На что ориентированы перспективные компьютерные системы

Обновлено: 02.07.2024

Описание слайда:

Выполнил:
Скрынник Алексей
Факультет Автоматики и Вычислительной Техники
группа: АБ-220
НГТУ
2002
цель реферата: сделать краткий экскурс по основным типам современных компьютеров и перспективам развития
Презентация к реферату по концептуальным основам информатики

Описание слайда:

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1.История компьютера
2.Основные типы современных компьютеров
2.1.Персональные компьютеры
2.1.1.Фирмы производители персональных компьютеров
2.1.2.Процессоры современных компьютеров.
2.1.3.Структура персонального компьютера
2.2.Классы мобильных компьютеров
2.3.X-терминалы
2.4.Серверы
2.5.Мейнфреймы
2.6.Общие требования, предъявляемые к современным компьютерам
2.6.1.Отношение стоимость/производительность
2.6.2.Надежность и отказоустойчивость
2.6.3.Масштабируемость
3.Перспективы развития компьютеров.
3.1.Оптические компьютеры
3.2.Квантовый компьютер
3.3.Нейрокомпьютер
Заключение
Список использованной литературы.

Описание слайда:

Введение
В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения является одной из наиболее важных сфер экономики развитых и развивающихся стран. Причины стремительного роста индустрии персональных компьютеров:
·невысокая стоимость;
·сравнительная выгодность для многих деловых применений;
·простота использования;
·возможность индивидуального взаимодействия с компьютеров без посредников и ограничений;
·высокие возможности по переработке, хранению и выдаче информации;
·высокая надежность, простота ремонта и эксплуатации;
·возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров;
·наличие программного обеспечения, охватывающего практически все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения.
Мощность компьютеров постоянно увеличивается, а область их применения постоянно расширяется. Компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет миллионам людей легко обмениваться информацией с компьютерами, находящимися в любой точке земного шара.

Но настанет предел развития существующего типа компьютеров и будут необходимы принципиально новые схемы построения, и разработки в этом направлении ведутся уже сегодня.

Описание слайда:

1.История компьютеров
В древности появилось простейшее счётное устройство-абак.
В 17 веке изобретена логарифмическая линейка
В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьми зарядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шарль де Кольмар создал арифмометр
Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены ещё в 1833 английским математиком Чарльзом Бэббиджом.
Бэббидж пришел к выводу – вычислительная машина должна иметь:
устройство для хранения чисел, а также указаний (команд) машине;
в машине должен быть специальный вычислительный блок – процессор;
для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты-листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий;
В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счётную машину
В феврале 1944 на одном из предприятий Ай-Би-Эм в сотрудничестве с учёными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1». (первое поколение)
В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC
В 50-х годах появление транзисторов, и компьютеров второго поколения
В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы),в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. (третье поколение)
В 1970 компании INTEL создала первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. (четвёртое поколение)

Описание слайда:

Персональные компьютеры.
Мобильные компьютер
X-терминалы
Серверы
Мейнфреймы

2.Основные типы современных компьютеров.

Описание слайда:

Фирмы производители персональных компьютеров.
основана в 1911 г.
основана в 1977 г.
Компьютеры IBM
Основаны в основном на процессорах INTEL
Macintosh
дата создания 24 января 1984

Описание слайда:

AMD
основана в июне 1968 г.
основана в 1969
1982 создан процессор 268
1993 Intel представила процессор Pentium
1997 Intel представила процессор Pentium II
1998 представлен Celeron
Pentium II Xeon для серверов
Pentium III
Pentium IV
в июне 2000 представлен процессор AMD К7 Athlon выпускается с тактовыми частотами от 650 МГц до 1 ГГц и выше.
Процессор AMD Duron с тактовыми частотами 750, 700, 650 и 600 МГц.

Процессоры AMD седьмого поколения весьма чувствительны к перегреву и требуют качественного охлаждения.

Фирмы производители процессоров персональных компьютеров.

Описание слайда:

2.1.2.Структура персонального компьютера
Примечание. Здесь и далее организация ПК рассматривается применительно к самым распространенным в настоящее время IBM PC-подобным компьютерам.

