами. Технические средства – это ЭВМ различных типов (от микро до суперЭВМ); системы передачи данных, включая каналы связи, модемы и сетевые адаптеры для подключения ЭВМ к линиям связи; а также шлюзы, распределители, маршрутизаторы и другое сетевое оборудование. Технические средства компьютерных сетей составляют:

а) ЭВМ различных типов - от супер-ЭВМ до персональных ЭВМ малой мощности. ЭВМ могут выступать в качестве серверов компьютерной сети различного назначения, рабочих станций (терминалов) пользователей. б) Сетевое оборудование - устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например:маршрутизаторы,коммутаторы,концентраторы,мостыи т. д. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование. в) Транспортная (телекоммуникационная) среда передачи данных, связывающие вычислительные центры или сервера сети и клиентские машины.

36Технические средства компьютерных сетей.

Технические средства компьютерных сетей составляют: а) ЭВМ различных типов - от супер-ЭВМ до персональных ЭВМ малой мощности. ЭВМ могут выступать в качестве серверов компьютерной сети различного назначения, рабочих станций (терминалов) пользователей. б) Сетевое оборудование - устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например:маршрутизаторы,коммутаторы,концентраторы,мостыи т. д. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование. в) Транспортная (телекоммуникационная) среда передачи данных, связывающие вычислительные центры или сервера сети и клиентские машины. Коммуникационная среда служит для передачи информации между терминалами. Коммуникационная среда состоит изканалов и, в общем случае узлов. Узлы – промежуточные устройства, в которых сходятся каналы (как минимум три) сети передачи информации. Они играют роль диспетчеров, позволяя более полно и оптимально использовать каналы. Каналы бывают цифровыми и аналоговыми. Состояние, когда абоненты связаны друг с другом, называется установленным виртуальным соединением. Каналы связи бывают выделенные и коммутируемые. Чтобы сети могли функционировать как единое целое, должны быть единые правила обмена информации в сети, то есть протоколы и единые требования к структуризации компьютерной сети. Эти функции выполняют следующие организации: а) МККТТ – международный консультационный комитет по телефонии и телеграфии; б) IEEE – институт инженеров, электриков и электронщиков; в) ISO – международная организация по стандартизации. Протокол – это система соглашений, касающихся различных аспектов информационного обмена взаимодействующих объектов. Протокол определяет все параметры обмена данными между компьютерами: от скорости передачи данных до методов адресации при транспортировке сообщений.Предоставление физических каналов во время сеансов связи между компьютерами в сети называется коммутацией. Существуют три различные схемы коммутации в сетях: а) коммутация каналов; б) коммутация пакетов; в) коммутация сообщений.

Рис. 1.3. Компоновка традиционного системного блока: 1 - системная плата; 2 - карта расширения ISA; 3 - карта расширения PCI; 4 - органы лицевой панели; 5 - динамик; 6, 7-отсеки 3" и 5"; 8-блок питания

Компьютер представляет собой устройство, способное исполнять четко определенную последовательность операций, предписанную программой. Понятие «компьютер» является более широким, чем понятие «электронно-вычислительная машина» (ЭВМ), поскольку в последнем акцент делается на вычисления. Персональный компьютер (ПК) отличается тем, что им может пользоваться один человек, не прибегая к помощи бригады обслуживающего персонала и не отводя под него специального зала с устройствами для поддержания климата, мощной системой электропитания и прочими атрибутами больших вычислительных машин. Этот компьютер обычно ориентирован на интерактивное взаимодействие с одним пользователем (в играх иногда и с двумя); причем взаимодействие происходит через множество сред общения - от алфавитно-цифрового и графического диалога с помощью дисплея, клавиатуры и мыши до устройств виртуальной реальности, в которой пока не задействованы, наверное, только запахи.

Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Моррисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них построено в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман.

В своем докладе Джон фон Нейман описал, как должен был устроен компьютер для того, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации.

Прежде всего компьютер должен иметь следующие устройства

Арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

Устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

Запоминающее устройство, или память для хранения про грамм и данных;

Внешние устройства для ввода/вывода информации.

Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываться данные либо инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть легко доступны для других устройств компьютера.

Связи между устройствами компьютера представлены на рис. 1.1 (одинарные линии показывают управляющие связи, двойные - информационные).

В общих чертах работу компьютера можно описать так. Вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в память компьютера вводится программа. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логарифмических операций, чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций или запись их результатов в память, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство.

Как правило, после выполнения одной команды устройство управления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой. Однако порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Эти команды указывают устройству управления, что ему следует продолжить выполнение программы начиная с команды, содержащейся в некоторой другой ячейке памяти. Такой «скачок», или переход, в программе может выполняться не всегда, а только при выполнении некоторых условий, например, если некоторые числа равны, если в результате предыдущей арифметической операции получился нуль и т.д. Это позволяет использовать одни и те же последовательности команд в программе много раз (т.е. организовывать цикл), выполнять различные последовательности команд в зависимости от выполнения определенных условий и т.д., т.е. создавать сложные программы.

Таким образом, управляющее устройство выполняет инструкции программы автоматически, без вмешательства человека. Оно может обмениваться информацией с оперативной памятью и внешними устройствами компьютера. Поскольку внешние устройства, как правило, работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода/вывода с внешним устройством. Все результаты выполненной программы должны быть ею выведены на внешнее устройство компьютера, после чего компьютер переходит к ожиданию каких-либо сигналов внешних устройств.

Следует заметить, что схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше. В частности, арифметико-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в одно устройство - центральный процессор. Кроме того, процесс выполнения программ может прерываться для неотложных действий, связанных с поступившими сигналами от внешних устройств компьютера. Многие быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах. Тем не менее большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам, изложенным фон Нейманом.

Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами - огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры и электронное оборудование для них, стремились сделать свою продукцию более быстродействующей, компактной и дешевой. Благодаря достижениям современной технологии на этом пути были достигнуты поистине впечатляющие результаты.

Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов - миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы. В середине 50-х годов были найдены дешевые способы производства транзисторов, и во второй половине 50-х годов появились компьютеры, основанные на транзисторах. Они были в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы, - это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках. К середине 60-х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. долл. Но к тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации компьютеров - были изобретены интегральные схемы.

До появления интегральных схем транзисторы изготовлялись по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и паять вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший размещать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называть интегральными схемами или чипами. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единице площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.

В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру: Маршиан Эдвард Хофф из той же фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который поступил в продажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel-4004 были намного скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ - он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бит информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бит одновременно). Но в 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. - его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 70-х годов являлась стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по цене около 500 долл. Хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом. В первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машин. Покупатели этого компьютера снабжали его дополнительными установками: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности компьютеров.

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

Однако руководство фирмы недооценило важность этого рынка и рассматривало создание компьютера всего лишь как мелкий эксперимент - что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, большую свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами.

