И функциональным возможностям

 

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, измеряемое усредненным 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 показаныв табл. 5.1.

 

Таблица 5.1. Сравнительные параметры классов современных ЭВМ

Параметр	СуперЭВМ	Большие ЭВМ	Малые ЭВМ	МикроЭВМ
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.

Персональные компьютеры (ПК) — однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

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.

 

К содержанию

БОЛЬШИЕ ЭВМ

 

Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфрей­мам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

• производительность не менее 10 MIPS;

• основную память емкостью от 64 до 10000 Мбайт;

• внешнюю память не менее 50 Гбайт;

• многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — это решение науч­но-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурса­ми. Последнее направление — использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных.

Родоначальником современных больших ЭВМ, по стандартам которой в последние несколько десятилетий развивались ЭВМ этого класса в большинстве стран мира, является фирма IBM. Ее модели IBM 360 и IBM 370, их архитектура и программное обеспечение взяты за основу и при создании отечественной системы больших машин ЕС ЭВМ.

Среди лучших современных разработок мэйнфреймов за рубежом следует в первую очередь отметить: американские IBM 390, IBM 4300 (4331,4341, 4361, 4381), пришедшие на смену IBM 380 в 1979 г., и IBM ES/9000, созданные в 1990 г., а также японские компьютеры М 1800 фирмы Fujitsu.

Семейство мэйнфреймов IBM ES/9000 (ES — Enterprise System — система (сеть) мас­штаба предприятия) открывает новое семейство больших ЭВМ, включающее 18 моделей компьютеров, реализованных на основе архитектуры IBM 390:

• младшая модель ES/9221 model 120 имеет основную память емкостью 256 Мбайт, про­изводительность десятки MIPS и 12 каналов ввода-вывода;

• старшая модель ES/9021 model 900 имеет 6 векторных процессоров, основную память емкостью 9 Гбайт, производительность тысячи MIPS и 256 каналов ввода-вывода, ис­пользующих волоконно-оптические кабели.

Семейство мэйнфреймов М 1800 фирмы Fujitsu пришло в 1990 г. на смену моделям V 780 и включает в себя 5 новых моделей: Model-20, -30, -45, -65, -85; старшие модели Model-45, -65, -85 — многопроцессорные ЭВМ соответственно с 4, 6 и 8 процессорами; последняя, старшая модель имеет основную память емкостью 2 Гбайта и 256 каналов ввода-вывода.

Последние, наиболее мощные модели отечественных больших ЭВМ существенно ус­тупают по своим характеристикам зарубежным типам этих машин:

• ЕС 1068 имеет производительность 10 MIPS и основную память емкостью 32 Мбайта;

• ЕС1087 — 15 MIPS и 128 Мбайт;

• ЕС1130 — 50 MIPS и 8 Мбайт;

• ЕС 1170 (4-процессорный вариант) — 20 MIPS и 64 Мбайта.

Зарубежные фирмы определяют рейтинг мэйнфреймов, учитывая многие показатели:

• надежность;

• производительность;

• емкость основной и внешней памяти;

• время обращения к основной памяти;

• время доступа и трансфер внешних запоминающих устройств;

• характеристики КЭШ-памяти;

• количество каналов и эффективность системы ввода-вывода;

• аппаратную и программную совместимость с другими ЭВМ;

• поддержку сети и др.

"Слухи о смерти мэйнфреймов сильно преувеличены": по данным экспертов, на мэйнфреймах сейчас находится около 70% "компьютерной" информации; только в США в 1995 г. было установлено 40 тыс. мэйнфреймов. В России в настоящее время используется около 5 тыс. ЕС ЭВМ и примерно столько же фирменных мэйнфреймов: IBM (ES/9000 ус­тановлены в нескольких банках, на автозаводах, металлургических комбинатах), Hitachi Data System, Fujitsu и др.

 

К содержанию

МАЛЫЕ ЭВМ

Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) — надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями.

Мини-ЭВМ (и наиболее мощные из них супермини-ЭВ М) обладают следую­щими характеристиками:

• производительность — до 100 MIPS;

• емкость основной памяти — 4-512 Мбайт;

• емкость дисковой памяти — 2 - 100 Гбайт;

• число поддерживаемых пользователей — 16-512.