Описание слайда:

2.2.Классы мобильных компьютеров

Ноутбуки
Саб-ноутбуки
Карманные Персональные Компьютеры (PDA)
Основные преимущества ноутбуков по сравнению с обычными PC
практически полное отсутствие проводов;
минимальное место на рабочем столе;
абсолютная бесшумность работы;
свобода выбора места работы: будь то обычный стол, диван или журнальный столик;
удобство в управлении: все кнопки и регуляторы всегда под рукой;
нет вредного излучения от монитора

Саб-ноутбуки (дословно с англ. - "под-ноутбуки", "ноутбуки, стоящие на ступень ниже") - это устройства, не отличающиеся от своих родственников по возможностям, но опять-таки отличающиеся по размерам и весу. Они часто напоминают своими размерами крупную барсетку, а их вес обычно не превышает 2 килограмма.
КПК делятся на два класса HPC (Handheld Personal Computer) и PPC (Pocket Personal Computer)
Ручные ПК бывают клавиатурные и безклавиатурные.

Описание слайда:

Типовой X-терминал включает следующие элементы:
· Экран высокого разрешения - обычно размером от 14 до 21 дюйма по диагонали;
· Микропроцессор на базе Motorola 68xxx или RISC-процессор типа Intel i960, MIPS R3000 или AMD29000;
· Отдельный графический сопроцессор в дополнение к основному процессору, поддерживающий двухпроцессорную архитектуру, которая обеспечивает более быстрое рисование на экране и прокручивание экрана;
· Базовые системные программы, на которых работает система X-Windows и выполняются сетевые протоколы;
· Программное обеспечение сервера X11;
· Переменный объем локальной памяти для дисплея, сетевого интерфейса, поддерживающего TCP/IP и другие сетевые протоколы.
·Порты для подключения клавиатуры и мыши.

X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII- терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощь.

Описание слайда:

Существует несколько типов серверов, ориентированных на разные применения:
файл-сервер,
сервер базы данных,
принт-сервер,
вычислительный сервер,
сервер приложений.
Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).
Современные суперсерверы характеризуются:
наличием двух или более центральных процессоров;
многоуровневой шинной архитектурой, в которой запатентованная высокоскоростная системная шина связывает между собой несколько процессоров и оперативную память, а также множество стандартных шин ввода/вывода, размещенных в том же корпусе;
поддержкой технологии дисковых массивов RAID;
поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает выделение процессоров для выполнения конкретных задач.

Описание слайда:

Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ". Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью).

Производители: компьютерные компании IBM, Amdahl, ICL, Siemens Nixdorf
Главным недостатком мейнфреймов в настоящее время остается относительно низкое соотношение производительность/стоимость. Однако фирмами-поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия по улучшению этого показателя.

Описание слайда:

2.6.Общие требования, предъявляемые к современным компьютерам

Надежность и отказоустойчивость
Разработчики находят баланс между стоимостными параметрами и производительностью
Для сравнения различных компьютеров между собой обычно используются стандартные методики измерения производительности.
Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения.
Масштабируемость
Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы.

Описание слайда:

3.Перспективы развития компьютеров.

Нейрокомпьютер
Квантовый компьютер
Оптические компьютеры

Описание слайда:

3.1.Оптические компьютеры
В основе работы различных компонентов оптического компьютера (трансфазаторы-оптические транзисторы, триггеры, ячейки памяти, носители информации) лежит явление оптической бистабильности.
Оптическая бистабильность - это одно из проявлений взаимодействия света с веществом в нелинейных системах с обратной связью, при котором определенной интенсивности и поляризации падающего на вещество излучения соответствуют два (аналог 0 и 1 в полупроводниковых системах) возможных стационарных состояния световой волны, прошедшей через вещество, отличающихся амплитудой и (или) параметрами поляризации.
применение оптического излучения в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами, а именно:
световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;
световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении до нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;
скорость распространения светового сигнала выше скорости электрического;
взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы (по сравнению с электронными системами) в организации связи и создании параллельных архитектур.

Весь набор полностью оптических логических устройств для синтеза более сложных блоков оптических компьютеров реализуется на основе пассивных нелинейных резонаторов-интерферометров.
создание большего количества параллельных архитектур, по сравнению с полупроводниковыми компьютерами, является основным достоинством оптических компьютеров, оно позволяет преодолеть ограничения по быстродействию и параллельной обработке информации, свойственные современным ЭВМ.

Описание слайда:

Новая технология открывает такие перспективы, от которых просто захватывает дух: для нового компьютера будет достаточно всего 50 атомов, и он будет мощнее всех нынешних компьютеров нашей планеты.