В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8080. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайт памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайт. В компьютере использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре после этого приобрел большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

Итак, персональные компьютеры, совместимые с IBM PC, делятся на несколько поколений (или классов) со следующими характерными особенностями:

IBM PC первой модели имел процессор Intel-8088, адресуемую память 1 Мбайт, шину расширения ISA (8 бит), накопители на гибких дисках (НГМД) до 360 Кбайт.

IBM PC/XT (Extended Technology - расширенная технология) - появились винчестеры - накопители на жестких дисках (НЖМД) и возможность установки математического сопроцессора Intel-8087.

IBM PC/AT (Advanced Technology - прогрессивная или «продвинутая» технология): процессор Intel-80286/80287, адресуемая память 16 Мбайт, шина ISA 16 бит, НГМД 1,2 и 1,44 Мбайт, НЖМД.

В настоящее время класс машин AT развивается в нескольких направлениях: 16-разрядный процессор заменен на 32-разрядный (386 и старше), память адресуется в пространстве до 4 и даже 32 Гбайт, применяются более эффективные шины расширения (EISA, VLB, PCI) с сохранением ISA 16 бит как дешевой шины для обеспечения совместимости со старыми адаптерами, расширяется состав устройств, имеющих системную поддержку на уровне BIOS.

Компьютеры IBM имеют открытую архитектуру и собираются из набора устройств, позволяющих комбинировать множество вариантов. В отличие от них компьютеры Macintosh фирмы Apple поставляются в хорошо закрытом корпусе и практически нет возможности что-либо изменить в них.

Основные блоки IBM PC. Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей (блоков):

Системного блока;

Клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

Монитора (или дисплея) - для отображения текстовой или графической информации.

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте - в «наколенном» (лэптоп) или «блокнотном» (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, монитор вмонтирован в крышку клавиатуры.

Хотя из всех частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере «главным». В нем располагаются все основные узлы компьютера:

Электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д., см. ниже);

Блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

Накопители (или дисководы), используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты), CD, DVD;

Накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

Дополнительные устройства. К системному блоку компьютера IBM PC можно подключить различные устройства ввода/вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

Принтер - для вывода на печать текстовой и графической информации;

Мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

Джойстик - манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр.

Подключение этих устройств выполняется с помощью специальных проводов (кабелей). Для защиты от ошибок разъемы для кабелей сделаны разными. Некоторые кабели (например, для соединения монитора или принтера) закрепляются с помощью винтов.

Устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера, например:

Модем - для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;

Факс-модем - сочетает возможности модема и телефакса.

Некоторые устройства, например многие разновидности сканеров, используют смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

Процессор. Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является процессор, выполняющий все вычисления и обработку информации. Процессор умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. В компьютерах типа IBM PC используются процессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними процессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.).

Сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений (например, в инженерных расчетах), к основному процессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает основному процессору производить математические операции над вещественными числами. Новейшие микропроцессоры фирмы Intel сами выполняют операции над вещественными числами, так что для них сопроцессор не требуется.

Оперативная память. Следующим очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из нее процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются, только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти обычно стирается.

Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, в его оперативной памяти должны находиться программы и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера - клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут находиться не снаружи компьютера, а встраиваться внутрь системного блока, как это описывалось выше. Результаты выполнения программ также выводятся на внешние устройства - монитор, диски принтер и т.д.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом/выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллеры дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую обычно называют шиной.

Электронные платы. Для упрощения подключения устройств электронные схемы IBM PC состоят из нескольких модулей - электронных плат. На основной плате компьютера - системной (материнской) обычно располагаются основной процессор, сопроцессор, оперативная память, шины. Схемы, управляющие некоторыми внешними и дополнительными устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах, вставляющихся в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной магистрали передачи данных в компьютере - шине. Таким образом, наличие свободных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора новым), надо вынуть соответствующую плату из разъема и вставить вместо нее другую.

Контроллеры портов ввода/вывода. Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер ввода/вывода. Эти порты бывают следующих типов:

Параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к ним обыкновенно подключаются принтеры;

Асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1-COM3). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.;

Игровой порт - для подключения джойстика.

Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большого числа проводов в кабеле).

Комплектующие элементы IBM продаются в виде отдельных устройств. Преимущество такой поставки заключается в возможности создавать конфигурацию системы в соответствии со своими потребностями. Обычно предпочтительными оказываются варианты конфигурации, обеспечивающие большую гибкость системы.

Наиболее важные компоненты и параметры, определяющие достоинства системы IBM. К ним относятся следующие компоненты:

Микропроцессор (процессор);

Тактовая частота;

Объем памяти и скорость обращения к ней;

Объем памяти жесткого диска и скорость записи/считывания.

Быстродействие является самым существенным параметром при использовании компьютера в «медленных» процессах, к которым относится издательская обработка текста. Такие операции, как выключка строк, размещение текста на странице, осуществление режима для совместного представления текста и графических изображений, требуют значительных затрат времени даже в лучших современных машинах.

Увеличение быстродействия процессора расширяет возможности машины. Так, 32-разрядные процессоры могут обеспечить многопользовательский и многопрограммный режим. Это позволяет эффективно использовать процессор даже при низкой скорости операций ввода/вывода. Например, при сортировке данных гораздо больше времени, чем непосредственная работа процессора, занимают считывание исходных данных с диска и запись отсортированных данных на диск. Сама же сортировка представляет собой серию обменов данными между памятью и регистрами процессора и происходит с максимальной внутренней скоростью машины. При вводе текста быстрый процессор бездействует в перерывах между нажатиями клавиш.

Соответствующая организация управления работой процессора позволяет решать сразу несколько задач или обслуживать несколько пользователей. Распределение времени и ресурсов процессора между пользователями осуществляет операционная система.

С помощью такой системы процессор выполняет задачи по очереди, отдавая каждой часть своего времени. Если выполнение очередной задачи находится на стадии ввода/вывода, то операционная система переводит процессор для обслуживания следующей задачи или пользователя. В идеальном варианте при оптимальном распределении загрузки каждая задача обрабатывается независимо от других и каждому пользователю кажется, что процессор обслуживает только его. При большой загруженности пользователи будут испытывать неудобства из-за медленного выполнения их задач.

Представление информации в компьютере. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в цифровую форму музыкальный звук, через небольшие промежутки времени измеряют интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразование полученной информации, например «наложить» друг на друга звуки от разных источников. После этого результат можно преобразовать обратно в звуковую форму.

Аналогичным образом на компьютере обрабатывают и текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешнее устройство (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся соответствующие изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, что значительно упрощает их конструкцию. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме - все необходимые преобразования могут выполнить программы, работающие на компьютере.

Единицей информации в компьютере является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютеров работают не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. Восемь последовательных битов составляют байт..gif" border="0" align="absmiddle" alt="), и мегабайт (сокращенно обозначаемый Мбайт), равный 1024 Кбайт.

