1.3.1.1. Средства компьютерной техники

Персональный компьютер — компьютер (вычислительная машина) для личного использования. В Советском Союзе использовался термин ПЭВМ (персональная электронная вычислительная машина). Довольно долго это название являлось фактически синонимом названия IBM PС-совместимых компьютеров, т.е. тех на которых можно было запускать программы, подготовленные для машин IBM PC. Персональным компьютером называли любую машину, использующую процессоры Intel и работающую под управлением операционных систем MS-DOS, OS/2 и первых версий Windows. С появлением других процессоров, поддерживающих работу перечисленных программ, таких, как AMD, Cyrix (ныне VIA), название стало иметь более широкую трактовку. Многие даже сегодня не относят к семейству персональных компьютеров используемые для личных целей компьютеры Macintosh, основанные на альтернативной архитектуре.

До появления первых персональных компьютеров приобретение и использование вычислительных машин обходились очень дорого, что исключало их владение отдельными личностями. Компьютеры можно было найти в больших корпорациях, в университетах, в исследовательских центрах, в государственных учреждениях, в том числе в министерстве обороны. Создание персональных компьютеров стало возможным в семидесятых годах, когда любители стали собирать свои личные компьютеры только для того, чтобы в принципе иметь возможность похвастаться таким необычным предметом. Ранние персональные компьютеры не имели практического применения, и распространялись очень медленно.

Карманный персональный компьютер (КПК, наладонник, палмтоп)  — собирательное название класса портативных электронных вычислительных устройств, изначально предложенных к использованию в качестве электронных органайзеров.

В английском языке словосочетание «карманный ПК» (Pocket PC) не является обозначением всего класса устройств, а является торговой маркой фирмы Майкрософт, то есть, относится лишь к одной из разновидностей КПК. Английское словосочетание Palm PC (наладонный компьютер) также ассоциируется с совершенно конкретной торговой маркой. Для обозначения всего класса устройств в английском языке используется словосочетание Personal Digital Assistant, PDA, что на русский можно перевести как «цифровой секретарь».

Оригинальный термин был впервые применён 7 января 1992 года Джоном Скалли (John Sculley) на выставке Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе, применительно к Apple Newton.

Рабочая станция — комплекс технических и программных средств предназначенных для решения определенного круга задач.

Рабочая станция как место работы специалиста представляет собой компьютер с соответствующим ПО.

Также термином «рабочая станция» обозначают компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС) по отношению к серверу.

Ноутбук (англ. notebook — блокнот, блокнотный ПК, англ. laptop — лэптоп, наколенный ПК) — это маленький переносной (персональный компьютер, обычно его вес находится в пределах от 1 до 3 килограмм. 

• Ноутбуки меньше чем лист бумаги формата A4 и весящие около 1 кг часто называют «субноутбуками» (sub-notebooks или subnotebooks) или «ультра портативными» (ultra portable).
• «Дескноутами» (desknote) называют своеобразные гибриды настольных и портативных компьютеров, где в корпус ноутбука установлены настольные компоненты. Дескноуты не имеют встроенной батареи и за счет этого дешевле и, в некоторых случаях, легче своих автономных собратьев.
• Мощные ноутбуки (часто тяжелые), созданные для конкурирования с настоящей мощностью обычного настольного компьютера, часто известны как «замена настольного компьютера» (desktop replacement).
• Компьютеры, большие, чем КПК, но меньше, чем ноутбуки часто называют «палмтопами» (palmtops, наладонные ПК).

Ноутбуки работают от аккумулятора, но также существует возможность работы и через адаптеры, которые заряжают батарею ноутбука. В настоящее время существует очень много разработок в области электропитания ноутбуков, но они не могут широко применяться, так что в современных ноутбуках используются литий-ионные аккумуляторы.

Портативные компьютеры способны выполнять все те же задачи, что и настольные компьютеры, хотя при равной цене, производительность ноутбука будет существенно ниже. Ноутбуки содержат компоненты, подобные тем, которые установлены в обычных компьютерах и выполняют те же самые функции, но миниатюризированы и оптимизированы для мобильного использования и эффективного расхода энергии. Портативные компьютеры обычно имеют жидкокристаллический дисплей (liquid crystal display) и используют модули памяти типа SO-DIMM (Small Outline DIMM) (а не большой модуль DIMM, использующийся в настольных компьютерах). В добавление ко встроенной клавиатуре, они могут содержать touchpad (также известен как trackpad) или иное устройство позиционирования для ввода, хотя внешний компьютерный манипулятор типа мышь или клавиатуру может быть к нему

Сервер (англ. server от serve — служить) в информационных технологиях — аппаратный или программный компонент вычислительной системы, выполняющий специализированные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определенным ресурсам. «Сервер» одна из важнейших составляющих концепции клиент — сервер.

Программная реализация сервера. Сервер, реализованный в виде программы или программного модуля, обычно выполняет строго определённую задачу и обменивается информацией с клиентом по заранее определённому протоколу. Примерами программных серверов могут служить: файл-сервер, сервер печати, веб-сервер (Apache, IIS), сервер БД, X-сервер, почтовый сервер (Sendmail, Postfix), OLE-сервер, ActiveX-сервер и т. п.

Программа-сервер может выполнять свои функции как в пределах компьютерной сети, так и в пределах самого компьютера (как внутренний сервис).

Аппаратный сервер. Сервер, реализованный аппаратно, представляет собой специализированный, достаточно мощный и надежный компьютер, зачастую — с минимальным пользовательским интерфейсом. Для обеспечения стабильной работы в таких компьютерах используются специальные технологии — компоненты высокой надежности, резервирование ключевых компонентов (процессоров, оперативной и дисковой памяти, блоков питания), средства балансировки нагрузки. Прилагательное серверный по отношению к компьютерному устройству (например, серверная материнская плата) предполагает лучшее качество (и, как следствие, большую цену).

