Методы классификации компьютеров

Компьютер — одно из самых ярких изобретений человечества. Благодаря компьютерным технологиям люди смогли добиться хранения и обработки огромных объемов данных, ускорить темпы жизни, выполнять расчеты, покупки онлайн и добиться невиданной производительности труда. Для того чтобы правильно выбирать и эксплуатировать устройство, нужно знать методы классификации компьютеров.

Градация мировой компьютеризации

Компьютер может быть определен как любое электронное устройство, которое получает и принимает данные, сохраняет и обрабатывает их в значимую информацию понятную пользователю. Под это определение сегодня попадает множество полезных и нужных устройств, таких как часы, калькуляторы, телевизоры, термометры, ноутбуки, мобильные телефоны и многие другие.

Все они получают данные и осуществляют операции с необходимой информацией. Computer — это всего лишь общий термин системы, состоящей из множества устройств. Компьютеры более ранних времен были размером с комнату и потребляли огромное количество электроэнергии. Сегодня научно-технический прогресс минимизировал размеры машин, уменьшив их до размеров небольших часов. И это еще не предел.

В настоящее время компьютеры классифицируются:

• по возрасту;
• по мощности и размерам;
• по назначению или функциональности;
• по количеству микропроцессоров;
• по бинарному числу «BIT»;
• по области приложения;
• по количеству пользователей;
• по схемам обработки данных;
• по аппаратному и программному обеспечению;
• по размеру компьютерной памяти.

Пять компьютерных поколений

По возрасту устройства сгруппированы по поколениям. К ним относятся машины первого, второго, третьего, четвертого и пятого поколений.

Пять компьютерных поколений отличаются механизмами обработки информации:

1. Первое – в вакуумных трубах.
2. Второе – в транзисторах.
3. Третье – в интегральных схемах.
4. Четвертое – в микропроцессорных чипах.
5. Пятое – в интеллектуальных устройствах, способных к искусственному интеллекту.

Компьютеры первого поколения. Это поколение машин, которые были созданы между 1946 и 1957 годами. Эти устройства имели следующие характеристики:

1. Вакуумные трубки для подключения.
2. Магнитные барабаны в качестве памяти для обработки данных.
3. Низкая операционная система.
4. Занимали большое пространство для установки, порой целую комнату.
5. Потребляли много энергии, в то же время выбрасывали огромное количество энергии в окружающую среду, которая могла привести к разрушению машин.

Компьютеры второго поколения существовали между 1958 и 1964 годами. Они обладали следующими особенностями:

1. Использовались транзисторы.
2. Меньший внешний объем машин по сравнению с компьютерами первого поколения.
3. Потребляли меньше энергии.
4. Операционная система была более быстрой.

В течение этого поколения были разработаны языки программирования, такие как Cobol и Fortran, которые использовался в перфокартах для ввода и распечатки данных.

Компьютеры третьего поколения существовали между 1965 и 1971.

Особенности:

1. Использовали интегральные схемы (ИС).
2. Были меньшими по размеру благодаря использованию чипов.
3. Имели большую память для обработки данных.
4. Скорость обработки была намного выше.
5. Технология, используемая на этих компьютерах – технология малой степени интеграции (SSI).

Технология широкомасштабной интеграции LSI

Компьютеры 4-го поколения выпускались с 1972 по 1990-е годы. На них использовалась технология широкомасштабной интеграции (LSI):

1. Большой размер памяти.
2. Высокая скорость обработки.
3. Небольшие размеры и цена.
4. Выпускались с клавиатурой, которая хорошо взаимодействовала с системой обработки данных.

На этом этапе произошла быстрая эволюция в интернете.

Другие достижения, которые были сделаны, включали введение графического интерфейса пользователя (GUI) и мыши. Помимо GUI этот вид компьютеров использует такие пользовательские интерфейсы:

• естественного языка;
• вопросов и ответов;
• командной строки (CLI);
• заполнения форм.

Создание 4-го компьютера инициировал микропроцессор Intel C4004, после того, как производители начали интегрировать эти микрочипы в свои новые разработки.