Программы для компьютеров. Программы для первых компьютеров приходилось писать на машинном языке, т.е. в кодах, непосредственно воспринимаемых компьютером. Это была очень тяжелая, малопроизводительная и кропотливая работа, в ходе которой можно было легко ошибиться. Для облегчения процесса программирования в начале 50-х годов были разработаны системы, позволяющие писать программы не на машинном языке, а с использованием мнемонических обозначений машинных команд. Такой язык для написания программ называется автокодом, или языком ассемблера. Программы на ассемблере очень просто переводятся в машинные команды с помощью специальной программы, которая также называется ассемблером. Ассемблер и сейчас часто используется при программировании в тех случаях, когда требуется достичь максимального быстродействия и минимального размера программ либо наиболее полно учесть в программе особенности компьютера.

Однако составление программ на языке ассемблера все же весьма трудоемко. Для этого программист должен хорошо знать систему команд соответствующего компьютера, а в ходе работы ему приходится бороться не столько со сложностями решаемой задачи, сколько с переводом необходимых в задаче действий в машинные команды. Поэтому и после появления ассемблеров многие исследователи продолжали попытки облегчить процесс программирования, «научив» компьютеры понимать более удобные для человека языки составления программ. Такие языки стали называть языками программирования высокого уровня, а языки ассемблера и другие машинно-ориентированные языки - языками низкого уровня. Программы на языках высокого уровня либо преобразуются в программы, состоящие из машинных команд (это делается с помощью специальных программ, называемых трансляторами или компиляторами), либо интерпретируются с помощью программ-интерпретаторов.

Языки высокого уровня позволили значительно упростить процесс написания программ, так как они ориентированы на удобство описания команд.

Память. Объем и время доступа. Широко распространенные схемы динамических оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) имеют время доступа до 70 нc. Вместе с тактовой частотой эта величина определяет предел скорости операции записи/считывания.

Если процессор работает быстрее, чем запоминающее устройство, быстродействие машины можно увеличить за счет применения технологии, получившей название «кэш-память». Система может быть оборудована небольшой по объему (16 Кбайт) высокоскоростной кэш-памятью, представляющей собой статическое ОЗУ. Статические чипы, которые дороже динамических, имеют время доступа порядка 25 нс. Если в компьютере имеется «кэш-ОЗУ», то при пересылке команд и обрабатываемых данных в микропроцессор они поступают и в кэш-память. В тех случаях, когда процессор снова должен использовать эту информацию, она может быть получена из кэш-памяти значительно быстрее, чем из обычной. Выполнение процедур, включающих циклы, при этом заметно ускорится.

Общий объем доступа к памяти также влияет на скорость работы машины. Если объем памяти достаточен для полной загрузки в нее всех рабочих программ, процесс обработки значительно ускоряется по сравнению с вариантами, требующими периодических обращений к диску. Вспомним старые 8-битовые машины с памятью 64 Кбайт. Работая с двумя гибкими дисками (А и В), на одном из которых находились программы, а на другом - обрабатываемые данные, пользователь вынужден был продолжительное время лишь наблюдать за включением и выключением сигнальных лампочек дисководов. То же происходит при использовании в современных машинах жесткого диска, но, конечно, со значительно большей скоростью. Если компьютер имеет большое ОЗУ, в котором помещаются не только программы, но и обрабатываемые данные, процесс обработки еще более ускоряется.

Некоторые программы, используемые в настольных издательских системах, работают с ограниченной памятью даже при большой доступной памяти. Для обработки объемистых документов эти программы применяют расширение памяти с помощью диска путем создания так называемого дискового буфера. При просматривании пользователем текста программно осуществляется необходимый обмен данными между памятью и дисковым буфером (на экране отображается только информация, непосредственно содержащаяся в памяти).

Если объем памяти позволяет, для удобства пользователя может быть применен «ОЗУ-диск», который молено рассматривать как противоположность дисковому буферу. Если дисковый буфер - это область диска, воспринимаемая процессором как область памяти, то ОЗУ-диск - область памяти, воспринимаемая как область диска.

ОЗУ-диск создается с помощью программных средств, которые специально выделяют данную область памяти. В дальнейшем она воспринимается операционной системой и другими программами как новый диск.

По сравнению с обычными дисками ОЗУ-диски работают значительно быстрее, операции чтения/записи осуществляются со скоростью доступа к памяти.

В то время как дисковый буфер расширяет объем памяти, доступный программе, за счет уменьшения быстродействия, ОЗУ-диск увеличивает быстродействие, используя для этого часть объема доступной памяти. Не следует забывать, что ОЗУ-диск сохраняет информацию только при включенном компьютере, по завершении работы все данные с ОЗУ-диска должны быть скопированы на прямые магнитные носители.

Другим аналогичным ОЗУ-диску «устройством» является спулер (spooler), представляющий собой область памяти, выделенную для хранения документов, отправляемых принтеру. Спулеры обеспечивают работу принтера в режиме, подобном поддерживаемому многозадачной операционной системой. Как и ОЗУ-диски, спулеры создаются с помощью программ, которые выделяют область памяти (иногда содержащую ОЗУ-диск) под спулер. Распечатываемые документы передаются в спулер, который активизирует принтер «на заднем плане» и пересылает в него выводимые на печать данные, в то время как другие программы работают на переднем плане. При этом спулер использует только незадействованные ресурсы микропроцессора, работа программ переднего плана не замедляется. ОЗУ-диски и спулеры повышают эффективность работы системы, используя «излишки» оперативной памяти.

Число состояний ожидания. Еще один фактор, в некоторой степени влияющий на быстродействие, - число состояний ожидания. Состояния ожидания - это пустые машинные циклы во время обращения к памяти. Такие циклы имеют место, когда быстрый микропроцессор считывает данные из памяти и должен ожидать, пока медленная память передаст данные на шину. Представим себе, например, что тактовая частота, при которой работает микропроцессор, 20 МГц, т.е. каждый машинный цикл занимает 50 нс. Но если Для передачи данных на шину требуется 150 нс, то при каждом обращении к памяти процессор должен ждать два машинных цикла. Если характеризовать машину по этим параметрам, можно определить описанную ситуацию как «два состояния ожидания». Изобретательные подходы к разработке архитектуры системы позволяют сократить состояния ожидания, даже если память работает медленнее микропроцессора. Поставщики машин, имеющих более одного состояния ожидания, предпочитают умалчивать об этом.

Маловероятно, что число состояний ожидания может оказать решающее влияние при выборе машины. Тем не менее полезно учитывать эту характеристику, сравнивая быстродействие конкурирующих между собой машин.

Объем памяти и скорость жесткого диска. Жесткий диск является одним из постоянно работающих элементов системы, и его эксплуатационные характеристики существенно влияют на возможности системы в целом. Программы обработки текста и верстки часто обращаются к жесткому диску, поскольку обычно ни программы, ни обрабатываемые тексты не могут целиком помещаться в память. Если какие-либо из программ используют дисковый буфер, жесткий диск становится расширением системной памяти и поэтому работает постоянно. Естественно, время обращения к диску оказывает значительное влияние на возможности системы.

Время обращения определяется как средняя продолжительность перемещения головки к соответствующему треку и чтения или записи одного блока данных. Для современных дисков это время менее 10 мс.

