Rodzaje komputerów - Wydział Informatyki PB

Podstawy Informatyki
Rodzaje komputerów
dr. inż Adam Klimowicz
Komputer
Komputer (dawne nazwy: elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna
matematyczna) w najszerszym tego słowa znaczeniu to maszyna licząca,
służąca do przetwarzania wszelkich informacji, które da się zapisać w formie
ciągu cyfr, albo sygnału ciągłego.
Komputer od tradycyjnego kalkulatora odróżnia zdolność wykonywania
wielokrotnie, automatycznie powtarzanych obliczeń, wg algorytmicznego wzorca
zwanego programem, gdy tymczasem kalkulator może wykonywać tylko
pojedyncze działania.
KOMPUTER = HARDWARE + SOTFWARE (komputer = sprzęt +
oprogramowanie)
Komputer możemy uznać za elektroniczne urządzenie przetwarzające:
· dane liczbowe
· dane tekstowe
· dźwięki
· obrazy
· sygnały czujników wielkości fizycznych
Podział komputerów
Ze względu na cenę i możliwości możemy podzielić komputery
następująco:
·
·
·
·
·
·
Superkomputery
Wielkie komputery
Klastry i gridy
Minikomputer
Stacje robocze
Komputery osobiste
Desktop
Notebook (Laptop)
Palmtop (PDA, Smartphone, itp)
Superkomputery
Superkomputer - mianem tym określamy komputer, który ma jedną z
największych mocy obliczeniowych na świecie w danym momencie. Jest to
pojęcie względne gdyż moc obliczeniowa komputerów rośnie nieustannie i
dany superkomputer pozostaje w tej klasie zwykle tylko kilka lat.
Za pierwszy superkomputer uznaje się CDC 6600 z 1963 roku(Control Data
Corporation.
· według projektu i pod ścisłym nadzorem Seymoura Craya
· maszyna wykonywała 3 miliony operacji na sekundę
· pierwszy komputer gdzie zastosowano tranzystory krzemowe
· technika chłodzenia podzespołów freonem
Superkomputer
W latach 70-tych Cray założył własną firmę
produkującą superkomputery, Cray
Research, słowo Cray stało się prawie
synonimem superkomputera.
W niedługim czasie powstały kolejne
superkomputery (oparte na różnorodnych
rozwiązaniach, np. Cray-XT4 będący
systemem wieloprocesorowym).
W 1993 roku założono stronę
www.top500.org przedstawiającą
systematycznie kompilowaną listę 500
najwydajniejszych systemów
komputerowych na świecie. Moc jest
mierzona za pomocą benchmarka LINPACK,
a lista jest aktualizowana co roku.
superkomputer Cray-1A
Wydajność systemów
komputerowych
FLOPS (ang. FLoating point Operations Per Second) - jednostka
wydajności układów realizujących obliczenia
zmiennoprzecinkowe, wyrażana jako liczba operacji
zmiennoprzecinkowych na sekundę.
MIPS (ang. Million Instructions Per Second) - miara wydajności
jednostki centralnej CPU komputera, określa liczbę milionów
operacji stałoprzecinkowych wykonywanych w ciągu sekundy,
przez daną jednostkę obliczeniową. Jednostka ta jest
powszechnie używana w dwóch formach: milion instrukcji na
sekundę (MIPS)lub milion operacji na sekundę (MOPS).
Klastry
Klaster komputerowy (ang. cluster) - grupa połączonych jednostek
komputerowych, które współpracują ze sobą w celu udostępnienia
zintegrowanego środowiska pracy. Komputery wchodzące w skład klastra
(będące członkami klastra) nazywane są węzłami (ang. node).
Podział klastrów:
· Klastry wydajnościowe: pracujące jako komputer równoległy. Celem
ich budowy jest zwiększenie mocy obliczeniowej. Wiele obecnych
superkomputerów działa na tej zasadzie.
· Klastry niezawodnościowe: pracujące jako zespół komputerów
dublujących nawzajem swoje funkcje. W razie awarii jednego z węzłów,
następuje automatyczne przejęcie jego funkcji przez inne węzły.
W praktyce rozwiązania klastrowe mają charakter mieszany: wykonują dla
pewnych aplikacji funkcje wydajnościowe, przy jednoczesnym pełnieniu
roli niezawodnościowej. Taki tryb pracy klastra dotyczy serwerów WWW,
pocztowych itp.
Grid
Grid (ang. grid) to system przetwarzania danych, integruje i zarządza
zasobami będącymi pod kontrolą różnych domen (od instytucji po system
operacyjny) połączony siecią komputerową, używa standardowych, otwartych
protokołów i interfejsów ogólnego przeznaczenia (odkrywania i dostępu do
zasobów, autoryzacji, uwierzytelniania) oraz dostarcza usług odpowiedniej
jakości (QoS).
Twórcą jest Ian Foster, profesor na Uniwersytecie w Chicago, naukowiec
pracujący w ANL (ang. Argonne National Laboratory).
Pierwsze idee gridu:
· GIMPS (Great Internet Mersenne Prime Search)
· SETI@home (Search for Extra-Terrestrial Intelligence)
Jednym z ciekawszych przykładów zastosowań gridu jest projekt
SETI@home, w którym może uczestniczyć każdy użytkownik posiadający dostęp
do internetu poprzez udostępnienie niewykorzystanej mocy obliczeniowej
swojego komputera do analizy sygnałów pochodzenia pozaziemskiego w
poszukiwaniu innych form życia we Wszechświecie.
