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 CD- ROM 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