Другим важным фактором, определяющим скорость, с которой данные пересылаются между диском и памятью, является архитектура дискового контроллера. Дисковый контроллер управляет передачей данных между диском и памятью. Контроллеры, поддерживающие взаимодействие 1:1, - наиболее быстрые.

Независимо от времени обращения и архитектуры быстродействие в целом может быть увеличено применением кэш-диска, аналогичного кэш-памяти, описанной ранее. Для этого определенная область памяти диска выделяется под кэш-диск. Когда фрагменты программы или массивы данных записываются в память, они помещаются также в кэш-диск. Во время последующего считывания сначала производится обращение к кэш-диску для поиска необходимой информации. В случае ее обнаружения время а ращения к диску существенно сокращается. С помощью специальных программ создание кэш-диска может быть организовано при любой архитектуре машин. Работа кэш-диска имеет большое сходство с работе ОЗУ-диска, но во втором случае пользователь сам определяет, какие программы и данные необходимо скопировать в ОЗУ-диск с жесткого диска. Работа кэш-диска выполняется автоматически, система сама определяет, что необходимо записать в кэш-диска.

Общий объем памяти жесткого диска очень важен при его и пользовании в настольной издательской системе. Цветное пол тоновое изображение, занимающее страницу форматом А4, и разрешении 300 точек/дюйм требует около 30 Мбайт памяти. Даже при использовании методов сжатия информации несколько иллюстраций могут занять сотни мегабайт памяти на диске.

Устройство компьютера представлено на рис. 1.2 . Заметим, что контроллер клавиатуры показан на системной плате - так обычно и делается, поскольку это упрощает изготовление компьютер. Иногда на системной плате размещаются и контроллеры других устройств.

Конструктивные решения, заложенные в первую модель IBM PC образца 1981 г., без каких-либо кардинальных изменений дошли и до наших дней.

В классическом варианте исполнения PC состоит из системного блока, к которому подключается клавиатура, видеомонитор и все периферийные устройства.

В системном блоке (рис. 1.3 ) расположена системная плата (System Board или Mother Board - материнская плата) с установленными на ней центральными компонентами компьютера - процессором, оперативной памятью, вспомогательными схемами и щелевыми разъемами-слотами, в которые можно устанавливать платы расширения. В корпусе системного блока имеются отсеки для установки дисковых накопителей и других периферийных устройств трех- и пятидюймового формата, а также блок питания. На задней стенке корпуса расположены отверстия для разъемов клавиатуры и некоторых других, а также щелевые прорези, через которые из корпуса выходят внешние разъемы, установленные на платах расширения. Платы (карты) расширения имеют краевой печатный разъем, которым они соединяются со слотами шин ввода/вывода, и металлическую скобу, которая закрепляет плату на корпусе (рис. 1.3 ). На этой скобе могут быть установлены внешние разъемы. Габаритные и присоединительные размеры плат, способ их крепления и шины ввода/вывода унифицированы.

Унификация системных плат, корпусов и плат расширения обеспечивается следующими конструктивными соглашениями:

Стандартизация размеров, количества контактов и электрического интерфейса слотов шин расширения;

Фиксированное расстояние от слота до задней кромки платы;

Фиксированный шаг между соседними слотами, а также их привязка к крепежным точкам и положению разъема клавиатуры;

Определение максимальных размеров (длина и высота) карт расширения;

Определение геометрии нижнего края платы расширения, формы и размеров фиксирующей скобки.

Длина платы может быть ограничена, что связано с особенностями корпуса и компоновкой элементов системной платы (иногда ее установке мешают высокие элементы).

Максимальная длина платы составляет 335 мм, при этом ее передний край должен входить в направляющие полозья, установленные на корпусе. Полную длину и высоту имеют только очень старые или достаточно сложные адаптеры.

Со стороны задней стенки плата адаптера обязательно должна иметь металлическую крепежную скобу, с помощью которой плата винтом крепится к корпусу. Незакрепленная плата может шататься, что приведет к неустойчивости контакта и, следовательно, к сбоям. Плата с внешними разъемами может выдернуться из слота, и, если это произойдет при включенном питании, возможно разрушение системной платы, адаптеров и блока питания.

Изначально системный блок устанавливался на стол горизонтально, и этот тип корпуса называется Desktop (настольный). Корпуса были довольно громоздкие, но со временем за счет уменьшения площади системной платы удалось сократить их длину. Так появился формат корпуса (и системной платы) Baby-AT, a традиционные корпуса и платы получили название Full-AT (полноразмерные). В настоящее время под корпусом DeskTop подразумевается корпус длиной около 35 см (чуть длиннее, чем Baby). Сверху на настольный корпус часто устанавливают монитор (хотя при этом его экран находится слишком высоко), а перед корпусом располагают клавиатуру. Вся эта композиция занимает слишком много места, особенно в глубину, и на обычном столе разместить ее сложно (поэтому и появилась новая «компьютерная» мебель). Позже догадались поставить корпус «стоя», слегка изменив расположение отсеков внешних устройств.

Так появился тип корпуса Tower (башня), наиболее популярный в настоящее время. В него можно устанавливать системные платы и карты расширения тех же форматов, что и в Desktop, но конструктивно он лучше и удобнее за счет наличия жесткого скелета-шасси. Недавно был принят новый стандарт на конструкцию системной платы и корпуса - АТХ. Эта конструктия появилась в связи с тенденцией расположения максимального числа периферийных контроллеров на системной плате, что привело к затруднению вывода их внешних разъемов.

Корпуса типа Tower могут иметь разные размеры, в зависимости от которых их устанавливают на стол или рядом со столом на полу или какой-либо подставке. При напольной установке могут возникнуть проблемы с длиной кабелей подключения клавиатуры и монитора, но эти проблемы разрешимы с помощью специальных удлинителей. В принципе не возбраняется и укладка корпуса Tower на стол горизонтально, тогда на него можно поставить не очень тяжелый монитор. Однако при этом, в отличие от корпуса Desktop, отсеки для накопителей окажутся расположенными вертикально. В таком положении трудности возникнут с использованием CD-ROM: считывать информацию он, скорее всего, будет нормально, но смена дисков станет почти невозможной.

Корпус Mini-Tower является самой маленькой башней: он имеет высоту около 35 см, ширину 17-18 см (чуть шире 5" отсека), глубину около 40 см и всего два отсека формата 5". Из трех-четырех отсеков 3" на лицевую панель могут выводиться всего два.

Корпус Midi-Tower несколько больше: он имеет высоту около 40 см и по крайней мере три отсека формата 5".

Корпус Big-Tower имеет высоту около 60 см и пять-шесть отсеков формата 5".

Эти корпуса обычно шире (для устойчивости и лучшего охлаждения внутренних устройств). Есть и более емкие корпуса - Super Big-Tower и другие, предназначенные для компьютеров-серверов.

Новая спецификация для низкопрофильных корпусов NLX преследует примерно те же цели, что и АТХ. На краевой разъем системной платы выводятся сигналы шин PCI, ISA и USB, интерфейсные сигналы контроллеров НГМД и порты IDE, линии питания и подключения всех органов лицевой панели. На системной плате предусматривается место для слота AGP, в который можно установить видеокарту уменьшенной высоты.

