Arvuti on üks inimkonna eredamaid leiutisi. Tänu arvutitehnoloogiale on inimesed saanud salvestada ja töödelda tohutuid andmemahtusid, kiirendada elutempot, teha arvutusi, ostleda veebis ja saavutada enneolematu tootlikkus. Seadme õigeks valimiseks ja kasutamiseks peate teadma arvutite klassifitseerimise meetodeid.
Maailma arvutistamise astmelisus
Arvutit võib määratleda kui mis tahes elektroonilist seadet, mis võtab vastu ja võtab vastu andmeid, salvestab ja töötleb need kasutajale arusaadavaks tähenduslikuks teabeks. See määratlus hõlmab tänapäeval palju kasulikke ja vajalikke seadmeid, nagu kellad, kalkulaatorid, telerid, termomeetrid, sülearvutid, mobiiltelefonid ja paljud teised.
Kõik nad võtavad vastu andmeid ja teevad vajaliku teabega toiminguid. Arvuti on paljudest seadmetest koosneva süsteemi üldnimetus. Varasemate aegade arvutid olid toasuurused ja tarbisid tohutult elektrit. Tänapäeval on teaduse ja tehnoloogia areng masinate suurust minimeerinud, vähendades neid samade suurusteniväikesed tunnid. Ja see pole piir.
Praegu on arvutid klassifitseeritud:
- vanuse järgi;
- võimsuse ja suuruse poolest;
- eesmärgi või funktsionaalsuse järgi;
- mikroprotsessorite arvu järgi;
- binaararvu "BIT" järgi;
- rakenduspiirkonna järgi;
- kasutajate arvu järgi;
- vastav alt andmetöötlusskeemidele;
- riist- ja tarkvara jaoks;
- vastav alt arvuti mälu suurusele.
Viis arvutipõlvkonda
Seadmed on rühmitatud põlvkondade kaupa vanuse järgi. Nende hulka kuuluvad esimese, teise, kolmanda, neljanda ja viienda põlvkonna autod.
Viis arvutipõlvkonda erinevad teabetöötlusmehhanismide poolest:
- Esimene on vaakumtorudes.
- Teiseks – transistorides.
- Kolmas – integraallülitustes.
- Neljandaks – mikroprotsessorikiipides.
- Viies on tehisintellekti võimelised nutiseadmed.
Esimese põlvkonna arvutid. See on masinate põlvkond, mis loodi aastatel 1946–1957. Nendel seadmetel olid järgmised omadused:
- Ühendamiseks vaakumtorud.
- Magnetrummid mäluna andmetöötluseks.
- Madal operatsioonisüsteem.
- Võttis palju paigaldusruumi, mõnikord terve ruumi.
- Kulutas palju energiat, vabastades samal ajal keskkonda tohutul hulgal energiat, mis võib viiamasinate hävitamine.
Teise põlvkonna arvutid eksisteerisid aastatel 1958–1964. Neil olid järgmised funktsioonid:
- Kasutatud transistorid.
- Vähem väliseid masinaid võrreldes esimese põlvkonna arvutitega.
- Tarvis vähem energiat.
- Operatsioonisüsteem oli kiirem.
Selle põlvkonna jooksul töötati välja sellised programmeerimiskeeled nagu Cobol ja Fortran ning neid kasutati perfokaartidel andmete sisestamiseks ja printimiseks.
Kolmanda põlvkonna arvutid eksisteerisid aastatel 1965–1971.
Omadused:
- Kasutatud integraallülitused (IC-d).
- Olid kiipide kasutamise tõttu väiksemad.
- Andmetöötluseks oli suur mälu.
- Töötlemiskiirus oli palju kiirem.
- Nendes arvutites kasutatav tehnoloogia on SSI (Small Scale Integration) tehnoloogia.
LSI suuremahuline integratsioonitehnoloogia
4. põlvkonna arvuteid toodeti aastatel 1972–1990. Nad kasutasid Large Scale Integration (LSI) tehnoloogiat:
- Suur mälumaht.
- Kiire töötlemiskiirus.
- Väike suurus ja hind.
- Toodetud klaviatuuriga, mis suhtles hästi andmetöötlussüsteemiga.
Praegusel etapil on Internetis toimunud kiire areng.
Teised edusammud hõlmasid graafilise kasutajaliidese (GUI) ja hiire kasutuselevõttu. Seda tüüpi arvuti kasutab lisaks GUI-le ka sellistkasutajaliidesed:
- loomulik keel;
- Q&A;
- käsurida (CLI);
- vormide täitmine.
Neljanda arvuti loomise algatas Intel C4004 mikroprotsessor pärast seda, kui tootjad hakkasid neid mikrokiipe oma uutesse kujundustesse integreerima.