Отдельный атом ведет себя внешне вполне пристойно. Например, при соответствующем возбуждении он переходит на более высокий энергетический уровень. Если новое его состояние считать за 1, а состояние низкого энергетического уровня за 0, мы получим атомарный эквивалент минимальной единицы информации обычного компьютера. Однако не все так просто: если бит означает строго определенное значение (или 1, или 0), то атом создает так называемый «квантовый бит» (или q-бит). Свое состояние q-бит выдает лишь в том случае, если его спрашивают извне.
Чтобы попытаться реализовать идею квантового компьютера хотя бы в масштабах лаборатории, атомы магния помещаются в вакуумный цилиндр и затем подвергаются ионизации с помощью лазерной пушки. При этом мощный световой луч выбивает электрон из электронной оболочки атома, а получивший вследствие этого положительный заряд атом (ион) улавливается с помощью ионной ловушки. Такая ловушка состоит из трубок, согнутых в кольцо, которые снабжены мощными электромагнитами.
Но сами по себе соединенные атомы — это еще не квантовый компьютер. Ведь без ввода и вывода информации ничего не будет. Для этих целей используют все тот же лазер. Благодаря использованию лазера определенной энергии «отловленные» ионы возбуждаются поодиночке и так же целенаправленно возвращаются на более низкий энергический уровень. Таким образом, программы для квантового компьютера реализуются не в машинном языке, как в обычном ПК, а в импульсах лазерного излучения.

Описание слайда:

3.2.Квантовый компьютер
Для того чтобы практически реализовать квантовый компьютер, существуют несколько важных правил, которые в 1996 г. привел Дивиченцо (D.P. Divincenzo). Без их выполнения не может быть построена ни одна квантовая система.
1. Точно известное число частиц системы.
2. Возможность приведения системы в точно известное начальное состояние.
3. Высокая степень изоляции от внешней среды.
4. Умение менять состояние системы согласно заданной последовательности элементарных преобразований.

Описание слайда:

3.3.Нейрокомпьютер
Компьютеры не умеют думать, как живые существа, и в этом безнадёжно проигрывают мозгу.
физики всерьез задумались над тем, как соединить компьютер в единую сеть с нейронами головного мозга животных.
Работать эта система должна примерно так: серое вещество мозга животного получает задачу, решает ее, а компьютер представляет полученный результат в «удобочитаемом» виде.
Предпосылкой успешной работы всей системы является обмен электрическими, сигналами между клетками и микросхемами. Коммуникация между электронной и биологической системами должна протекать без всяких проблем.
Передача электрических импульсов в кремнии осуществляется с помощью электронов, а в нейронах же существует ионная проводимость. Таким образом, эти две системы в принципе несовместимы. При непосредственном контакте электроны повреждают клетки, а ионы вызывают коррозию чипа
Поэтому прямой контакт между нейроном и кремнием недопустим. Он предотвращается тонкой пленкой из оксида кремния. Информация передается не прямым обменом зарядами, а через электрическое поле между двумя «устройствами».

Описание слайда:

3.3.Нейрокомпьютер
Нейроны улитки служат рабочим материалом для создания нейрочипа
Фундаментальным можно считать опыт с двумя нейронами, сросшимися на чипе. Одна из клеток искусственно возбуждалась, получая от чипа электрический импульс, а затем передавала через синапс этот импульс другой клетке. Возбуждение второго нейрона регистрировалось опять с помощью чипа. Этот опыт демонстрирует возможность создания нейронных сетей с использованием нервных клеток и микросхем.
Срок жизни нейрочипа определяется в большинстве случаев работоспособностью его электронной системы. Нейроны, в свою очередь, могут оставаться работоспособными сколь угодно долго, но они в процессе своего роста попросту могут разрушить чип. Примерно так корни растущего дерева взламывают асфальтовое покрытие.
Структуры, имеющие свойства мозга и нервной системы, имеют ряд особенностей, которые сильно помогают при решении сложных задач:
Параллельность обработки информации.
Способность к обучению.
Способность к автоматической классификации.
Высокая надежность.
Ассоциативность.
Нейрокомпьютеры - это совершенно новый тип вычислительной техники, которые строится на базе нейрочипов, и они функционально ориентированы на конкретный алгоритм, на решение конкретной задачи.