Все вышеперечисленные типы корпусов позволяют использовать стандартные платы расширения и довольно широкий ассортимент системных плат, т.е. «конструктор» является универсальным, и возможности модернизаций не упираются в необходимость приобретать изделия одного производителя. Однако существуют и «фирменные» типы корпусов, в которые могут устанавливаться только «родные» им системные платы. Что касается плат расширения, то обычно они все-таки универсальны, хотя попадаются и системы, замкнутые на себя.

Существуют корпуса экзотических форм - например, в виде прямоугольного сектора цилиндра, предназначенные для установки в угол (фирма Packard Bell).

Есть и компьютеры-моноблоки, в которых системный блок и монитор расположены в общем корпусе. Существуют так называемые мультимедийные корпуса со встроенными стереофоническими акустическими системами.

Кроме стационарных PC, давно уже выпускаются и их портативные варианты. Первые из них были довольно громоздкими.

Переносная машина IBM PC Portable была скомпонована в корпусе обычного настольного размера, но на ее переднюю панель выходил экран небольшой электронно-лучевой трубки монитора. Клавиатура пристегивалась к передней панели и при переноске служила крышкой. Вес машины был внушительным (его задавал прочный стальной корпус), а питание осуществлялось только от сети.

Несколько позднее появились компьютеры класса Laptop - наколенные, которые имели вид небольшого портфеля-дипломата. Они уже были оборудованы плоскими жидкокристаллическими мониторами и имели возможность работать от встроенных аккумуляторов. Каждый разработчик проектировал эти машины по-своему, и об их открытости и модернизируемости говорить не приходится. На смену им пришли более компактные машины класса Note Book - блокнотные ПК, линии которых успешно развиваются в настоящее время. В этих машинах уже достигнута унификация модулей их функционального расширения в виде стандарта PCMCIA, который недавно был переименован в PC Card. По своим характеристикам блокнотные компьютеры незначительно отстают от своих настольных собратьев, но дороже в несколько раз.

Карты, сокеты, слоты, джамперы. Системной (System Board), или материнской (Mother Board), платой называют основную печатную плату, на которой устанавливаются процессор, оперативная память, ROM BIOS и некоторые другие системные компоненты.

Платой расширения, или картой расширения (Expansion Card), называют печатную плату с краевым разъемом, устанавливаемую в слот расширения. Карты расширения, привносящие в PC какой-либо дополнительный интерфейс, называют интерфейсными картами (Interface Card). Поскольку интерфейсная карта представляет собой «приспособление» для подключения какого-либо устройства, к ней применимо и название «адаптер» (Adapter). К примеру, дисплейный адаптер (Display adapter) служит для подключения дисплея-монитора. Адаптер и интерфейсная карта практически синонимы, и, например, NIC (Network Interface Card - карта сетевого интерфейса) часто переводится как адаптер ЛВС (локальной вычислительной сети).

Слот (Slot) - щелевой разъем, в который устанавливается какая-либо печатная плата. Слот расширения (Expansion Slot) в PC представляет собой разъем системной шины в совокупности с прорезью в задней стенке корпуса компьютера, т.е. посадочное место для установки карты расширения. Слоты расширения имеют разъемы шин ISA/EISA, PCI, MCA, VLB или PC Card (PCMCIA). Внутренние слоты используются и для установки модулей оперативной памяти (DIMM), кэш-памяти (COAST), а также процессорных модулей и модулей памяти в некоторых моделях PC.

Сокет (Socket) - это гнездо, в которое устанавливаются микросхемы. Его контакты рассчитаны на микросхемы со штырьковыми выводами в корпусах DIP, PGA во всех модификациях или же микросхемы в корпусах SQJ и PLCC с выводами в форме буквы «J». ZIF-Socket (Zero Insertion Force - с нулевым усилием вставки) предназначен для легкой установки при высокой надежности контактов. Гнезда имеют замок, открыв который можно установить или изъять микросхему без приложения усилия к ее выводам. Для работы после установки замок закрывают, при этом контакты сокета плотно обхватывают выводы микросхемы.

Джампер (Jumper) представляет собой съемную перемычку, устанавливаемую на выступающие из печатной платы штырьковые контакты. Джамперы используются для конфигурирования различных компонентов как выключатели или переключатели, для которых не требуется оперативного управления. Их переставляют с помощью пинцета, что рекомендуется делать только при выключенном питании, поскольку есть опасность их уронить в неподходящее место или закоротить пинцетом близко расположенные контакты.

DIP-переключатели (DIP Switches) - малогабаритные выключатели в корпусе DIP, применяемые для тех же целей, что и джамперы. Их преимущество в более легком переключении, которое удобно производить шариковой ручкой. Недостатком переключателей является большее, по сравнению с джамперами, занимаемое на плате место и более высокая цена. Кроме того, несмотря на название, они обычно являются только выключателями, что делает их применение менее гибким, чем применение джамперов.

В современных компонентах стремятся сокращать количество переключателей или джамперов, стараясь переложить все конфигурационные функции на программно-управляемые электронные компоненты. Компоненты, которые после установки конфигурируются автоматически, относят к классу РР (Plug and Play - вставляй и играй).

Архитектурный облик PC-совместимого компьютера определяется рядом свойств, обеспечивающих возможность функционирования программного обеспечения, управляющего периферийным оборудованием. Программы могут взаимодействовать с устройствами разными способами:

Используя вызовы функций операционной системы (прерывания DOS, API Windows и т.п.);

Используя вызовы функций базовой системы ввода-вывода (BIOS);

Непосредственно взаимодействуя с регистрами периферийных устройств или контроллеров интерфейсов.

Такая совместимость существует благодаря открытости архитектуры IBM PC. Любой PC-совместимый компьютер имеет следующие характерные черты:

Процессор, совместимый с семейством х86 фирмы Intel;

Единую систему распределения пространства адресов памяти между оперативной стандартной, не превышающей 640 Кбайт служебной памятью периферийных адаптеров, постоянной и расширенной оперативной памятью;

Унифицированное распределение адресов пространства ввода/вывода с фиксированным положением обязательных портов совместимостью их программной модели;

Систему аппаратных прерываний, позволяющую периферийным устройствам сигнализировать процессору о необходимости исполнения некоторых обслуживающих процедур;

Систему прямого доступа к памяти, позволяющую периферийным устройствам обмениваться массивами данных с оперативной памятью, не отвлекая на это процессор;

Набор системных устройств и интерфейсов ввода/вывода;

Унифицированные по конструкции и интерфейсу шины расширения (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PC Card), состав которых может варьироваться в зависимости от назначения и модели компьютера;

Базовую систему ввода/вывода (BIOS), выполняющую начальное тестирование и загрузку операционной системы, а также имеющую набор функций, обслуживающих системные устройства ввода/вывода.