Stacja robocza
Stacja robocza - odmiana komputera osobistego wyposażona
jednak CPU o dużej mocy obliczeniowej, monitor wysokiej klasy,
dysk twardy o dużej pojemności oraz dużą ilość pamięci RAM.
Stacje robocze są często wykorzystywane do tworzenia
profesjonalnej grafiki i animacji telewizyjnych lub też do obliczeń
numerycznych.
Jedną z pierwszych takich stacji była 3Station firmy 3Com.
Dzisiejsze stacje robocze wykorzystują interfejs SCSI lub
światłowodowy do obsługi dysków twardych, wysokiej klasy
akceleratory grafiki 3D, jeden lub więcej procesorów 64-bitowych
i spore zasoby pamięci operacyjnej. Konieczne są też
zaawansowane systemy chłodzenia.
Mainframe
Mainframe - komputer (ew. kilka) o dużej wydajności przetwarzania
danych i większych możliwościach niż komputer domowy, którego celem
jest świadczenie usług dużej liczbie użytkowników.
Cechy mainframe:
· W odróżnieniu od superkomputera Mainframe nie posiada dużej mocy
obliczeniowej.
· Specjalizuje się w wydajnych operacjach I/O i bardzo wysokimi
współczynnikami wielozadaniowości.
· Może z powodzeniem obsługiwać dziesiątki tysięcy równolegle
pracujących użytkowników zachowując równocześnie cały czas rozsądne
czasy reakcji (poniżej 1 sekundy).
· Komputery klasy mainframe są ważnym elementem rynku
biznesowego (ocenia się, że są odpowiedzialne za przetwarzanie prawie
90% krytycznych danych na tym rynku) ze względu na nieporównywalną z
domowymi komputerami wydajność, łatwość zarządzania, możliwości
rozbudowy i bezpieczeństwo.
Serwery
Serwer - komputer o dużej mocy przetwarzania udostępniający
swoje usługi innym komputerom podłączonym do sieci.
Wykorzystanie serwerów:
· serwery www
· serwery poczty
· serwery plików
· klastry obliczeniowe
· bazy danych
· firewalle
· serwer wydruku
Komputer osobisty PC
Komputer osobisty - komputer o stosunkowo niewielkiej mocy
obliczeniowej, przeznaczony dla indywidualnego użytkownika.
Komputer klasy PC składa się z:
· procesor (CPU)
· pamięć operacyjna (programu i danych)
· układy kontroli i sterowania danymi na magistralach:
» mosty
» układ bezpośredniego dostępu do pamięci
» układ przerwań
· urządzenia wejścia-wyjścia:
» klawiatura, mysz
» monitor, karta graficzna
» pamięci dyskowe itp.
Inne komputery osobiste
Barebone jest to rodzaj komputera osobistego, ale o bardzo
małych wymiarach. Komputer taki ma zazwyczaj małe możliwości
rozbudowy,ale zajmuje mało miejsca i może spełniać dodatkową
rolę,np.: radia, odtwarzacza CD, bez konieczności uruchomienia
systemu.
Laptop (notebook) - jest to mały, przenośny komputer osobisty.
Zbudowany przeważnie jako pojedyncze niewielkie zamykane
urządzenie, w którym znajdują się wszystkie podzespoły
wewnętrzne (procesor, pamięć, itd.), wybrane wejścia dla nośników
(CD-ROM, dyskietki), urządzenia komunikacji z użytkownikiem
(klawiatura, ekran LCD oraz trackball lub touchpad).
Tablet PC to przenośny komputer osobisty wzorowany na
notebooku wyposażony w ekran dotykowy. Posiada wiele
udogodnień (klawiaturę ekranową, funkcję rozpoznawania pisma
odręcznego itp.).
Palmtopy
Palmtop to miniaturowy notatnik elektroniczny
mieszczący się w dłoni człowieka.
Palmtopy nie mają napędu dyskietek, napędu CDROM i dysku twardego (dane przechowują na karcie
CompactFlash), są za to lekkie i bez problemu
mieszczą się w kieszeni. W ich pamięć wbudowano
na stałe podstawowe oprogramowanie (edytor tekstu,
arkusz kalkulacyjny, bazę danych) oraz scheduler.
Popularnym systemem operacyjnym do palmtopów
jest Windows CE. Wiele z nich ma również
wbudowane modemy i porty komunikacyjne,
miniaturowe klawiatury i podświetlane kolorowe
wyświetlacze.
Większe modele wyglądem przypominające
miniaturowe notebooki nazywane są Handheld PC
(HPC). Mają one nieco większe możliwości niż
zwykłe palmtopy.
PDA
PDA (Personal Digital Assistant) to
kieszonkowy komputer pełniący funkcję
organizera. Typowy PDA nie ma klawiatury
a dane wprowadza się do niego za pomocą
specjalnego rysika, pisząc na wyświetlaczu
ciekłokrystalicznym (niektóre PDA potrafią
rozpoznawać mowę).
Możliwości PDA:
· programy aplikacyjne: komputer o
możliwościach PC
· dołączane klawiatury i możliwość
korzystania z rysika
· możliwości pracy w Internecie
· rozszerzenia typu PC-Card jak dla
notebooków
Smartphone
●
Przenośne urządzenie telefoniczne łączące
w sobie funkcje telefonu komórkowego i
komputera kieszonkowego PDA:
–
–
–
–
–
–
Telefon
Klient poczty
Przeglądarka WWW
GPS
Aparat fotograficzny
Kamera wideo