ЛЕКЦИЯ 8. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, КОМПЛЕКСЫ И СЕТИ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

ЛЕКЦИЯ 7. СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ. АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ.

Осуществляет прием и передачу данных по линиям связи в системах сбора и обработки информации. Входное кодирующее устройство - кодери выходное декодирующее - декодеробеспечивают сопряжение с источником и приемником информации. Устройство защиты от ошибок выполняет функции обнаружения и исключения ошибок при передаче данных, синхронизацию передаваемых сигналов. Сопряжение с каналом связи осуществляет устройство преобразования сигналов, которое при работе по телефонным каналам выполняет

модуляцию-демодуляцию сигналов и называется модемом.

Сообщение представляется в виде первичного электрического сигнала, например, на выходе считывателя с машинного носителя. Этот сигнал преобразуется кодером (кодируется) в соответствии с требованиями и способами передачи данных по каналу связи, часто переводится из параллельного кода в последовательный. При повышенных требованиях к верности передачи, выполняется помехоустойчивое кодирование передаваемых символов и блоков, дополняя их контрольными разрядами. Дальнейшее преобразование в линейный сигнал, непосредственно передаваемый по линии связи, обеспечивает модем, переводящий сигналы в спектр частот канала связи.

При приемеинформации производятся обратные преобразования. Проверяется правильность каждого блока или знака, исключаются проверочные разряды, объединяются отдельные блоки, которые при отсутствии ошибок декодируются, в результате чего в приемном устройстве формируется сообщение. Обнаруженные ошибки либо исправляются, либо вырабатывается сигнал, по которому повторяется передача неверно принятого блока или знака.

Технологические операции сбора, регистрации, подготовки и передачи данных в большинстве информационных систем и технологий и технологий не являются амоцелью, а используются для получения исходного материала, подлежащего обработке. В результате обработки, согласно заложенным алгоритмам формируются итоговые данные (результатная информация), передаваемые потребителю. Потребителем информации может быть техническое устройство (исполнительный механизм объекта управления, печатающее устройство для оформления билетов) или человек (специалист управления, оператор технологической установки, экспериментатор). Основным средством обработки информации является ЭВМ. Существует достаточно большое число Технологические операции сбора, регистрации, подготовки и передачи данных в большинстве информационных систем признаков, по которым классифицируются ЭВМ. Рассмотрим главные из них, с указанием значащих характеристик и особенностей различных групп ЭВМ.

По принципу действия (форме представления информации) различают аналоговые, цифровые и гибридные вычислительные машины.

В аналоговых ЭВМ исходные данные подаются в виде непрерывных (аналоговых) значений каких-либо физических величин, чаще всего электрических напряжений, а изучаемый процесс или явление представляется в машине математической моделью, описываемой системой уравнений, в соответствии с которой реализуется схема. Результаты вычислений отображаются в виде кривых на экране осциллографа или регистрируются самопишущим прибором. Поэтому их называют также машинами непрерывного действия или моделирующими.

Достоинствами аналоговых ЭВМ являются простота, надежность в работе, высокое быстродействие (обработка в ритме поступления данных) и низкая стоимость, а к недостаткам следует отнести ограниченные точность и логические возможности.

В цифровых ЭВМ (машинах дискретного действия) каждая величина представляется последовательностью цифр, а решение задачи сводится к выполнению совокупности арифметических и логических действии (операций) над численными значениями величин в соответствии с алгоритмом решаемой задачи. Алгоритм задает необходимую последовательность операций, называемую программой, выполнение которой приводит к решению поставленной задачи. Достоинства проявляются в высоком быстродействии и точности вычислений, больших логических возможностях, а недостатки связаны с высокой стоимостью, сложностью в применении и обслуживании.

В гибридных вычислительных машинах применяется сочетание аналоговых и цифровых методов вычислений, позволяющее использовать достоинства этих принципов и эффективно организовать вычисления. В дальнейшем основным предметом рассмотрение будут цифровые ЭВМ, называемые просто ЭВМ, как это принято на практике.

По быстродействию и производительности ЭВМ делятся на машины малой, средней, высокой и

сверхвысокой производительности. Под производительностью понимается количество результатов заданного качества в единицу времени. Быстродействие оценивается количеством операций, выполняемых машиной в единицу времени. Однако разнообразие машинных операций и широкий диапазон времени их выполнения

усложняют оценку быстродействия. Поэтому часто быстродействие ЭВМ характеризуется количеством одной из операций (чаще всего сложения), выполняемых в секунду. Производительность ЭВМ зависит от быстродействия элементной базы и затрат оборудования, определяется принципами построения устройств и организацией ЭВМ в

целом. В последнее время, в связи с резким технологическим прорывом в области быстродействия, эта классификационная характеристика как бы нивелируется, а быстродействие характеризуется тактовой частотой процессора.