Все модели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборов ин­тегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров. Основные их особеннос­ти: широкий диапазон производительности в конкретных условиях применения, аппаратная реализация большинства системных функций ввода-вывода информации, простая реализа­ция микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скорость обработки прерыва­ний, возможность работы с форматами данных различной длины.

К достоинствам мини-ЭВМ можно отнести: специфичную архитектуру с большой мо­дульностью, лучшее, чем у мэйнфреймов, соотношение производительность/цена, повы­шенная точность вычислений.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислитель­ных комплексов. Традиционная для подобных комплексов широкая номенклатура перифе­рийных устройств дополняется блоками межпроцессорной связи, благодаря чему обеспечивается реализация вычислительных систем с изменяемой структурой.

Наряду с использованием для управления технологическими процессами мини-ЭВМ успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных систе­мах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования неслож­ных объектов, в системах искусственного интеллекта.

Родоначальником современных мини-ЭВМ можно считать компьютеры PDP-11 (Pro­gram Driven Processor — программно-управляемый процессор) фирмы DEC (Digital Equip­ment Corporation — Корпорация дискретного оборудования, США), они явились прообразом и наших отечественных мини-ЭВМ — Системы Малых ЭВМ (СМ ЭВМ): СМ 1, 2,3,4, 1400, 1700 и др.

В настоящее время семейство мини-ЭВМ PDP-11 включает большое число моделей — от VAX-11 до VAX-3600; мощные модели мини-ЭВМ класса 8000 (VAX-8250, 8820); супермини-ЭВМ класса 9000 (VAX-9410, 9430) и др.

Модели VAX обладают широким диапазоном характеристик:

• количество процессоров — от 1 до 16;

• производительность — от 1 до 600 MIPS;

• емкость основной памяти — от 4 Мбайт до 2 Гбайт;

• емкость дисковой памяти — от 2 до 300 Гбайт;

• число каналов ввода-вывода — до 32.

Иными словами, мини-ЭВМ VAX полностью перекрывают весь диапазон характерис­тик этого класса компьютеров и в подклассе супермини стирают грань с мэйнфреймами.

Среди прочих мини-ЭВМ следует отметить:

• однопроцессорные: IBM 4381, HP 9000;

• многопроцессорные: Wang VS 7320, AT&T 3В 4000;

• супермини-ЭВМ HS 4000, по характеристикам не уступающая мэйнфреймам.

 

 

 

К содержанию

ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

 

Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должен иметь следующие характеристики:

• малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального поку­пателя;

• автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

• гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным примене­ниям в сфере управления, науки, образования, в быту;

• "дружественность" операционной системы и прочего программного обеспечения, обу­словливающую возможность работы с ней пользователя без специальной профессио­нальной подготовки;

• высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

Среди зарубежных ПК (табл. 5.2) следует отметить компьютеры американской фирмы IBM: IBM PC/XT, IBM PC/AT на микропроцессорах 80286 (16-разрядные), IBM PS/2 8030 -PS/2 8080 (PS — Personal System), все PS, кроме PS/2 8080, — 16-разрядные, PS/2 8080 — 32-разрядная, IBM PC на МП 80386 и 80486 (32-разрядные), IBM PC на МП Pentium и Pen­tium Pro (64-разрядные).

Широко известны персональные компьютеры, выпускаемые американскими фирмами: Compaq Computer, Apple (Macintosh), Hewlett Packard, Dell, DEC, а также фирмами Великоб­ритании: Spectrum, Amstrad; Франции: Micral; Италии: Olivetty; Японии: Toshiba, Panasonic и Partner.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьюте­ры клона (архитектуры определенного направления) IBM, первые модели которых появи­лись в 1981г. Существенно им уступают по популярности персональные компьютеры клона DEC (Digital Equipment Corporation), в частности широкоизвестные ПК Macintosh фирмы Apple, занимающие по распространимости 2-е место.

В начале 90-х гг. мировой парк компьютеров составлял примерно 150 млн. шт., из них около 90% — это персональные компьютеры, в частности профессиональных ПК типа IBM PC более 100 млн. шт. (около 75% всех ПК); профессиональных ПК типа DEC около 5 млн. тт.

За рубежом самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IBM PC с микропроцессорами Pentium и Pentium Pro.

 

Примечание. Производство ПК с МП 80486 и ниже практически уже прекра­щено.