В 1981 году International Business Machine представила свой первый компьютер для дома, он был известен как IBM PC.

Функциональное различие компьютеров

Классификация компьютеров по назначению или функциональности разделяют на машины общего и специального назначения. Первые из них решают множество проблем. Они, как говорят, являются многоцелевыми, поскольку они выполняют широкий круг задач. Примеры компьютеров общего назначения включают настольные компьютеры и ноутбуки.

Компьютеры специального назначения решают только конкретные проблемы. Они предназначены для выполнения исключительно определенных задач. Примеры компьютеров специального назначения могут включать калькуляторы и счетчик денег.

Схемы обработки данных

Классификация компьютеров по обработке данных. В зависимости от схем обработки данных устройства делятся на аналоговые, цифровые или гибридные.

Аналоговые компьютеры работают по принципу измерения, в котором полученные измерения переводятся в данные. Современные аналоговые девайсы обычно используют электрические параметры, такие как напряжения, сопротивления или токи, для представления обрабатываемых величин. Такие компьютеры не имеют прямого отношения к цифрам. Они измеряют непрерывные физические величины.

Цифровые компьютеры — это те, которые работают с информацией, численными или другими, представленными в цифровой форме. Такие устройства обрабатывают данные в цифровых значениях (в 0 с и 1 с) и дают результаты с большей точностью и скоростью.

Гибридные устройства включают в себя функцию измерения аналогового компьютера и счетной функции цифрового девайса. В вычислительных целях эти машины используют аналоговые компоненты, а для хранения используют цифровые запоминающие устройства.

Классификация компьютеров по мощности и размерам

Компьютеры доступны в разных размерах и благодаря этим различиям они выполняют разнообразные виды работ различной мощностью.

Классификация памяти компьютера по видам:

1. Микрокомпьютеры.
2. Миникомпьютеры.
3. Суперкомпьютеры.
4. Мейнфреймы.
5. Мобильные компьютеры.

Микрокомпьютеры. Они меньше и дешевле по сравнению с мейнфреймами и суперкомпьютерами, но и менее эффективны. Например, персональные компьютеры (ПК) и настольные устройства.

Миникомпьютеры. Это компьютеры среднего размера, которые стоят дешевле, чем мейнфреймы и суперкомпьютеры. Например, машины среднего класса IBM.

Мобильные девайсы. Классификация персональных компьютеров – это ноутбуки и нетбуки среднего размера, размещенные на коленях пользователя при работе, карманные устройства меньшего размера, которые могут удерживаться руками – мобильные телефоны, калькуляторы и карманный персональный компьютер (КПК).

ЭВМ-мейнфреймы. Это очень большие дорогостоящие компьютерные системы. Они быстрее обрабатывают данные и дешевле по сравнению с суперкомпьютерами.

Суперкомпьютеры. Более быстрые машины, очень дорогие, так как выполняют большое количество математических вычислений. Их используют для обработки очень больших массивов данных.

Самый быстрый и мощный суперкомпьютер очень дорог и используется для специализированных приложений, требующих огромных математических расчетов, например, для прогнозирования погоды. Другие применения суперкомпьютеров включают анимированную графику, жидкостные динамические расчеты, исследования ядерной энергии и разведку нефти.

Основное различие между суперкомпьютером и мейнфреймом заключается в том, что первый направляет всю свою мощность на выполнение немногих специфических задач, тогда как мейнфреймы используют свою мощность для одновременного выполнения многих программ. Компьютер для мейнфреймов очень большой и дорогой, способный одновременно поддерживать сотни или даже тысячи пользователей.

В иерархии, которая начинается с простого микропроцессора, например, в часах внизу и суперкомпьютеров на вершине списка, мейнфреймы находятся чуть ниже суперкомпьютеров. В некотором смысле, мейнфреймы более мощные, чем суперкомпьютеры, потому что они поддерживают множество одновременно работающих пользователей, но суперкомпьютеры могут выполнять одну программу быстрее, чем мейнфреймы.