Стандартная архитектура PC определяет набор обязательных средств ввода/вывода и средств поддержки периферии - системы аппаратных прерываний и прямого доступа к памяти. К обязательным стандартизированным средствам ввода/вывода относятся:

Трехканальный счетчик;

Интерфейс клавиатуры и управления;

Канал управления звуком;

Графический адаптер (MDA, CGA, EGA, VGA, SVGA...).

С первых моделей PC определился облик системных устройств ввода/вывода, к которым поначалу относилась лишь клавиатура, видеоадаптер с монитором и принтер, подключаемый к последовательному или параллельному порту. Дисковая подсистема развивалась от простейших накопителей на гибких дисках, к которым вскоре добавились и жесткие, объем которых стремительно рос и продолжает расти. Сейчас в дисковую систему входят накопители разных типов, a CD-ROM уже попал и в список загрузочных устройств. Все эти устройства имеют поддержку BIOS, что позволяет прикладным программам или операционной системе использовать их без каких-либо дополнительных драйверов. Давно появившаяся «мышь» тоже входит в список стандартных устройств (хотя BIOS ее может и не поддерживать). Сейчас в список стандартных устройств включают и цифровой аудиоканал.

Устройства, ранее называемые видеоадаптерами, сейчас более точно называют графическими адаптерами.

Аппаратные прерывания обеспечивают реакцию процессора на события, происходящие асинхронно по отношению к исполняемому программному коду.

Распределение системных ресурсов. Наиболее распространенными для подключения карт расширения PC являются шины ISA и PCI. В шину PCI изначально были заложены возможности автоматического конфигурирования установленных адаптеров. Спецификация традиционной шины ISA требует, чтобы всем картам назначались свои системные ресурсы - области адресов в пространствах памяти и ввода/вывода, линии запросов прерываний и каналы прямого доступа к памяти. При этом по используемым ресурсам платы не должны конфликтовать. В отличие от шин MCA, EISA и PCI шина ISA не имеет механизмов автоматического конфигурирования и распределения ресурсов, так что все заботы по конфигурированию устанавливаемых адаптеров и разрешению конфликтов ложатся на пользователя. Задача конфигурирования осложняется и из-за отсутствия общего механизма автоматической передачи установленных параметров прикладному и системному программному обеспечению. После конфигурирования адаптеров, выполняемого обычно переключением джамперов (хорошо, если есть документация с их описанием), установленные параметры заносятся в конфигурационные файлы, специфичные для каждого программного продукта.

Кроме «явно полезных» устройств конфигурированию подлежат и мосты шины PCI (PCI Bridge) - аппаратные средства подключения шины PCI к другим шинам. Host Bridge - главный мост - используется для подключения к системной шине (шине процессора или процессоров). Peer-to-Peer Bridge - одноранговый мост - используется для соединения двух шин PCI (дополнительные шины PCI позволяют увеличить количество подключаемых устройств).

Контрольные вопросы

1. Какое устройство в PC выполняет арифметические и логические операции (по принципу Неймана)?

2. Какое устройство в PC выполняет операции ввода/вывода?

3. Какое устройство в PC организует выполнение программ?

4. Когда появился первый микропроцессор Intel-4004?

5. Когда появился первый компьютер IBM PC?

6. Какая фирма является основателем современной архитектуры PC?

7. Какую архитектуру имеют компьютеры IBM PC?

8. Какой параметр PC в большей степени определяет ее быстродействие?

9. Какое электронное устройство PC управляет внешним устройством?

10. Какое устройство PC служит для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть?

Основные понятия Средства вычислительной техники СВТ – это компьютеры к которым относятся персональные компьютеры ПЭВМ сетевые рабочие станции серверы и другие виды компьютеров а также периферийные устройства компьютерная оргтехника и средства межкомпьютерной связи. Эксплуатация СВТ заключается в использовании оборудования по назначению когда ВТ должна выполнять весь комплекс возложенных на нее задач. Для эффективного использования и поддержания СВТ в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации проводится...

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Общие сведения по эксплуатация средств вычислительной техники.

Основные понятия

Средства вычислительной техники (СВТ) – это компьютеры, к которым относятся персональные компьютеры (ПЭВМ), сетевые рабочие станции, серверы и другие виды компьютеров, а также периферийные устройства (компьютерная оргтехника) и средства межкомпьютерной связи.

Эксплуатация СВТ заключается в использовании оборудования по назначению, когда ВТ должна выполнять весь комплекс возложенных на нее задач. Для эффективного использования и поддержания СВТ в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации проводится техническое обслуживание .

Техническое обслуживание (ТО) - это комплекс организационных мероприятий, в том числе обеспечение СВТ необходимой аппаратурой и оборудованием, предназначенный для эффективной эксплуатации и ремонта СВТ.

Все мероприятия, входящие в техническое обслуживание, можно разделить на три группы:

1)контроль технического состояния ;

2)профилактическое обслуживание ;

3)текущее техническое обслуживание .

Контроль технического состояния служит для контроля работы СВТ, локализации места неисправности, исключения влияния случайных сбоев на результаты вычислений ЭВМ. В современных ЭВМ подобный контроль осуществляется главным образом с помощью самой вычислительной машины с помощью программных средств (например, программой POST ).

Профилактическое обслуживание представляет собой ряд мероприятий, направленных на поддержание заданного технического состояния машины в течение определенного промежутка времени и продление ее технического ресурса. Профилактические мероприятия, проводимые на СВТ, можно в свою очередь разделить на две группы.

1) Работы на выключенной машине - внешний осмотр, чистка, смазка и устранение дефектов, обнаруженных при осмотре.

2) Работы на включенной машине - контрольно-настроечные работы.

С точки зрения организации профилактического обслуживания наибольшее распространение получило планово предупредительное обслуживание , основанное на календарном принципе. При этом составляется график проведения регламентных работ, в котором указываются объемы и сроки профилактических мероприятий.

Текущее техническое обслуживание СВТ - это комплекс настроечных и ремонтных работ, направленных на восстановление утраченных ЭВМ или другим оборудованием свойств или работоспособности путем замены или восстановления деталей, узлов и блоков.

Эффективность эксплуатации СВТ

Эффективность эксплуатации СВТ в значительной степени зависит от уровня ее организации. Организация эксплуатации представляет собой комплекс мероприятий, направленных на подготовку обслуживающего персонала, планирование работ, своевременное и полное обеспечение требуемым ЗИП (запасными инструментами, приборами, приспособлениями, комплектующими), расходными материалами и правильное и систематическое ведение документации и т. п.

Рациональная организация системы эксплуатации ЭВМ и постоянное совершенствование этой системы является одним из главных средств обеспечения эффективного использования вычислительных машин.

Существуют три вида обслуживания (сервиса): индивидуальное, групповое и централизованное .

Индивидуальное обслуживание.

При индивидуальном сервисе обеспечивается обслуживание одной или нескольких ЭВМ (или других средств ВТ) размещенных в одном или рядом расположенных помещениях силами и средствами наиболее квалифицированного персонала, из числа пользователей эксплуатирующих данную технику. В состав комплекта оборудования для этого вида сервиса входят в основном программные средства диагностики и контроля оборудования, а также простейшие аппаратурные средства (например, для контроля электропитания), простейший набор инструментов. Данный комплект в сочетании с небольшим набором запасных элементов (модулей RAM , HDD , плат расширения и др.) предусматривает возможность оперативного поиска и устранения неисправности.