 

Отечественная промышленность (страны СНГ) выпускала DEC-совместимые (диало­говые вычислительные комплексы ДВК-1 — ДВК-4 на основе Электроники МС-1201, Элек­троники 85, Электроники 32 и др.) и IBM PC-совместимые (ЕС 1840 — ЕС 1842, ЕС 1845, ЕС1849, ЕС1861, Искра 1030, Искра 4816, Нейрон И9.66 и др.) компьютеры. Остальные типы отечественных ПК (Агат, Микроша, Спектр, Орбита, БК и др.) существенно уступают по своим характеристикам вышеназванным. Причем если еще лет 8-10 назад мы ориенти­ровались в основном на DEC-совместимые ПК, то сейчас подавляющее большинство отече­ственных персональных компьютеров собирается из импортных комплектующих и относится к IBM PC-совместимым.

 

Таблица 5.2. Усредненные характеристики современных ПК IBM PC

Параметр	Тип микропроцессора
80386 SX	80386 DX	80486 SX	80486 DX	Pentium	Pentium Pro
Тактовая частота, МГц	25-40	33-40	33-80	50-100	60-150	100-200
Разрядность, бит
Объем ОЗУ, Мбайт	1;2;4	2; 4; 8	2; 4; 8	4; 6; 8	4; 8; 16	8; 16; 32
Объем КЭШ-памяти, Кбайт	Нет	64; 128	128; 256	256; 512	512; 1024	512; 1024; 2048
Емкость НЖМД, Мбайт
Видеоадаптер VGA/SVGA, %	30/70	24/76	10/90	0/100	0/100	0/100
Наличие сопроцессора, %

 

Персональные компьютеры можно классифицировать по ряду признаков.

По поколениям персональные компьютеры делятся следующим образом:

• ПК 1-го поколения — используют 8-битные микропроцессоры;

• ПК 2-го поколения — используют 16-битные микропроцессоры;

• ПК 3-го поколения — используют 32-битные микропроцессоры;

• ПК 4-го поколения — используют 64-битные микропроцессоры.

Классификация ПК по конструктивным особенностям показана на рис. 5.6.

 

Рис. 5.6. Классификация персональных компьютеров по конструктивным особенностям

 

 

К содержанию

СУПЕРЭВМ

 

К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с бы­стродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду.

Типовая модель суперЭВМ 2000 г., по прогнозу, будет иметь следующие характе­ристики:

• высокопараллельная многопроцессорная вычислительная система с быстродействием примерно 100 000 MFLOPS;

• емкость: оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1-10 Тбайт (1 Тбайт = 1000 Гбайт);

• разрядность 64; 128 бит.

Фирма Cray Research намерена к 2000 г. создать суперЭВМ производительностью 1 TFLOPS = 1 000 000 MFLOPS.

Создать такую высокопроизводительную ЭВМ по современной технологии на одном микропроцессоре не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленного конеч­ным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с), ибо время распространения сигнала на расстояние несколько миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100 млрд. оп/с становится соизмеримым с временем вы­полнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем (МП В С).

Высокопараллельные МПВС имеют несколько разновидностей:

• магистральные (конвейерные) МПВС, в которых процессоры одновременно выполняют разные операции над последовательным потоком обрабатываемых дан­ных; по принятой классификации такие МПВС относятся к системам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (МКОД или MISD — Multiple Instruction Single Data);

• векторные МПВС, в которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными — однократный поток команд с многократным потоком данных (ОКМД или SIMD — Single Instruction Multiple Data);

• матричные МПВС, в которых МП одновременно выполняют разные операции над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных — мно­гократный поток команд с многократным потоком данных (МКМД или MIMD — Multiple Instruction Multiple Data).

Условные структуры однопроцессорной (SISD — Single Instruction Single Data) и на­званных многопроцессорных вычислительных систем показаны на рис. 5.7.

В суперЭВМ используются все три варианта архитектуры МПВС:

• структура MIMD в классическом ее варианте (например, в суперкомпьютере BSP фирмы Burroughs);

• параллельно-конвейерная модификация, иначе, MMISD, т.е. многопроцессорная (Mul­tiple) MISD-архитектура (например, в суперкомпьютере "Эльбрус 3");

• параллельно-векторная модификация, иначе, MSIMD, т.е. многопроцессорная SIMD-архитектура (например, в суперкомпьютере Cray 2).