1981. aastal tutvustas International Business Machine oma esimest koduarvutit, mida tuntakse IBM PC nime all.
Arvutite funktsionaalne erinevus
Arvutite klassifikatsioon otstarbe või funktsionaalsuse järgi jaguneb üldotstarbelisteks ja eriotstarbelisteks masinateks. Esimene lahendab palju probleeme. Väidetav alt on need mitmeotstarbelised, kuna täidavad mitmesuguseid ülesandeid. Üldotstarbeliste arvutite näideteks on laua- ja sülearvutid.
Eriotstarbelised arvutid lahendavad ainult spetsiifilisi probleeme. Need on loodud eranditult konkreetsete ülesannete täitmiseks. Eriotstarbeliste arvutite näideteks võivad olla kalkulaatorid ja rahaloendur.
Andmetöötlusskeemid
Arvutite klassifikatsioon andmetöötluse järgi. Sõltuv alt andmetöötlusskeemidest jagatakse seadmed analoog-, digitaal- või hübriidseadmeteks.
Analoogarvutid töötavad mõõtmise põhimõttel, mille puhul mõõtmised teisendatakse andmeteks. Kaasaegsed analoogseadmed kasutavad töödeldud koguste esitamiseks tavaliselt elektrilisi parameetreid, nagu pinged, takistused või voolud. Sellised arvutidei ole otseselt seotud numbritega. Nad mõõdavad pidevaid füüsilisi suurusi.
Digitaalsed arvutid on need, mis töötavad digitaalsel kujul esitatud teabega, nii numbrilise kui ka muul viisil. Sellised seadmed töötlevad andmeid digitaalsetes väärtustes (0s ja 1s) ning annavad tulemusi suurema täpsuse ja kiirusega.
Hübriidseadmed sisaldavad analoogarvuti mõõtmisfunktsiooni ja digitaalseadme loendusfunktsiooni. Need masinad kasutavad arvutite jaoks analoogkomponente ja salvestamiseks digitaalseid salvestusseadmeid.
Arvutite klassifikatsioon võimsuse ja suuruse järgi
Arvutid on saadaval erinevates suurustes ja nende erinevuste tõttu täidavad need mitmesuguseid erineva võimsusega töid.
Arvutimälu klassifikatsioon tüübi järgi:
- Mikroarvutid.
- Miniarvutid.
- Superarvutid.
- Põhiarvutid.
- Mobiilarvutid.
Mikroarvutid. Need on väiksemad ja odavamad kui suur- ja superarvutid, kuid ka vähem tõhusad. Näiteks personaalarvutid (PC) ja lauaarvutid.
Miniarvutid. Need on keskmise suurusega arvutid, mis maksavad vähem kui suur- ja superarvutid. Näiteks IBMi keskklassi masinad.
Mobiilseadmed. Personaalarvutite klassifikatsioon on keskmise suurusega sülearvutid ja netbookid, mis asetatakse kasutajale töö ajal sülle, väiksemad pihuseadmed, mida saab käes hoida -mobiiltelefonid, kalkulaatorid ja pihuarvutid.
Peaarvutid. Need on väga suured kallid arvutisüsteemid. Need töötlevad andmeid kiiremini ja on odavamad kui superarvutid.
Superarvutid. Kiiremad masinad on väga kallid, kuna teevad palju matemaatilisi arvutusi. Neid kasutatakse väga suurte andmemahtude töötlemiseks.
Kiireim ja võimsaim superarvuti on väga kallis ning seda kasutatakse spetsiaalsete rakenduste jaoks, mis nõuavad tohutuid matemaatilisi arvutusi, näiteks ilmaennustust. Superarvutite muud rakendused hõlmavad liikumisgraafikat, vedelike dünaamilisi arvutusi, tuumaenergia uuringuid ja naftauuringuid.
Peamine erinevus superarvuti ja suurarvuti vahel seisneb selles, et esimene suunab kogu oma võimsuse mõnele konkreetsele ülesandele, samas kui suurarvutid kasutavad oma jõudu paljude programmide samaaegseks käitamiseks. Suurarvuti on väga suur ja kallis ning suudab samaaegselt toetada sadu või isegi tuhandeid kasutajaid.
Hierarhias, mis algab lihtsast mikroprotsessorist, nagu loendi allosas asuvad kellad ja superarvutid, on suurarvutid superarvutite all. Teatud mõttes on suurarvutid võimsamad kui superarvutid, kuna need toetavad paljusid samaaegseid kasutajaid, kuid superarvutid saavadkäivitage üks programm kiiremini kui suurarvutid.