Микрокомпьютер — самая маленькая система обработки общего назначения. Старший ПК начал 8-битный процессор со скоростью 3,7 Мб и текущий 64-процессорный процессор с частотой 4,66 Гб.

Подобные устройства можно разделить на два типа:

1. Настольные девайсы.
2. Портативные механизмы.

Разница заключается в том, что портативные варианты могут использоваться во время поездок, тогда как настольные компьютеры не могут переноситься.

Систематизация по количеству микропроцессоров

Основываясь на количестве микропроцессоров, компьютеры можно разделить:

1. Последовательные.
2. Параллельные.

Последовательные компьютеры — любая задача, выполняемая на таких устройствах, выполняется только микрокомпьютером. Большинство подобных устройств являются последовательными компьютерами, где в любой задаче завершается последовательная инструкция от начала до конца.

Параллельные компьютеры относительно быстры. Новые типы машин, которые используют большое количество процессоров. Процессоры выполняют разные задачи самостоятельно и одновременно повышают скорость выполнения сложных программ. Параллельные компьютеры соответствуют скорости суперкомпьютеров, при этом имеют гораздо меньшую цену.

Разделение по принципу BIT

Это классификация компьютеров на основе длины слова. Бинарная цифра называется BIT. Слово представляет собой группу битов, которая фиксируется для компьютера. Количество бит в слове (или длине слова) определяет представление всех символов в этих битах. Длина слова в диапазоне от 16 до 64 бит у большинства современных компьютеров.

Бинарная цифра или бит — это наименьшая единица информации на компьютере. Используется для хранения информации и имеет значение true / false или on / off. Индивидуальный бит имеет значение 0 или 1, которое обычно используется для хранения данных и реализации инструкций в группах байтов. Компьютер часто классифицируется по количеству бит, которое он может обрабатывать за один раз, или по количеству бит в адресе памяти.

Многие системы используют четыре восьмибитных байта для формирования 32-битного слова. Значение бит обычно хранится выше или ниже выделенного уровня электрического заряда конденсатора внутри модуля памяти. Для устройств, использующих положительную логику, значение 1 (истинное значение или высокое) является положительным напряжением относительно электрического заземления, а значение 0 (ложное значение или низкое) — 0.

Типология по области приложения и пользователям

Классификация компьютеров в современном мире зависит от их приложений и назначений. Также и от того, сколько пользователей будут использовать машины в своей работе. Устройства классифицируются по приложениям:

1. Машины специального назначения.
2. Компьютеры общего назначения.

Первые предназначены только для соответствия требованиям конкретной задачи или приложения. Инструкции, необходимые для выполнения определенной задачи, постоянно сохраняются во внутренней памяти, так что она может выполнять задание по одной команде. Такой ПК не имеет лишних вариантов и поэтому он дешевле.

Компьютеры общего назначения спроектированы для удовлетворения потребностей многих различных приложений. На этих машинах инструкции, необходимые для выполнения конкретной задачи, постоянно подключаются во внутреннюю память. Когда одно задание завершено, инструкции для другого задания могут быть загружены во внутреннюю память для обработки. Это машина общего назначения может быть использована для подготовки платежных ведомостей, управления запасами, отчета о продажах и т. д.

Классификация персональных компьютеров в зависимости от количества пользователей:

1. Однопользовательский режим — только один пользователь может использовать ресурс в любое время.
2. Многопользовательский режим — совместно используемый один компьютер несколькими пользователями в любое время.

Компьютерная сеть — несколько взаимосвязанных автономных машин, которыми пользуется множество пользователей в любое время.

Спецификация по аппаратно-программному обеспечению

Аппаратное обеспечение — физические компоненты, составляющие компьютерную систему. Классификация программного обеспечения персонального компьютера подразделяет программное обеспечение и связанные с ними данные для компьютерного оборудования.

Аппаратное и программное обеспечение имеет симбиотические отношения, это означает, что без программного обеспечения ПК очень ограничен, а без аппаратного обеспечения программное вообще не сможет работать. Они нуждаются друг в друге, чтобы реализовать свой потенциал.