Наибольшую эффективность показала MSIMD-архитектура, поэтому в современных суперЭВМ чаще всего используется именно она (суперкомпьютеры фирм Cray, Fujitsu, NEC, Hitachi и др.).

Первая суперЭВМ была задумана в 1960 г. и создана в 1972 г. (машина ILLIAC IV с производительностью 20 MFLOPS), а начиная с 1974 г. лидерство в разработке суперЭВМ захватила фирма Cray Research, выпустившая ЭВМ Cray 1 производительностью 160 MFLOPS и объемом оперативной памяти 64 Мбайта, а в 1984 г. — ЭВМ Cray 2, в пол­ной мере реализовавшую архитектуру MSIMD и ознаменовавшую появление нового поко­ления суперЭВМ. Производительность Cray 2 — 2000 MFLOPS, объем оперативной памяти — 2 Гбайта. Классическое соотношение, ибо критерий сбалансированности ресур­сов ЭВМ — каждому MFLOPS производительности процессора должно соответствовать не менее 1 Мбайта оперативной памяти.

В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ (в 1991 г. — 900 шт.), начиная от простеньких офисных Cray EL до мощных Cray 3, Cray 4, Cray Y-MP C90 фирмы Cray Research, Cyber 205 фирмы Control Data, SX-3 и SX-X фирмы NEC, VP 2000 фирмы Fujitsu (Япония), VPP 500 фирмы Siemens (ФРГ) и др., производительнос­тью несколько десятков тысяч MFLOPS; среди лучших суперЭВМ можно отметить и оте­чественные суперкомпьютеры.

Рис. 5.7. Условные структуры вычислительных систем:

а — SISD (однопроцессорная); б — MISD (конвейерная);

в — SIMD (векторная); г — MIMD (матричная)

 

В сфере суперЭВМ Россия, пожалуй, впервые представила собственные оригинальные модели ЭВМ. Все остальные: и ПК, и малые, и универсальные ЭВМ, за редким исключени­ем (например, ЭВМ Рута ПО), на базе отечественной технологии копировали зарубежные разработки (в первую очередь разработки фирм США).

В СССР, а позднее в России была разработана и реализуется (сейчас, правда, почти за­морожена) государственная программа разработки суперкомпьютеров. По этой программе были разработаны и частично выпущены такие суперЭВМ, как повторяющая архитектуру Cray Электроника СС БИС; оригинальные разработки: ЕС1191, 1195, 1191.01, 1191.10, Эльбрус 1, 2, 3, ЗБ. Разработка ЕС1191 с производительностью 1200 MFLOPS из-за нехват­ки средств заморожена; офисные варианты ЕС 1195 и ЕС 1191.01 имеют производительность соответственно 50 и 500 MFLOPS; идет разработка ЕС 1191.10 с ожидаемой производитель­ностью 2000 MFLOPS.

 

К содержанию

СЕРВЕРЫ

 

Особую интенсивно развивающуюся группу ЭВМ образуют многопользовательские ком­пьютеры, используемые в вычислительных сетях, — серверы. Серверы обычно относят к микроЭВМ, но по своим характеристикам мощные серверы скорее можно отнести к малым ЭВМ и даже к мэйнфреймам, а суперсерверы приближаются к суперЭВМ.

 

Пример 5.1. Сервер Marshall-NP на базе МП Pentium-100 имеет основную память до 512 Мбайт, дисковую память — до 3 Гбайт. Суперсервер CRAY 6400 имеет 64 про­цессора, основную память до 16 Гбайт, дисковую память 2000 Гбайт, 64 канала ввода-вывода.

 

Сервер — выделенный для обработки запросов от всех станций вычислительной сети компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам (вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и др.) и распределяющий эти ресурсы. Такой универсальный сервер часто называют серве­ром приложений.

Серверы в сети часто специализируются. Специализированные серверы используются для устранения наиболее "узких" мест в работе сети: создание и управление базами данных и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управление многопользовательскими терминалами (принтеры, плот­теры) и др.

Файл-сервер (File Server) используется для работы с файлами данных, имеет объ­емные дисковые запоминающие устройства, часто на отказоустойчивых дисковых массивах RAID емкостью до 1 Тбайта.