Mikroarvuti on väikseim üldotstarbeline töötlemissüsteem. Vanemas arvutis käivitati 8-bitine protsessor 3,7 MB ja praegune 64-bitine protsessor 4,66 GB.
Sellised seadmed võib jagada kahte tüüpi:
- Lauaseadmed.
- Kaasaskantavad mehhanismid.
Erinevus seisneb selles, et kaasaskantavaid valikuid saab kasutada reisimise ajal, samal ajal kui lauaarvuteid ei saa kaasaskantavad.
Korraldus mikroprotsessorite arvu järgi
Mikroprotsessorite arvu põhjal võib arvutid jagada:
- Järjestus.
- Paralleel.
Jadaarvutid – mis tahes sellistes seadmetes tehtavad toimingud täidab ainult mikroarvuti. Enamik neist seadmetest on järjestikused arvutid, kus iga ülesanne täidab järjestikuse juhise algusest lõpuni.
Paralleelarvutid on suhteliselt kiired. Uut tüüpi masinad, mis kasutavad suurt hulka protsessoreid. Protsessorid täidavad erinevaid ülesandeid iseseisv alt ja suurendavad samal ajal keeruliste programmide kiirust. Paralleelsed arvutid sobivad superarvutite kiirusega palju väiksemate kuludega.
BIT-i eraldamine
See on arvutite klassifikatsioon, mis põhineb sõna pikkusel. Kahendnumbrit nimetatakse BITiks. Sõna on fikseeritud bittide rühmarvuti jaoks. Bittide arv sõnas (või sõna pikkus) määrab kõigi nende bittide märkide esituse. Sõnade pikkus on enamikus kaasaegsetes arvutites 16–64 bitti.
Kaksnumber või bitt on arvuti väikseim teabeühik. Kasutatakse teabe salvestamiseks ja väärtuseks Tõene/väär või sisse/välja lülitamine. Üksiku biti väärtus on 0 või 1, mida tavaliselt kasutatakse andmete salvestamiseks ja käskude rakendamiseks baitide rühmades. Arvuti liigitatakse sageli bittide arvu järgi, mida see suudab korraga töödelda, või bittide arvu järgi mäluaadressis.
Paljud süsteemid kasutavad 32-bitise sõna moodustamiseks nelja kaheksabitist baiti. Biti väärtus salvestatakse tavaliselt mälumooduli sees oleva kondensaatori elektrilaengu määratud tasemest kõrgemale või madalamale. Positiivset loogikat kasutavate seadmete puhul on väärtus 1 (tõene või kõrge) positiivne pinge elektrilise maanduse suhtes ja väärtus 0 (vale või madal) on 0.
Tüpoloogia rakendusala ja kasutajate järgi
Arvutite klassifikatsioon tänapäeva maailmas sõltub nende rakendustest ja eesmärkidest. Samuti selle kohta, kui palju kasutajaid masinaid oma töös kasutama hakkab. Seadmed liigitatakse rakenduste järgi:
- Eriotstarbelised sõidukid.
- Üldotstarbelised arvutid.
Esimesed on loodud ainult konkreetse ülesande või rakenduse nõuete täitmiseks. Juhised,konkreetse ülesande täitmiseks vajalikud salvestatakse püsiv alt sisemällu, et see saaks ülesande ühe käsuga lõpule viia. Sellel arvutil pole lisavõimalusi ja seetõttu on see odavam.
Üldotstarbelised arvutid on loodud vastama paljude erinevate rakenduste vajadustele. Nendel masinatel on konkreetse ülesande täitmiseks vajalikud juhised püsiv alt ühendatud sisemällu. Kui üks töö on lõpetatud, saab teise töö juhised töötlemiseks sisemällu laadida. Seda üldotstarbelist masinat saab kasutada palgaarvestuse, varude haldamise, müügiaruannete jms koostamiseks.
Personaalarvutite klassifikatsioon sõltuv alt kasutajate arvust:
- Ühe kasutaja režiim – ressurssi saab korraga kasutada ainult üks kasutaja.
- Mitme kasutaja režiim – mitu kasutajat jagavad ühte arvutit igal ajal.
Arvutivõrk – mitu omavahel ühendatud autonoomset masinat, mida kasutavad igal ajal paljud kasutajad.
Püsivara spetsifikatsioon
Riistvara on füüsilised komponendid, millest arvutisüsteem koosneb. Personaalarvuti tarkvara klassifikatsioon jaotab tarkvara ja sellega seotud andmed arvuti riistvara jaoks.
Riistvaral ja tarkvaral on sümbiootiline suhe, mis tähendab, et ilma arvutitarkvarataväga piiratud ja ilma riistvarata ei tööta tarkvara üldse. Nad vajavad üksteist, et oma potentsiaali realiseerida.