По исполнению, то есть разрядности представления чисел и затратам оборудования, различают большие, малые (мини) и микро-ЭВМ. Кроме того, микро-ЭВМ, в отличие от других машин, реализованы на больших и сверхбольших интегральных схемах. Каждая из этих групп ЭВМ имеет свою область применения. Данная характеристика носит не столько технический, сколько функциональный характер (десять лет назад современный

персональный компьютер безусловно относился бы к классу супер-ЭВМ).

По назначению ЭВМ делятся на универсальные (общего назначения), специализированные (специального назначения), управляющие и персональные. Иногда трудно провести четкую грань между отдельными разновидностями ЭВМ.

ЭВМ общего назначения оснащены системой команд, позволяющей решать задачи любой сложности в разных сферах применения, причем производительность ЭВМ для всех классов задач остается примерно одинаковой. ЭВМ специального назначения могут быть ориентированы на решение специфических задач

(функционально-ориентированные) или на использование в определенных областях применения (проблемно- ориентиро-ванные), что позволяет решать задачи целевого назначения более эффективно по сравнению с универсальными машинами.

Управляющие ЭВМ используются для построения систем сбора и обработки информации, систем управления объектами и технологическими процессами. На их основе реализуются управляющие и измерительно-вычислительные комплексы, автоматизированные рабочие места или автоматизированные рабочие станции, системы автоматизированного проектирования и другие информационные системы или их элементы. В

состав таких комплексов кроме ЭВМ входят средства дистанционной связи с управляемым объектом, преобразователи сигналов и другие устройства. Управляющие ЭВМ реализуются в классе персональных компьютеров.

Персональные ЭВМ являются универсальными микро-ЭВМ компактного исполнения, предназначенными преимущественно для индивидуального пользования. Они применяются для повышения производительности труда специалистов разного профиля, для обучения основам программирования и других целей.

По элементной базе и принципам организации принято выделять поколения ЭВМ, отражающие этапы развития вычислительной техники. В последнее время поколения ЭВМ характеризуют уровнем следующих показателей: внутренняя организация (архитектура, программное обеспечение), средства взаимодействия пользователя с ЭВМ (языки и формы общения), техническая реализация (элементная база, технические

параметры), а также уровень интеллекта (доля машинного труда в общем процессе постановки и решения задачи на ЭВМ).

Элементной базой ЭВМ первого поколения служили электронные лампы, вследствие чего их недостатки были связаны с низкой надежностью, большим весом, габаритами, потребляемой мощностью, а слабости в общей организации вычислений ограничивали область применения этих ЭВМ преимущественно выполнением научно-технических расчетов.

ЭВМ второго поколения реализованы на полупроводниковых приборах (диодах и транзисторах) с применением печатного монтажа при изготовлении схем. Это позволило улучшить эксплуатационно-технические характеристики машин и использовать их для автоматизации производства, решения экономических и других задач.

Микроэлектроника и интегральные схемы служат основой построения ЭВМ третьего поколения. В результате повысились быстродействие и надежность машин, существенно снизились габариты и масса, а области применения охватили практически все сферы человеческой деятельности. Элементной базой ЭВМ четвертого поколения являются БИС. Кроме того, эти машины существенно отличаются тем, что содержат несколько устройств обработки информации - процессоров. Такое построение позволяет значительно повысить быстродействие, надежность и живучесть вычислительных средств. Современные компьютеры относятся к ЭВМ четвертого поколения.

Принципы организации ЭВМ пятого поколения были предложены в 1979 году в Японии. Они связаны с созданием машин искусственного интеллекта на основе быстродействующих сверхбольших интегральных схем (СБИС), памяти огромной емкости и сверхкомпактного размещения компонентов ЭВМ, применения методов параллельных вычислений. Интеллектуализация этих машин достигается за счет адекватного человеку представления и использования знаний (способность к обучению, формированию банков знаний, получению выводов и принятию решений) и упрощения человеко-машинного интерфейса (ввод-вывод речи, изображений и документов, упрощение применения и программирования, диалоговая обработка информации с использованием естественного языка для непрофессиональных пользователей и т.д.).

Создаются также ЭВМ с реализацией процесса вычислении на иной основе. Среди этих направлений отметим следующие:

оптические ЭВМ на базе оптоэлектроники и таких элементов как лазеры, фотоприемники, световоды ит.п. - позволяют производить обработку информации в оптическом диапазоне (сверхбыстро и интегрально дляизображений);

биологические и молекулярные ЭВМ, реализующие процессы передачи и обработки информации аналогично живым организмам, с запоминанием и хранением информации с помощью органических пленок,групп атомов или сгустков электронов, определенным образом расположенных относительно друг друга. Длявоспроизводства молекул и пленок предполагается использование методов генной инженерии. Такие ЭВМ
характеризуются чрезвычайно малыми размерами и энергопотреблением, могут встраиваться в роботы ивживляться в организм человека с целью создания искусственных глаз, ушей, голосовых связок и т.д.;

ЭВМ на основе явления сверхпроводимости в условиях сверхнизких и нормальных температур.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 741; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!