Архивационный сервер (сервер резервного копирования, Storage Express Sys­tem) служит для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях, ис­пользует накопители на магнитной ленте (стриммеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт; обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование со сжатием ин­формации от серверов и рабочих станций по сценарию, заданному администратором сети (естественно, с составлением каталога архива).

Факс-сервер (Net SatisFaxion) — выделенная рабочая станция для организации эффективной многоадресной факсимильной связи с несколькими факсмодемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе переда­чи, с системой хранения электронных факсов.

Почтовый сервер (Mail Server) — то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.

Сервер печати (Print Server, Net Port) предназначен для эффективного использо­вания системных принтеров.

Сервер телеконференций имеет систему автоматической обработки видеоизображений и др.

К содержанию

ПЕРЕНОСНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

 

Переносные компьютеры — быстроразвивающийся подкласс персональных компьютеров. По прогнозу специалистов, в 1998 г. более 50% пользователей будут исполь­зовать именно переносные машины, а к 2000 г. этот процент возрастет до 81.

Большинство переносных компьютеров имеют автономное питание от аккумуляторов, но могут подключаться и к сети.

В качестве видеомониторов у них применяются плоские с видеопроектором жидко­кристаллические дисплеи, реже — люминесцентные для презентаций или газоразрядные.

Жидкокристаллические дисплеи (LCD — Liquid Crystal Display) бывают с активной и пассивной матрицами.

В пассивной матрице каждый элемент экрана (пиксель — picture element) выбирается на пересечении координатных управляющих прозрачных проводов, а в активной — для каждого элемента экрана есть свой управляющий провод.

Дисплей с активной матрицей более сложный и дорогой, но обеспечивает лучшее ка­чество: большие динамичность, разрешающую способность, контрастность и яркость изо­бражения.

Наряду с монохромными в последнее время широко используются и цветные дисплеи. У цветных дисплеев каждый пиксель состоит из 3 - 4 отдельных подпикселей, покрытых тонкими светофильтрами разных цветов. Разрешающая способность большинства жидко­кристаллических дисплеев не превосходит 640x480 пикселей.

Наращивание аппаратных средств у многих переносных компьютеров выполняется подключением плат специальной конструкции, так называемых PCMCIA-карт (специфика­ция Personal Computer Memory Card International Association, первоначально ориентирован­ная лишь на платы памяти). Большинство PCMCIA-карт поддерживают технологию Plug and Play, не требующую при установке дополнительной платы выключения ПК или какой-либо его дополнительной настройки.

Наряду с платами ОЗУ используются более интенсивно платы ПЗУ и Flash-памяти, последние у миниатюрных ПК часто применяются вместо дисковой памяти.

Клавиатура чаще всего чуть укороченная: 84-86 клавиш (вместо 101 у настольных ПК), но может иметься разъем для подключения и полной клавиатуры; у некоторых моде­лей клавиатура раскладная. У миниатюрных компьютеров клавиатура бывает так мала, что для нажатия клавиш используется специальная указочка.

В качестве манипулятора (устройства указания) обычно используется не мышь, а трек­бол, трекпойнт или трекпад.

Трекбол (Track Ball) — пластмассовый шар диаметром 15-20 мм, вращающийся по любому направлению (напоминающий стационарно укрепленную перевернутую мышь).

Трекпойнт (Track Point) — специальная гибкая клавиша на клавиатуре типа лас­тика, прогиб которой в нужном направлении перемещает курсор на экране дисплея.

Трекпад (Track Pad или Touch Pad) — небольшой планшет, размещенный на блоке клавиатуры и содержащий под тонкой пленкой сеть проводников, воспринимающих при легком нажиме направление перемещения нажимающего объекта, например пальца. Приня­тый сигнал используется для управления курсором.

Применяются в переносных компьютерах и сенсорные э краны, в которых при­косновение к их поверхности обусловливает перемещение курсора в место прикосновения или выбор процедуры по меню, выведенному на экран.

Переносные компьютеры весьма разнообразны: от громоздких и тяжелых (до 15 кг) портативных рабочих станций до миниатюрных электронных записных книжек массой около 100 г. Рассмотрим кратко некоторые типы переносных ПК и приведем их характерис­тики (табл. 5.3).