Конструктивно аппаратные серверы могут исполняться в настольном, напольном, стоечном и потолочном вариантах. Последний вариант обеспечивает наибольшую плотность размещения вычислительных мощностей на единицу площади, а также максимальную масштабируемость. С конца 1990-х все большую популярность в системах высокой надежности и масштабируемости получили так называемые серверы-лезвия (blades) — компактные модульные устройства, позволяющие сократить расходы на электропитание, охлаждение, обслуживание и т.п.

Управление серверами осуществляют системные администраторы.

Определение понятия суперкомпьютер (англ. supercomputer) не раз было предметом многочисленных споров и дискуссий.

Наиболее часто, авторство этого термина приписывается Джорджу Мишелю и Сиднею Фернбачу в конце 60-х годов XX века работавшим в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора и компании Control Data Corporation. Тем не менее, ещё в 1920 году в газете New York World говорилось о «супервычислениях» выполняемых при помощи табулятора IBM, собранного по заказу Колумбийского университета.

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крея, таких как, Control Data 6600, Control Data 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 и Cray-4. Сеймур Крей разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными рабочими лошадками правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно, одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: — «любой компьютер, который создал Сеймур Крей».

Компьютерные системы Крея удерживали вершину рынка в течение 5 лет с 1985 по 1990. В 80-х годах появлялось множество небольших конкурирующих фирм, занимающихся созданием высокопроизводительных компьютеров, однако к середине 90-х большинство из них оставили эту сферу деятельности, что заставило обозревателей заговорить о "крахе рынка суперкомпьютеров". На сегодняшний день суперкомпьютеры являются уникальными системами, создаваемыми "традиционными" игроками компьютерного рынка, такими как IBM, HP, NEC и другими, которые приобрели множество ранних компаний, вместе с их опытом и технологиями. Но компания Cray Inc. по прежнему занимает достойное место в ряду производителей суперкомпьютерной техники.

Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии суперкомпьютер. Шутливая классификация Гордона Белла и Дона Нельсона разработанная приблизительно в 1989 году предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако, далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер, это компьютер гораздо более мощный чем доступные для большинства пользователей машины. При этом, скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером.

Архитектура, тоже не может считаться признаком принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров предлагаемых другими компаниями. Большинство суперкомпьютеров 70-ых оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-ых небольшое число (от 4 до 16) параллельно работающих векторных процессоров практически стало стандартным суперкомпьютерным решением.

В настоящее время принято назвать суперкомпьютерами компьютеры с огромной вычислительной мощностью («числодробители» или «числогрызы»). Такие компьютеры используются в приложениях, требующих интенсивных вычислений (например, предсказания погоды, моделирование ядерных испытаний и т.п.), в отличие от т. н. мэйнфреймов (англ. mainframe) — компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать другие задачи (например, обслуживание больших баз данных, одновременная работа с множеством пользователей). Иногда суперкомпьютеры используются для работы с одним-единственным приложением, использующим всю память и все процессоры системы, в других случаях они обеспечивают выполнение большого числа разнообразных приложений.

Альтернативой суперкомпьютерам многие считают Beowulf-системы и другие компьютерные кластеры.

В настоящее время ведутся серьёзные работы по созданию оптических компьютеров, использующих вместо традиционного электричества световые сигналы. Другое перспективное направление подразумевает использование достижений молекулярной биологии и исследований ДНК. И, наконец, один из самых новых подходов, способный привести к грандиозным изменениям в области вычислительной техники, основан на разработке квантовых компьютеров.

Впрочем, в большинстве случаев, технология исполнения компьютера является гораздо менее важной, чем заложенные в его основу конструкторские решения.

Современные компьютеры используют весь спектр конструкторских решений, разработанных за всё время развития вычислительной техники. Эти решения, как правило, не зависят от физической реализации компьютеров, а сами являются основой, на которую опираются разработчики. Ниже приведены наиболее важные вопросы, решаемые создателями компьютеров:

Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовая суперпозиция и квантовый параллелизм. Предполагается, что это позволит преодолеть ограничения классических компьютеров.

Может показаться, что квантовый компьютер — это разновидность аналоговой вычислительной машины. Но это не так: по своей сути это цифровое устройство, но с аналоговой природой.

Основные проблемы, связанные с созданием и применением квантовых компьютеров:

• необходимо обеспечить высокую точность измерений;
• внешние воздействия могут разрушить квантовую систему или внести в нее искажения.

Благодаря огромной скорости разложения на простые множители, квантовый компьютер позволяет расшифровывать сообщения, закодированные при помощи многих популярных криптографических алгоритмов, таких как RSA. До сих пор этот алгоритм считался сравнительно надёжным, так как эффективный способ разложения чисел на простые множители для классического компьютера до сих пор неизвестен.

Однако квантовые компьютеры открывают новую эпоху в области криптографии, так методы квантовой криптографии позволяют передать сообщение, которое даже теоретически нельзя «расшифровать». Уже существуют коммерческие образцы систем подобного рода.

В основе оптических компьютеров лежит оптический процессор. Это устройство, в котором свет управляет светом. На данный момент используются оптические процессоры пятого поколения.

Основное применение оптических компьютеров — сравнение с неким образцом большого количества изображений.

Оптический компьютер «DOC-II», разработанный лабораторией «Bell» может при поиске слова проверять до 80 тыс. страниц текста в секунду.