По производительности и характеру использования компьютеры делят на следующие классы:
Большие: серверы и суперкомпьютеры;
Малые: персональные, производственные и портативные.
Разделение компьютеров на большие и малые началось в 70―х годах прошлого столетия. Возникла потребность в мощных быстродействующих компьютерах для решения глобальных задач. В то же время для решения многих задач не требовались мощности больших ЭВМ. Напротив, требовались специализированные устройства для управления технологическими процессами в автоматизированных системах, для проведения исследований и испытаний, бортовые ЭВМ и пр. Большие компьютеры ориентированы на одновременное обслуживание нескольких пользователей. Они дороги, занимают большую площадь, надежны, обладают огромными техническими возможностями быстродействия и памяти. Требуют присутствия системного программиста. Сервер ― мощный компьютер, используемый в вычислительных сетях. На нем хранятся большие объемы информации, которой пользуются подключенные к серверу компьютеры. Сервер должен обладать большим быстродействием и надежностью работы. Класс серверов довольно разнообразен: от небольших компьютеров, близких к персональным, до суперкомпьютеров. Сервер может быть предназначен для определенных целей, например, файл―сервер ― для работы с огромными массивами информации, или почтовый сервер ― для организации электронной почты, и т.д. Большой сервер (суперсервер) может выполнять одновременно и несколько функций. Идея создания первых суперкомпьютеров (модель Cray фирмы Cray Research, 70―е годы 20―го века) заключалась в организации работы на нескольких процессорах для параллельного решения подзадач одной задачи. Суперкомпьютеры необходимы для работы с приложениями, требующими производительности как минимум в сотни миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Они используются в решении сложных научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д. Суперкомпьютеры фирмы Silicon Graphics используются для создания спецэффектов в кинофильмах. Стоимость суперкомпьютеров очень высока: от пятнадцати миллионов долларов, поэтому решение об их покупке нередко принимается на государственном уровне. Так как идея мультипроцессорной обработки успешно реализуется в компьютерах других классов, более дешевых, во многом не уступающих ранним моделям суперкомпьютеров, постепенно складывается тенденция к понижению потребности в суперкомпьютерах и определении их в роли суперсерверов.
Для малых компьютеров не так важны технические характеристики, как возможность удобного простого взаимодействия с пользователем. Создание персонального компьютера ― весьма значительное изобретение века, поскольку он изменил значение и роль компьютера в жизни человека. Слово "персональный" означает не принадлежность компьютера отдельной персоне, а возможность для человека самостоятельно, без посредника-профессионала общаться с ЭВМ.
Персональные компьютеры компактны, относительно дешевы, становятся все более доступным предметом обихода. Они не требуют специальных знаний компьютерной техники, обладают огромным набором программных средств для различных областей применения, используются повсеместно, поскольку берут на себя самую рутинную часть работы. Портативные компьютеры можно взять с собой в дорогу, всегда иметь при себе. Именно для этого они и предназначены (porto ― ношу). Существуют разные типы этих компьютеров, например, ноутбук ― блокнотный тип, или органайзер ― электронная записная книжка. И внутри одного типа они отличаются набором и видом периферийных устройств в зависимости от конкретного назначения. Промышленные компьютеры отличаются повышенными требованиями к надежности работы, поскольку их используют в производственных условиях. Они управляют станками, самолетами, кораблями. С их помощью проводят испытания новых приборов, они встраиваются непосредственно в производственный цикл. Их изготавливают по особым технологиям. Конец 70―х и начало 80―х годов ― это время начала выпуска самых разных компьютеров. Но часто модели были совершенно несовместимы, и для каждого компьютера надо было создавать свою версию программного обеспечения. В это время и появляется маленький персональный компьютер IBM PC американской фирмы IBM на основе процессора 8088 фирмы Intel. К тому времени фирма IBM уже имела прочную репутацию солидной электронной компании, выпускающей большие компьютеры для науки, управления производством и бизнесом. Поэтому персональный компьютер IBM PC поддержали фирмы―изготовители программного обеспечения. С этого момента разрабатывается универсальное программное обеспечение для персональных компьютеров. IBM PC был только первым шагом на пути развития персональных компьютеров. Впереди было появление моделей компьютеров IBM на различных процессорах фирмы Intel (80286, 80386, 80486, Pentium). Термин "персональный компьютер" вполне применим и к компьютерам других фирм. Но это не просто разные компьютеры. Они имеют принципиально разные процессоры, архитектуру, операционные системы и прикладные программы. В этом случае говорят не просто о разных компьютерах, а о разных платформах компьютеров. Компьютеры разных платформ между собой, как правило, несовместимы и вынуждены использовать разное программное обеспечение. Большая доля компьютеров, используемых сегодня во всем мире, ― это персональные компьютеры IBM PC и клоны типа IBM PC (клонами называются персональные компьютеры, полностью совместимые с IBM PC, но выпускаемые другими фирмами). Но у IBM есть серьезный конкурент ― фирма Apple, которая начала выпуск первых моделей своих компьютеров задолго до первых персональных компьютеров IBM PC. Компьютеры семейства Macintosh (сокращенно Маc) на различных процессорах фирмы Motorola идеально подходят для издательских, графических, мультимедийных применений. Macintosh сочетает в себе, казалось бы, несовместимое: надёжность и высокую эффективность, с одной стороны, и подкупающую простоту в общении ― с другой. Компьютеры, на которых красуется логотип, изображающий надкусанное яблоко, можно часто увидеть в домах и учебных организациях Америки. Фирма Apple производит не только компьютеры, но и операционную систему для них, которая ведёт себя так дружественно, что порой её присутствие даже незаметно. Программы настраиваются легко, независимо от квалификации пользователя. Новые версии программ и драйверов меняются нечасто, и поэтому на рынок попадает продуманный до мелочей продукт. Считается, что компьютеры Macintosh не могут решать столь широкий круг задач, как РС―компьютеры. Это заблуждение. Даже производители компьютерных игр не оставляют Macintosh без работы: практически все игрушки можно найти и для этих машин. Конечно, Macintosh несовместим с PC, но если запустить специальную программу―эмулятор PC, то станут доступны все приложения и игры, написанные для PC. В последнее время к Macintosh можно подключать многие устройства, созданные изначально для PC.