При таком сервисе предусматривается возможность оперативного поиска и устранения несложной неисправности с помощью программных или простейших аппаратурных средствах и не предусматривает наличия испытательных стендов и контрольно-измерительной аппаратуры. Данный сервис предполагает небольшие затраты на инструменты, приборы, запасные части.

Групповое обслуживание.

Групповой сервис служит для обслуживания нескольких десятков комплектов ЭВМ и/или комплектов периферийных устройств, сосредоточенных на одном предприятие (вычислительном центре, компьютерном зале, офисе или предприятие, оснащенном вычислительной техникой) силами специально выделенного технического персонала, отвечающего за эффективное использование и поддержание СВТ в исправном состояние.

Структура средств обслуживания включает программы, а также оборудование группового сервиса, которое предполагает наличие недорогой аппаратуры, приспособлений и т.д., исключающее, их неоправданное дублирование. Комплект группового сервиса включает:

• аппаратура контроля элементной базы ЭВМ и электропитания;
• контрольно-наладочная аппаратура для автономной проверки и ремонта технических средств ЭВМ и периферии;
• контрольно-наладочная аппаратура для автономной проверки и ремонта локальных вычислительных сетей (ЛВС);
• комплект электрорадиоизмерительной аппаратуры, необходимый для эксплуатации ЭВМ и работы несложных стендов проверки отдельных узлов и типовых элементов замены машины;
• комплект программ (тестов) для проверки работы ЭВМ, периферии и ЛВС;
• инструмент и ремонтные принадлежности;
• вспомогательное оборудование и приспособления;
• рабочие места, оснащенные специальной мебелью и приспособлениями, для проведения ремонтных и наладочных работ.

При наличии необходимого ЗИП, развитой сервисной аппаратуры и квалифицированного технического персонала групповой сервис позволяет существенно сократить время восстановления машины при сложных неисправностях, но при этом требуются значительные расходы на содержание и переподготовку технического персонала и на содержание сервисной аппаратуры.

Централизованное техническое обслуживание.

Централизованное техническое обслуживание СВТ является наиболее прогрессивной формой обслуживания вычислительных машин и периферии. Система централизованного технического обслуживания представляет собой сеть региональных центров (сервисных центров) и их филиалов по обслуживанию вычислительной техники, периферийного оборудования и сетей. Эти организации в централизованном порядке осуществляют:

Монтажно-наладочные работы и ввод в эксплуатацию СВТ и сетей;

Устранение сложных отказов, возникающих в процессе эксплуатации;

Централизованный ремонт электронных и электромеханических устройств;

Снабжение комплектующими предприятий, имеющих персонал для обеспечения группового обслуживания;

Оказание помощи обслуживающему персоналу (индивидуальному и групповому) по вопросам программного (математического) обеспечения и совершенствования эффективности эксплуатации;

Управление процессом обслуживания СВТ на основе данных системы учета и анализа;

Подготовку эксплуатационного персонала СВТ;

Ввод в эксплуатацию существующих и разрабатываемых операционных систем, пакетов прикладных программ и т. п.

При централизованном обслуживании сокращаются расходы предприятий, которые эксплуатируют СВТ, на содержание технического персонала, ЭВМ и периферии, сервисной аппаратуры и комплектующих. Однако время восстановления ЭВМ в этом случае зависит от оперативности пунктов централизованного обслуживания и может составлять от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от различных факторов (расстояния от предприятия, условий работы ремонтной бригады и др.).

Основные эксплуатационные характеристики СВТ

Степень пригодности средств вычислительной техники к использованию по назначению и возможности ее технического обслуживания определяются эксплуатационными характеристиками СВТ , в частности эксплуатационными характеристиками ЭВМ.

К основным эксплуатационным характеристикам относятся: работоспособность, безотказность, сохранность, ремонтопригодность, долговечность, надежность, производительность .

Работоспособность - это способность СВТ функционировать, обеспечивая выполнение заданных функций с параметрами, установленными требованиями технической документации. Эта характеристика позволяет судить о состоянии оборудования в определенный момент времени.

Однако при эксплуатации важно знать состояние СВТ не только в данный момент, но и способность выполнять возложенные на технику задачи в течение заданного промежутка времени. Для этих целей вводится понятие безотказность.

Безотказностью - это способность сохранять работоспособность в течение заданного интервала времени при определенных условиях эксплуатации СВТ.

Сохранность – этой характеристикой пользуются на этапе хранения ЭВМ, под которой понимают способность СВТ сохранять исправное состояние при заданных условиях хранения.

Ремонтопригодность – это характеристика СВТ с точки зрения приспособленности к ремонту, т.е. удобства доступа к блокам, монтажу, приспособленность оборудования к устранению неисправности и т.п . Требования к ремонтопригодности предъявляются в зависимости от условий эксплуатации СВТ. Например, некоторые периферийные устройства, а также бортовые или промышленные компьютеры, в силу своей специфики использования не рассчитаны на обычное техническое обслуживание, и поэтому относятся к неремонтопригодным.

Долговечностью – это свойство СВТ сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Надежность - это свойство устойчиво функционировать при заданных условиях обслуживания и эксплуатации СВТ.

Производительность - это важное понятие, характеризующее эксплуатационные свойства ЭВМ и некоторых периферийных устройств. На протяжении всего развития ЭВМ для оценки их производительности предлагались различные критерии и методы. С развитием и совершенствованием ЭВМ различных поколений сравнивать их по одному определенному критерию нельзя. Если ЭВМ первых поколений сравнивались по быстродействию (количеству команд, выполняемых в секунду 1 ), то для ЭВМ современных поколений стали вводить такие понятия, как общая производительность машины, вычислительная мощность, производительность при решении определенного вида задач и другим параметрам. В зависимости от области применения ЭВМ менее быстродействующая машина, но имеющая лучший набор команд для решения конкретной задачи часто имеет большую производительность, чем более быстродействующая машина.

Принципы организации эксплуатации

Эффективность использования СВТ во многом зависит от того, насколько рационально организована эксплуатация ЭВМ и периферии. В целом организация эксплуатации включает в себя:

Выбор системы обслуживания;

Материальное обеспечение обслуживания СВТ;

Определение необходимого количества обслуживающего персонала и его квалификации;

Планово-профилактические работы;

Эксплуатационную документацию;

Планирование эксплуатации СВТ;

Анализ и учет результатов эксплуатации;

Организацию и систематическое обучение обслуживающего персонала.

Выбор системы обслуживания. Общая система эксплуатации СВТ и количество персонала, обслуживающего и обеспечивающего работу оборудования, зависит от количества и класса компьютеров и периферии, характера решаемых задач, а также от режима работы (односменная или круглосуточная), от типа предприятия и условий, в которых эксплуатируется техника.