Описание слайда:

Заключение
Так на какой же основе будет построена вычислительная система будущего?
В данной работе рассматривались
основные типы современных компьютеров, а также фирмы производители;
квантовые компьютеры, которые построены на основе явлений, возникающих в квантовой физике и дающих мощный вычислительный агрегат при решении задач сложных вычислений;
нейрокомпьютеры и оптические компьютеры, которые построены на различной теоретической базе, но схожи в том, что и те и другие занимаются обработкой информации.
Для того чтобы создать мощную систему обработки информации, пришлось разработать гибридную систему, т. е. имеющую свойства как оптических, так и нейронных компьютеров. Можно предположить, что объединение квантовых и нейроно-оптических компьютеров даст миру самую мощную гибридную вычислительную систему. Такую систему от обычной будут отличать огромная производительность (за счет параллелизма) и возможность эффективной обработки и управления сенсорной информацией. Но это лишь предположение, которое никакими фактическими доказательствами в настоящее время не подкреплено.
Но технология создания вычислительных систем не стоит на месте, и в ближайшем будущем на рынке возможно появление новых вычислительных систем.

Описание слайда:

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

инфракрасные каналы в пределах прямой видимости;
телевизионные каналы;
беспроводная технология высокоскоростной цифровой связи на частоте 10 МГц.

Это позволит строить системы сверхскоростных информационных магистралей, связывающих воедино все существующие системы. При обеспечении практически неограниченной пропускной способности передачи информации в перспективе разработка и использование медиасерверов, способных хранить и предоставлять информацию в реальном режиме времени по множеству одновременно приходящих запросов.
Очеловечивание компьютера будет продолжаться, несмотря ни на что. На очереди — управление голосом — голосовой интерфейс и трехмерный интерфейс, а также программы распознавания рукописных текстов, то есть информацию в компьютер можно вводить «от руки» (посредством светового пера либо специальных программ распознавания рукописей). Это, надо думать, требует еще больших ресурсов от аппаратных средств, однако и техника не стоит на месте — намечается замена в процессорах потока электронов потоком фотонов (частиц света), это даст еще большее увеличение мощности и быстродействия работы компьютеров.
Сферы применения ЭВМ все расширяются, и каждая из них обусловливает новую специфическую тенденцию развития компьютерной техники. В перспективе все вычислительные комплексы и системы от суперЭВМ до персонального компьютера будут составляющими единой компьютерной сети. При такой сложной распределенной структуре должна быть обеспечена практически неограниченная пропускная способность и скорость передачи информации.
Разрабатываются и нецифровые компьютеры — нейрокомпьютеры, где информация анализируется не в цифрах, а в логике нервных окончаний. В природе такие функции выполняет мозг человека, который состоит из более чем 10 млрд. нервных клеток- нейронов. Моделирование нейронов и лежит в основе нейрокомпьютеров, разработка которых уже ведется. Нейрокомпьютеры обладают принципиально новым свойством — возможностью самообучения в ходе решения задач. По своей сути нейрокомпьютер является имитацией человеческой нейронной сети (нейрон — основная элементарная ячейка мозга человека). Нейрон взаимодействует с другим нейроном, посылая ему электрический сигнал — нервный импульс. Каждый нейрон связан примерно с 10000 нейронами. По такому же принципу строится память компьютера, где сначала формируется требуемый массив ячеек, а межсоединения осуществляются практически без искажений оптическим образом — в оптическом тракте системы. Магнитооптические управляемые устройства уже сегодня позволяют сформировать массив бинарной информации из 10 4 ячеек, причем скорость обработки его по алгоритму нейронной сети на несколько порядков превосходит возможности человеческого мозга. В начале XXI века можно ожидать, что наша планета будет «покрыта» сетью компьютеров, построенных на распределенной нейронной архитектуре и имеющих микропроцессоры со встроенными средствами связи.
Компьютеры уменьшаются в размерах при возрастании мощности процессора в соответствии с законом Мура. В 1965 году Гордон Мур, впоследствии (в 1968 году) вместе с Бобом Нойсом основавший фирму Intel — мирового лидера производства процессоров, — предсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться. Через 10 лет (закон Мура все десять лет неукоснительно соблюдался) удвоение стало происходить каждые два года (точнее каждые 18 месяцев). В соответствии с законом Мура, в 2020 г . компьютеры достигнут мощности человеческого мозга, так как смогут выполнять 20 квадриллионов (т. е. 20 000 000 млрд.) операций в секунду, а к 2060 г ., как считают некоторые футурологи, компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством.
Закон Мура, по всей видимости, будет действовать еще лет 20. И тогда вычисления, занимающие сегодня сутки, будут проводиться в 10 000 раз быстрее и потребуют не более 10 секунд. Лаборатории США уже работают с "баллистическими" транзисторами, время переключения которых порядка фемтосекунды, то есть 1/1 000 000 000 000 000 секунды, т.е. такие транзисторы в 10 млн. раз быстрее современных. Вся сложность в том, что необходимо так уменьшить размер чипа и протекающий в нем ток, чтобы движущиеся электроны не сталкивались даже друг с другом.
Следующий этап — создание "одноэлектронного транзистора", в котором единственный бит информации представлен одиночным электроном — это абсолютный предел для низкоэнергетической вычислительной техники. Чтобы воспользоваться преимуществами такого невероятного быстродействия на молекулярном уровне, компьютеры должны стать микроскопическими.

