Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям
Классификация ЭВМ по назначению
Классификация ЭВМ по этапам создания
Классификация ЭВМ по принципу действия
End.
Begin
ДВУМЕРНЫЕ И МНОГОМЕРНЫЕ МАССИВЫ
Пример.
Дана последовательность из n вещественных чисел. Упорядочить ее элементы по возрастанию.
Решение: рассмотрим метод сортировки выбором.
Отыскивается максимальный элемент и переносится в конец массива; затем этот метод применяется ко всем элементам, кроме последнего (он уже находится на своем окончательном месте), и т. д.
Program SortCase;
Const n=10;
Type mas: Array [1..n] Of Real;
Var x: mas;
i, j, m: Integer;
r: Real;
Begin
{ввод элементов массива}
For i := 1 To n Do Readln(x[i]);
For j := n Downto 2 Do
Begin {поиск m - номера max x[1..j]}
m:=1;
For i :=2 To j Do If x[i]>x[m] Then m:=i;
{перестановка элементов x[m] и x[j]}
r:=x[j]; x[j]:=x[m]; x[m]:=r;
End;
{вывод элементов упорядоченного массива}
For i:=1 To n Do Writeln(x[i])
End.
Представьте себе таблицу, состоящую из нескольких строк. Каждая строка состоит из нескольких ячеек. Тогда для точного определения положения ячейки нам потребуется знать не одно число (как в случае таблицы линейной), а два: номер строки и номер столбца. Структура данных в языке Паскаль для хранения такой таблицы называется двумерным массивом. Описать такой массив можно двумя способами:
I.
Var A : Array [1..20] Of Array [1..30] Of Integer;
II. Var A : Array [1..20,1..30] Of Integer;
В обоих случаях описан двумерный массив, соответствующий таблице, состоящей из 20 строк и 30 столбцов. Приведенные описания совершенно равноправны.
Отдельный элемент двумерного массива адресуется, естественно, двумя индексами. Например, ячейка, находящаяся в 5-й строке и 6-м столбце будет называться A[5][6] или A[5,6].
Для иллюстрации способов работы с двумерными массивами решим задачу: "Задать и распечатать массив 10X10, состоящий из целых случайных чисел в интервале [1,100]. Найти сумму элементов, лежащих выше главной диагонали."
При отсчете, начиная с левого верхнего угла таблицы, главной будем считать диагональ из левого верхнего угла таблицы в правый нижний. При этом получается, что элементы, лежащие на главной диагонали будут иметь одинаковые индексы, а для элементов выше главной диагонали номер столбца будет всегда превышать номер строки. Договоримся также сначала указывать номер строки, а затем - номер столбца.
Program M5; Var
A : Array[1..10,1..10] Of Integer; I, K : Byte; S : Integer;
S:=0; For I:=1 To 10 Do Begin For K:=1 To 10 Do Begin
A[I,K]:=Trunc(Random*100)+1; Write(A[I,K]:6); If K>I Then S:=S+A[I,K]
End;
Writeln End; Writeln('Сумма элементов выше гл. диагонали равнаV',S)
Если модель данных в какой-либо задаче не может свестись к линейной или плоской таблице, то могут использоваться массивы произвольной размерности. N-мерный массив характеризуется N индексами. Формат описания такого типа данных:
Type
<Имя типа>=Array[<диапазон индекса1>,<диапазон индекса2>,...<диапазон индекса N>] Of <тип компонент>;
Электронная вычислительная машина, компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач [6].
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса (рис. 5.1): аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).
Рис.5.1.Классификация вычислительных машин по принципу действия.
Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают (рис. 5.2).
Рис.5.2.Две формы предоставления информации в машинах:
а- аналоговая; б- цифровая импульсная.
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения)
Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой(больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации - электронные цифровыевычислительные машины, обычноназываемые просто электронными вычислительными машинами(ЭВМ),без упоминания обихцифровомхарактере.
По этапамсозданияи используемой элементнойбазе ЭВМ условно делятсяна поколения:
1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;
2-е поколение,60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе);
Примечание. Интегральная схема - электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.
4-е поколение,80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле);
5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающихмикропроцессоров,позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общегоназначения),проблемно-ориентированные и специализированные (рис. 5.3).