 

Таблица 5.3. Сравнительные характеристики переносных компьютеров

 

Параметр	Nomadic	Lap Top	Note Book	Palm Top	PDA	Organizer
Процессор	Pentium, RISC	Pentium Pro, Pentium	486 SXL, Pentium	Casio, NEC и др.	ARM, NEC и др.
Масса, кг	До 1,5	5-10	До 1,5	До 0,3	0,25-0,5	До 0,2
Габариты, см	40x30x20	35x25x10	25x15x6	15x8x2,5	20x10x3	15x8x2,5
ОЗУ/ПЗУ, Мбайт	До 64	До 64	До 12	2/4	2/4	0,5
НЖМД,Гбайт, не более			0,5	-	-	-
Flash, Мбайт	-	-
CD-ROM (может быть)	Да	Да	Да	Нет	Нет	Нет
Диагональ экрана, см	До 50	До 40	До 26	До 10	До 25	До 10
Разрешение, пикселей, не более	1024x760	640x480	800x600	640x480	640x480	320x200
Клавиатура (тип)	Стандартная	Стандартная и укороченная	Портативная	Портативная	Портативная и перо	Портативная
Манипулятор (тип)	Мышь, трекбол	Трекбол, трекпойнт, трекпад	Трекбол, трекпойнт, трекпад	Трекпойнт, трекпад	Трекпойнт, трекпад	Трекпойнт, трекпад

 

Портативные рабочие станции —наиболее мощные и крупные перенос­ные ПК. Они оформляются часто в виде чемодана и носят жаргонное название Nomadic — кочевник. Их характеристики аналогичны характеристикам стационарных ПК - рабочих станций: мощные микропроцессоры, часто типа RISC, с тактовой частотой до 300 МГц, опе­ративная память емкостью до 64 Мбайт, гигабайтные дисковые накопители, быстродейст­вующие интерфейсы и мощные видеоадаптеры с видеопамятью до 4 Мбайт.

По существу, это обычные рабочие станции, питающиеся от сети, но конструктивно оформленные в корпусе, удобном для переноса, и имеющие, как и все переносные ПК, плоский жидкокристаллический видеомонитор класса не выше VGA. Nomadic обычно имеют модемы и могут оперативно подключаться к каналам связи для работы в вычисли­тельной сети.

Этот тип переносных компьютеров может эффективно использоваться для выездных презентаций, особенно при наличии средств мультимедиа, но может с успехом применяться и в стационарном варианте, позволяя экономить место на рабочем столе.

Портативные (наколенные) компьютеры типа "Lap Top" оформляют­ся в виде небольших чемоданчиков размером с "дипломат", их масса обычно в пределах 5 - 10 кг. Аппаратное и программное обеспечение позволяет им успешно конкурировать с лучшими стационарными ПК. В современных Lap Top часто используются микропроцессо­ры Pentium, Pentium Pro с большой тактовой частотой (до 200 МГц); оперативная память до 64 Мбайт; накопитель на жестком диске емкостью до 1200 Мбайт, часто съемный; возмож­но использование CD-ROM и другого мультимедийного обеспечения.

Компьютеры-блокноты (Note Book и Sub Note Book, их называют также и Omni Book — "вездесущие") выполняют все функции настольных ПК. Конструктивно они оформлены в виде миниатюрного чемоданчика (иногда со съемной крышкой) размером с небольшую книгу. По своим характеристикам во многом совпадают с Lap Top, отличаясь от них лишь размерами и несколько меньшими объемами оперативной и дисковой памяти (дисковод "флоппи" и винчестер часто внешние). Вместо винчестера некоторые модели, особенно среди Sub Note Book (уменьшенный вариант Note Book), имеют энергонезависи­мую Flash-память емкостью 10-20 Мбайт.

Многие модели компьютеров-блокнотов имеют модемы для подключения к каналу связи и соответственно к вычислительной сети. Некоторые из них для дистанционного бес­проводного обмена информацией с другими компьютерами оборудованы радиомодемами и оптоэлектронными инфракрасными портами. Последние обеспечивают межкомпьютерную связь на расстоянии нескольких десятков метров и в пределах прямой видимости. Возмож­ность связи индицируется появлением на экране компьютера специальной пиктограммы. Имеют жидкокристаллические монохромные и цветные дисплеи небольшого размера. Кла­виатура всегда укороченная, манипуляторы типа Track Point и Track Pad. Наращивание ре­сурсов выполняется картами PCMCIA.