‹ Персональные компьютеры и рабочие станции
Вверх
Принципы фон Неймана работы компьютера ›

В конце прошлого года вышло несколько прогнозов, как будет развиваться ИТ до 2030 года. Бросаем ретроспективный взгляд на прошедшее десятилетие, вспоминаем, все ли сбылось, и выделяем тренды.

10 лет назад облачные технологии находились в зачаточном состоянии.

В сентябре 2011-го Google открыл доступ к платформе Google App Engine, позже переименованную в Google Cloud Platform.

В 2012 году Microsoft запустил PaaS-платформу. Через год ее возможности были расширены и начали включать IaaS-сервисы. В этом же году Amazon выделил AWS в отдельный бизнес, а в 2015-м сообщил о выходе на операционную прибыль, которая составила 265 млн долларов.

В корпоративном сегменте в порядке вещей мультиоблачность — использование мощностей разных облачных провайдеров одновременно. Частные пользователи вообще не задумываются, где находятся их данные: почта, фотографии и другие приложения.

Самые крупные облачные провайдеры в мире:

Microsoft Azure, Google Cloud Platform, IBM Cloud, Oracle, VMware

Самые крупные облачные провайдеры в России:

Softline, Ростелеком, МТС, Dataline, Selectel

Распределительное облако

Этот тренд включает в себя распределение общедоступных облачных сервисов по различным физическим локализациям, при котором за эксплуатацию, управление и развитие услуг отвечает провайдер. К 2025 году большинство провайдеров станут предоставлять несколько распределенных облачных услуг.

Бессерверные вычисления

Serverless позволяет разработчикам уменьшить расходы на инфраструктуру и тестировать код на облачной платформе. Затраты будут зависеть от потребляемых мощностей.

Рост производительности мобильных приложений и поддержка мобильной коммерции

Первые мобильные приложения были платными, если не сразу, то после тестового периода. Затем в 2010 году Apple предложила ПО со встроенными покупками (IAP — In-App Purchases). Разработчики начали выпускать фримиумы, чтобы повысить монетизацию. После пробного периода пользователи решали, покупать ли полную версию или пользоваться приложением бесплатно и дальше.

Фримиум (англ. freemium) — бизнес-модель, ключевой особенностью которой является сосуществование бесплатной версии продукта и его полнофункциональной платной версии

Интересно, что идею супераппов в 2010 году предложил основатель компании BlackBerry Михалис Лазаридис. Попытка провалилась из-за финансовых ошибок и потери доли рынка смартфонов.

Будет расти количество супераппов. Супераппы и их количество будет расти, а конкуренция — обостряться. Пользователи от этого только выиграют.

Среди важнейших достижений XX века, изменивших способы сбора, передачи и использования информации, обычно называют IBM Sy.

Исследователи IBM на пути создания микроскопа, способного от

Корпорация IBM сообщила о том, что ученые ее исследовательского центра Almaden Research Center продемонстрировали методику ма.

От истории до новостей

История ЭВМ

Авторизация

Развитие технологий:

В 1979 году фирма Intel выпустила новый микропроцессор Intel 8086/8088. Тогда же и появился первый сопроцессор Intel 8087. Тактовые частоты .

Экономическая информация

Информация возникает в процессе регистрации какого-либо события или явления в окружающем мире. Если этот акт регистрации производится в сфере производственных от.

На что ориентированы перспективные компьютерные системы

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Исследователи IBM на пути создания микроскопа, способного от

От истории до новостей

История ЭВМ

Авторизация

Развитие технологий:

Экономическая информация

Популярные