Классификация обеспечения компьютера:

1. Операционная система — это программное обеспечение, которое позволяет пользователю управлять оборудованием, не вникая в ее сложности.
2. Утилитные программы — выполняют конкретные задачи, связанные с управлением оборудованием. Классификация программного обеспечения компьютера по этому типу включают в себя программы сжатия, форматирования, дефрагментации и другие инструменты управления дисками.
3. Библиотечные программы — это скомпилированные библиотеки общеупотребительных подпрограмм. В системе Windows они обычно несут DLL— расширение файла и часто называются библиотеками времени выполнения.
4. Переводчики — независимо от языка или типа языка, который использует пользователь для написания программ, они должны быть в машинных кодах, чтобы их распознал и выполнил компьютер.
5. Прикладное программное обеспечение обычно используется для задач, которые имеют связь с миром за пределами девайса.

Классификация устройства компьютера подразделяет компьютеры по видам аппаратного обеспечения, таких как жесткий диск, который физически подключен к компьютеру, всего того, к чему можно физически коснуться. Компакт-диск, монитор, принтер и видеокарта — все это примеры компьютерного оборудования. Без какого-либо оснащения компьютер не будет функционировать, и программное обеспечение не будет работать.

Аппаратное и программное обеспечение взаимодействуют друг с другом: программное сообщает аппаратному, какие задачи оно должно выполнять.

Классификация обеспечения компьютера по типам устройств:

• устройства ввода;
• хранения;
• обработки;
• управления;
• вывода.

Характеристика компьютерной памяти

Компьютерная память — это как человеческий мозг, который используется для хранения данных и инструкций. Память компьютера разделена на очень маленькие ячейки. Каждая из последних имеет уникальное местоположение, каждое место имеет постоянный адрес, который варьируется от 0 до 65535.

Компьютер в основном использует три типа памяти:

1. Кэш-память — это высокоскоростная память, которая ускоряет работу процессора. Она действует как буфер между процессором и основной памятью. Регулярно используемые файлы данных и программ, которые используются ЦП, хранятся в памяти кэша. CPU может получить доступ к данным, когда это потребуется. При запуске операционной системы он переносит некоторые важные файлы и данные с диска в кэш-память, откуда процессор может легко получить к ним доступ.
2. Первичная память (основная память). В первичной памяти есть все файлы и данные или инструкции, на которых работает компьютер. Когда компьютер выключен, данные, хранящиеся в первичной памяти, теряются навсегда. Емкость этого ресурса ограничена. Полупроводниковое устройство используется в первичной памяти, которая медленнее регистра. Две подкатегории основной памяти — ОЗУ и ПЗУ.
3. Вторичная память. Мы знаем ее как внешнюю. Она медленнее основной памяти. Ресурс используется для постоянного хранения данных и информации. Процессор получает доступ к данным вторичной памяти с помощью некоторых процедур ввода-вывода. Содержимое вторичных ячеек памяти сначала передается в основную память, а затем центральный процессор может получить к ней доступ. Пример дополнительной памяти: DVD, диск, CD-ROM и т. д.

Ознакомившись с этой информацией, пользователю несложно будет ответить на вопрос привести классификацию компьютеров.

5-е поколение компьютеров: настоящее и будущее

Компьютеры пятого поколения построены на технологическом прогрессе, полученном в предыдущих поколениях устройств. Реализация их планируется на улучшении взаимодействия между людьми и машиной путем использования человеческого интеллекта и баз данных, накопленных с самого начала эпохи цифровых технологий. Многие эти проекты уже внедряются, а другие все еще находятся на стадии разработки.

Классификация современных компьютеров для устройств 5-го поколения – это система, имеющая начало, но не обладающая концом, поскольку девайсы этой группы все еще находятся в разработке и изобретениях. Развитие их началось в 1990-х годах и продолжается в настоящее время. Они используют технологию широкомасштабной интеграции (VLSI).

Пионерами в ускорении AI являются Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla. Первоначальные результаты уже видны на интеллектуальных домашних устройствах, которые предназначены для автоматизации и интеграции действий в системе жизнеобеспечения дома.