Arvutitarkvara klassifikatsioon:
- Operatsioonisüsteem on tarkvara, mis võimaldab kasutajal juhtida riistvara ilma selle keerukusse süvenemata.
- Utiliitprogrammid – täitke seadmehaldusega seotud spetsiifilisi ülesandeid. Arvutitarkvara klassifikatsioon selle tüübi järgi hõlmab tihendusprogramme, vormindajaid, defragmentijaid ja muid kettahaldustööriistu.
- Raamatukoguprogrammid on tavaliselt kasutatavate rutiinide koostatud teegid. Windowsi süsteemis kannavad need tavaliselt DLL-faililaiendit ja neid nimetatakse sageli käitusaja teegideks.
- Tõlkijad – olenemata keelest või keeletüübist, mida kasutaja programmide kirjutamiseks kasutab, peavad need olema masinkoodis, et arvuti neid tuvastaks ja käivitaks.
- Rakendustarkvara kasutatakse tavaliselt ülesannete jaoks, millel on ühendus seadmevälise maailmaga.
Arvutiseadmete klassifikatsioon liigitab arvutid riistvara tüüpide järgi, näiteks arvutiga füüsiliselt ühendatud kõvaketas või kõik, mida saab füüsiliselt puudutada. CD, monitor, printer ja videokaart on kõik arvuti riistvara näited. Ilma igasuguse riistvarata arvuti ei tööta ja tarkvara ei tööta.
Riistvara ja tarkvaratarkvara suhtleb üksteisega: tarkvara ütleb riistvarale, milliseid ülesandeid see peaks täitma.
Arvutivarustuse klassifikatsioon seadme tüübi järgi:
- sisendseadmed;
- salvestusruum;
- töötlemine;
- juhtimine;
- out.
Arvutimälule iseloomulik
Arvutimälu on nagu inimese aju, mida kasutatakse andmete ja juhiste salvestamiseks. Arvuti mälu on jagatud väga väikesteks rakkudeks. Igal viimasel on ainulaadne asukoht, igal asukohal on alaline aadress vahemikus 0 kuni 65535.
Arvutid kasutavad peamiselt kolme tüüpi mälu:
- Vahemälu on kiire mälu, mis kiirendab protsessorit. See toimib puhvrina protsessori ja põhimälu vahel. Regulaarselt kasutatavad andmed ja programmifailid, mida protsessor kasutab, salvestatakse vahemällu. CPU pääseb vajadusel andmetele juurde. Kui operatsioonisüsteem käivitub, kannab see mõned olulised failid ja andmed kett alt vahemällu, kust protsessor pääseb neile hõlpsasti juurde.
- Esmane mälu (põhimälu). Esmane mälu sisaldab kõiki faile ja andmeid või juhiseid, millel arvuti töötab. Kui arvuti välja lülitatakse, kaovad esmasesse mällu salvestatud andmed jäädav alt. Selle ressursi maht on piiratud. Pooljuhtseadet kasutatakse esmases mälus, mis on registrist aeglasem. Peamise kaks alamkategooriatmälu – RAM ja ROM.
- Teise mälu. Teame seda välisena. See on aeglasem kui põhimälu. Andmete ja teabe püsivaks salvestamiseks kasutatakse ressurssi. Protsessor pääseb juurde sekundaarsetele mäluandmetele mõne I/O-rutiini kaudu. Sekundaarsete mälurakkude sisu kantakse esm alt põhimällu ja seejärel pääseb CPU sellele juurde. Lisamälu näide: DVD, plaat, CD-ROM jne.
Pärast selle teabe lugemist on kasutajal lihtne arvutite klassifitseerimise küsimusele vastata.
5. põlvkond arvutid: olevik ja tulevik
Viienda põlvkonna arvutid on üles ehitatud eelmiste põlvkondade seadmete tehnoloogilisele arengule. Nende rakendamisel on kavas parandada inimeste ja masinate vahelist suhtlust, kasutades selleks inimese intelligentsust ja digiajastu algusest kogunenud andmebaase. Paljud neist projektidest on juba elluviimisel, teised aga alles väljatöötamisel.
Kaasaegsete arvutite klassifikatsioon 5. põlvkonna seadmete jaoks on süsteem, millel on algus, kuid millel pole lõppu, kuna selle rühma seadmed on alles väljatöötamisel ja leiutamisel. Nende areng algas 1990. aastatel ja jätkub tänaseni. Nad kasutavad tehnoloogiat laiaulatuslikul integratsioonil (VLSI).
AI-kiirenduse teerajajad on Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook ja Tesla. Esialgsed tulemused on juba smartis nähakoduseadmed, mis on loodud tegevuste automatiseerimiseks ja integreerimiseks koduse elu toetamise süsteemi.