Питание Note Book осуществляется от портативных аккумуляторов, обеспечивающих автономную работу в течение 3 - 4 ч (а в случае использования ионолитиевых аккумулято­ров и до 12 ч).

Лидерами среди Note Book, по-видимому, являются модели IBM ThinkPad, опреде­ляющие стандарт среди этого подкласса ПК. Но имеются выдающиеся представители Note Book и у многих других фирм: Toshiba, Compaq, Hewlett Packard и др.

 

Пример 5.2. Note Book фирмы Compaq LTE 5000 имеет МП Pentium и модульную, легко модифицируемую структуру с возможностью расширения ОЗУ до 72 Мбайт, дисковую память — до 5,4 Гбайта и локальную шину PCI, питание от двух аккумуля­торов, обеспечивающее автономную работу до 16 ч.

 

По существу, имея под рукой Note Book, вы имеете всегда и на своем рабочем месте, и дома, и в дороге современный офисный компьютер, что для бизнесмена является уже не роскошью, а необходимостью.

 

Примечание. Сейчас количество Note Book в США превысило 10 млн. шт.

 

Карманные компьютеры (Palm Top, что значит "наладонные") имеют массу около 300 г; типичные размеры в сложенном состоянии 150x80x25 мм. Это полноправные персональные компьютеры, имеющие микропроцессор, оперативную и постоянную память, обычно монохромный жидкокристаллический дисплей, портативную клавиатуру, порт-разъем для подключения в целях обмена информацией к стационарному ПК.

Электронные секретари (PDA — Personal Digital Assistent, иногда их назы­вают Hand Help — ручной помощник) имеют формат карманного компьютера (массой не более 0,5 кг), но более широкие функциональные возможности, нежели Palm Top (в част­ности: аппаратное и встроенное программное обеспечение, ориентированное на организа­цию электронных справочников, хранящих имена, адреса и номера телефонов, информацию о распорядке дня и встречах, списки текущих дел, записи расходов и т.п.), встроенные текстовые, а иногда и графические редакторы, электронные таблицы.

Большинство PDA имеют модемы и могут обмениваться информацией с другими ПК, а при подключении к вычислительной сети могут получать и отправлять электронную почту и факсы. Некоторые из них имеют даже автоматические номеронабиратели. Новей­шие модели PDA для дистанционного беспроводного обмена информацией с другими ком­пьютерами оборудованы радиомодемами и инфракрасными портами.

Ручной ввод информации возможен с клавиатуры (клавиатура QWERTY у моделей HP 100LX, Casio Boss, Psion Series), у некоторых моделей (Newton Message Pad, Dyna Pad, Versa Pad и др.) имеется "перьевой" ввод: сенсорный экран, указка (перо) и экранная эмуляция клавиатуры (указкой можно "нажимать" клавиши на экране), у некоторых моделей (Sharp Wizard) имеется гибридный ввод: с клавиатуры, для выбора пунктов меню и некоторых ру­кописных записей — перьевой ввод.

Электронные секретари обычно имеют небольшой жидкокристаллический дисплей (иногда размещенный в съемной крышке компьютера) и возможность наращивания ресур­сов по спецификации PCMCIA. PDA, пожалуй, самый быстроразвивающийся вид портатив­ных компьютеров: по оценке специалистов, в 1996 г. парк PDA только в США превысит 10 млн. шт.

Электронные записные книжки (organizer — органайзеры) относятся к "легчайшей категории" портативных компьютеров (к этой категории кроме них относятся калькуляторы, электронные переводчики и др.); масса их не превышает 200 г. Органайзеры пользователем не программируются, но содержат вместительную память, в которую можно записать необходимую информацию и отредактировать ее с помощью встроенного тексто­вого редактора; в памяти можно хранить деловые письма, тексты соглашений, контрактов, распорядок дня и деловых встреч. В органайзер встроен внутренний таймер, который напо­минает звуком о деле в заданное время. Есть защита информации от несанкционированного доступа, обычно по паролю.

Есть разъем для подключения к компьютеру, небольшой монохромный жидкокристал­лический дисплей. Благодаря низкому потреблению мощности питание от аккумулятора обеспечивает без подзарядки хранение информации до 5 лет. К сожалению, большинство органайзеров не русифицированы, а программную русификацию сделать невозможно.

 

 

К содержанию