Потребность в автоматизации вычислений привела к созданию вначале простейших механических устройств, выполняющих арифметические действия, которые с развитием техники и появлением новых знаний совершенствовались и усложнялись. С технической точки зрения любой компьютер представляет собой систему устройств и блоков разного принципа действия: механических, электронных, магнитных, оптических и пр. Каждый элемент этой системы выполняет свою операцию по вводу, преобразованию, обработке, хранению и выводу информации. Совокупность всех технических средств, составляющих компьютер, называют аппаратным обеспечением (англ. hardware ― аппаратные средства).
Само по себе аппаратное обеспечение ещё не является компьютером. Чтобы "железо" ожило и стало выполнять назначенные действия, необходимо программное обеспечение ― совокупность программ, которые подсказывают компьютеру, что и в какой последовательности делать (англ. software ― программные средства). Благодаря разнообразному программному обеспечению компьютер стал универсальным инструментом, применяемым в различных областях человеческой деятельности.
Разумеется, нельзя утверждать, что только от программ зависят возможности компьютера. Если в программе записана команда "звук", а компьютер не имеет звуковоспроизводящей аппаратуры, то звука никто не услышит. И аппаратура, и программы необходимы для полноценного функционирования компьютера. Можно сказать, что аппаратное обеспечение ― это тело, а программное ― это душа компьютера.
Компьютер ― это универсальная электронная машина, которая состоит из согласованно работающих аппаратных и программных средств для автоматической обработки информации.
В соответствии с принципами фон―неймановской архитектуры компьютер должен иметь устройства для обработки информации (арифметической и логической), хранения, ввода и вывода, а также устройство для управления всей работой компьютера. Каким же образом в персональном компьютере реализуется этот принцип? Устройством, обрабатывающим информацию, является центральный процессор (ЦП). Он также обеспечивает согласование действий всей аппаратуры, входящей в состав компьютера. Располагается процессор в системном блоке. Там же расположены запоминающие устройства (память), предназначенные для хранения информации. Устройства ввода и вывода информации расположены вне системного блока. Они играют посредническую роль, обеспечивая взаимодействие человека и компьютера. Для ПК неотъемлемыми устройствами ввода являются клавиатура и мышь, за вывод отвечает монитор, отображающий на своем экране выводимую информацию.
Компьютер работает под управлением программы. Программа представляет собой последовательность команд, которые "понимает" процессор. Процессор считывает очередную команду, анализирует и выполняет. Считывание входных данных с устройств ввода и отправка результатов их обработки на устройства вывода выполняются под управлением процессора.
Для хранения выполняемой команды и обрабатываемых данных в процессоре имеются специальные ячейки, так называемые регистры. Но в нём не предусмотрено место для хранения всей программы. Для этой важной цели служит внутренняя (основная) память компьютера. Наиболее существенную часть этой памяти составляет оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Именно в нем хранится выполняемая программа и данные, с которыми она работает. Но информация в ОЗУ хранится лишь до отключения компьютера от электропитания. Для долговременного хранения информации предназначена другая ― внешняя память, в которой информация при выключении компьютера не стирается. Из внешней памяти выбирается и загружается в ОЗУ для выполнения программа, указанная пользователем. Носителями внешней памяти компьютера являются, например, магнитные и оптические диски.
Все дополнительное оборудование, предназначенное для ввода, вывода, передачи, долговременного хранения информации, называют периферийными устройствами. Набор периферийных устройств современного ПК широк и разнообразен.