Рис.5.3.Классификация ЭВМ по назначению.
Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:
высокая производительность;
разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;
большая емкость оперативной памяти;
развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.
К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.
К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить (рис. 5.4) на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).
Рис. 5.4. Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности
Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:
быстродействие, измеряемоеусредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;
номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);
способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);
типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;
наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);
система и структура машинных команд;
возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
эксплуатационная надежность ЭВМ;
коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Некоторые сравнительные параметры названных классов современных ЭВМ показаны в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Сравнительные параметры классов современных ЭВМ
Параметр
Супер ЭВМ
Большие ЭВМ
Малые ЭВМ
Микро ЭВМ
Производительность,
MIPS
1000 -100000
10 - 1000
1 -100
1 - 100
Емкость ОП, Мбайт
2000 - 10000
64 - 10000
4 - 512
4 - 256
Емкость ВЗУ, Гбайт
500 - 5000
50 - 1000
2 -100
0,5 - 10
Разрядность ,бит
64 - 128
32 - 64
16 - 64
16 - 64
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Примечание. Первая большая ЭВМ ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100 кв.м.
Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время.
Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой - избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ - вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг, еще одного класса ЭВМ - микроЭВМ (рис. 5.5). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
Рис.5.5. Классификация микроЭВМ.
Многопользовательские микроЭВМ - это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Рабочие станции (work station) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
Серверы (server) - многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
Конечно, вышеприведенная классификация весьма условна, ибо мощная современная ПК, оснащенная проблемно-ориентированным программным и аппаратным обеспечением, может использоваться и как полноправная рабочая станция, и как многопользовательская микроЭВМ, и как хороший сервер, по своим характеристикам почти не уступающий малым ЭВМ.
Рассмотрим кратко современное состояние некоторых классов ЭВМ.
1 курс, «Информатика»
1.Интегрированная среда Turbo Pascal 7.0
Под IDE Turbo Pascal 7.0 (IDE - Integrated Development Environment, интегрированая среда разработки) понимают систему, с помощью которой удобно составлять, компилировать, запускать и отлаживать программы на языке Turbo Pascal. Это мощная многооконная система. С ней мы сейчас и познакомимся.
После загрузки Турбо Паскаля на экране появится следующее окно (или что-то очень похожее):
Обратите внимание на верхнюю строчку. Это главное меню. Оно состоит из следующих пунктов:
“File”
работа с файлами
“Edit”
редактирование текста
“Search”
поиск и замена участков текста
“Run”
запуск и пошаговое выполнение программ
“Compile”
компиляция программ
“Debug”
отладка программ
“Tools”
инструменты и внешние программы
“Options”
установка параметров редактора и системы
“Window”
манипуляция окнами
“Help”
помощь
Для того чтобы выбрать какую-нибудь команду меню, надо щелкнуть по нему курсором мыши, либо нажать клавишу F10 и, выбрав при помощи курсорных клавиш нужный пункт, нажать Enter.
Теперь давайте сделаем «первый шаг» для того, чтобы узнать, как вообще набрать первую программу и запустить её. В конце брошюры вы найдете краткое описание всех команд меню.
1.1. Первый шаг
Для запуска IDE Turbo Pascal вам нужно перейти в директорию, где установлен Turbo Pascal (обычно это директория D:\TP\BIN) и в командной строке набрать:
turbo.exe
То есть запустить программу turbo.exe – собственно сам Турбо Паскаль. Если при загрузке Турбо Паскаля появится окошко, как на рисунке в начале главы, то нажмите Enter, чтобы оно исчезло.
1.1.1. Создание нового файла
Для того, чтобы набрать текст программы, необходимо создать новый файл (приготовить место для вашей программы). Для этого нужно зайти в меню File (для перехода к меню нажмите F10, далее используйте курсорные клавиши и Enter; можно также использовать указатель мышки) и выбрать команду New. Появится синее окно в двойной рамочке с мигающим курсором. Именно в этом окне вы и будете вводить свою первую программу.
1.1.2. Набор и редактирование текста программы
Для ввода текста программы используется клавиатура. Можно переместиться в любое место программы, используя курсорные и другие клавиши. Запомните несколько полезных комбинаций клавиш.