До внедрения персональных компьютеров практически во все виды профессиональной деятельности, типичными предприятиями, занимающимися эксплуатацией машин, являлись вычислительные центры (ВЦ). В настоящее время наряду ВЦ, существует большое число предприятий (или отдельными подразделений), выполняющих функции ВЦ, где СВТ эксплуатируют различные службы для решения научных, инженерно-технических задач, планово-экономических расчетов и исследований, а также центры автоматизированного управления объектами или технологическими процессами.

Обычно в состав ВЦ или подобного ему предприятия (подразделения) входят службы технического обслуживания СВТ, математической подготовки задач, программирования и операторов (пользователей).

Центры автоматизированного управления объектами или технологическими процессами, небольшие предприятия или офисы обычно не имеют больших подразделений программистов. Основным подразделением таких предприятий является подразделение технического обслуживания СВТ, ВУ и сетевого оборудования.

Независимо от назначения и области применения современная ЭВМ представляет собой систему, состоящую из аппаратурной и программной части. Для рациональной организации эксплуатации такой системы необходимо учитывать три стороны ее обслуживания: оперативную, техническую и математическую.

• Оперативное обслуживание заключается в подготовке СВТ и вводе в ЭВМ исходной информации, контроле за ходом вычислительного процесса и вмешательстве в него по мере необходимости.
• Техническое обслуживание служит для поддержания СВТ в работоспособном состоянии посредством проведения профилактических работ и текущего ремонта.
• Математическое обслуживание обеспечивает подготовку задач к реализации их на ЭВМ.

В случае круглосуточной эксплуатации СВТ на предприятиях подобных ВЦ или центрах автоматизированного управления объектами или процессами, обслуживание СВТ ведется специальными, дежурными группами - сменами. В обязанности дежурных групп входит контроль за общим техническим состоянием оборудования и при необходимости выполнения текущего ремонта СВТ. Если дежурная группа не может справиться с ремонтом своими силами, то вызываются специалисты из сервисных центров обслуживания. Отсюда следует, что при индивидуальном и групповом обслуживании эффективность эксплуатации СВТ прежде всего зависит от квалификации, знаний и практического опыта обслуживающего персонала, что особенно сказывается на времени устранения неисправности в процессе текущего ремонта СВТ и, следовательно, на эффективности использования машинного времени.

Материальное обеспечение обслуживания СВТ. Качество эксплуатации СВТ зависит от обеспечения ее запасными элементами, контрольно-измерительными приборами, инструментом, различными приспособлениями и расходными материалами. Большое значение также имеет создание необходимых условий для нормального функционирования вычислительных средств (температурно-влажностный режим, режим электропитания и т. п.) и для обслуживающего персонала (климатические условия, уровень шумов, освещенность и, т. п.).

Состав обслуживающего персонала. Важным вопросом организации обслуживания СВТ является вопрос определения рациональной численности, квалификации и схемы расстановки специалистов для его проведения.

При круглосуточной работе СВТ обслуживание ведется сменным персоналом, организованным в дежурные группы (смены). Обычно имеют 3—4 смены, с помощью которых организуется 8-часовая или 12-часовая сменная работа обслуживающего персонала. Эксплуатация ЭВМ может быть также односменной или двухсменной.

Состав обслуживающего персонала зависит от вида технического обслуживания и режима эксплуатации СВТ.

За качественное функционирование СВТ отвечает служба технического (аппаратного и программного) обслуживания, в обязанности которого входит участие в профилактических и настроечных работах, а также руководство работами по внесению изменений в конструкцию компьютеров и периферии. Характер изменений может согласовываться с сервисным центром, в котором СВТ стоит на обслуживание.

Служба технического обслуживания занимается также ведением документации, необходимой для статистического анализа работы или изменения состава СВТ, ее элементов и узлов, для определения надежности, необходимого режима профилактических работ, анализа условий решения задач, в частности на ЭВМ. Кроме того, анализируются причины различных ошибок, возникающих при работе СВТ, и совместно с системными программистами принимают участие в рассмотрении программы, вызвавшей ошибку.

Планово-профилактические работы. Эксплуатация СВТ должна тщательно планироваться. Планирование должно охватывать весь круг вопросов, относящихся как к составлению общей программы работы СВТ, распределению машинного времени и т. п., так и ко всей работе обслуживающего персонала.

Рациональная организация эксплуатации должна предусматривать накопление статистического материала по результатам эксплуатации, особенно для компьютеров, с целью его обобщения, анализа и выработки рекомендаций по совершенствованию структуры обслуживания, повышению эффективности использования, снижению эксплуатационных расходов.

Планово-профилактические работы проводятся с целью поддержания СВТ в исправном состоянии, выявления отказов в оборудовании, предупреждения сбоев и отказов при работе.

Эксплуатационная документация (ЭД). Состав ЭД зависит от класса СВТ, ее назначения, состава и т. п. В комплект ЭД на ЭВМ и периферию из основных документов включаются техническое описание, инструкция по эксплуатации и формуляр.

Планирование эксплуатации СВТ. Планирование является основой рациональной организации эксплуатации СВТ. Оно служит для определения конкретной программы действий обслуживающего персонала на какой-либо календарный срок.

Исходными данными для планирования эксплуатации СВТ являются: характер и объем загрузки оборудования; технические и эксплуатационные характеристики СВТ; трудоемкость всех видов работ, выполняемых на ЭВМ и ВУ при их обслуживании; количество обслуживающего персонала и уровень его квалификации.

Различают следующие виды планирования:

• оперативно-календарное – заключается в составлении планов загрузки СВТ и работы обслуживающего персонала, исходя из объема загрузки и норм ТО на данный вид оборудования,
• планирование организационно-технических мероприятий - заключается в составлении программы работы обслуживающего персонала на определенный календарный период эксплуатации СВТ,
• планирование обеспечения эксплуатации СВТ - сводится к определению потребности в расходных материалах, ЗИП, средних и капитальных ремонтах отдельных видов СВТ или их элементов .

Анализ и учет результатов эксплуатации (ведение учетной документации). В процессе эксплуатации СВТ необходимо вести журнал технической эксплуатации оборудования и при необходимости журнал учета машинного времени. Накопленная в журналах информация позволяет дать количественную оценку эксплуатационных свойств ВТ, проанализировать качество работы и выработать рекомендации по улучшению обслуживания отдельных видов СВТ.

1 Для первых моделей машин приемлемой оценкой считалось количество операций сложения в секунду. Например, если время сложения одной операции составляло 1 мкс, то считалось, что машина может производить 1 млн. операций в секунду.

Затем в качестве показателя производительности было избрано среднее быстродействие Vcp, характеризуемое средним количеством операций в единицу времени vi и выражаемое через скорость выполнения каждой операции qi

где k — общее количество операций, выполняемых данной ЭВМ.

Для машин второго и третьего поколений производительность оценивалась по методикам Найта и Гибсона. Так как результаты оценки производительности ЭВМ по разным методикам значительно отличаются, то для оценки производительности используют несколько тестов, каждый из которых ориентирован на проверку выполнения определенных вычислений и операций.