Перечислить и описать типы моделей компьютеров

Обновлено: 21.11.2024

Существует множество различных типов моделей, выраженных в разнообразных языках моделирования и наборах инструментов. В этой статье предлагается классификация типов моделей и рассказывается, как различные модели должны работать вместе, чтобы поддерживать более широкие инженерно-технические усилия.

Содержание

Классификация моделей

Существует множество различных типов моделей и связанных с ними языков моделирования Языки моделирования для решения различных аспектов системы и различных типов систем. Поскольку разные модели служат разным целям, классификация моделей может быть полезна для выбора правильного типа модели для предполагаемой цели и области применения.

Формальные и неформальные модели

Поскольку системная модель системы представляет собой представление системы, моделями можно считать множество различных выражений, различающихся по степени формализма. В частности, можно нарисовать систему и считать ее моделью. Точно так же можно написать описание системы в виде текста и ссылаться на него как на модель. Оба примера являются представлениями системы. Тем не менее, если нет согласия относительно значения терминов, существует потенциальная неточность и возможность двусмысленности в представлении.

Основной задачей системного моделирования является использование моделей, поддерживаемых четко определенным языком моделирования. Хотя менее формальные представления могут быть полезны, модель должна соответствовать определенным ожиданиям, чтобы ее можно было рассматривать в рамках системной инженерии на основе моделей (MBSE) системной инженерии на основе моделей (MBSE). В частности, исходная классификация различает неформальные и формальные модели, поддерживаемые языком моделирования с определенным синтаксисом и семантикой семантики для соответствующей предметной области, представляющей интерес.

Физические модели и абстрактные модели

Глоссарий Министерства обороны США по моделированию и моделированию (M&S) утверждает, что «модель может быть [] физическим, математическим или иным логическим представлением системы» (1998 г.). Это определение обеспечивает отправную точку для классификации моделей высокого уровня. Физическая модель Физическая модель — это конкретное представление, отличающееся от математических и логических моделей, которые являются более абстрактными представлениями системы. Абстрактная модель может быть дополнительно классифицирована как описательная (аналогичная логической) или аналитическая (аналогичная математической). Некоторые примеры моделей показаны на рис. 1.

Рис. 1. Системная инженерия на основе моделей (Паредис, 2011 г.). Перепечатано с разрешения Криса Паредиса из Технологического института Джорджии. Все остальные права принадлежат правообладателю.

Описательные модели

Описательная модель. Описательная модель описывает логические отношения, такие как отношение целое-часть системы, которое определяет дерево ее частей, взаимосвязь между ее частями, функции функций, которые выполняют ее компоненты, или тестовые примеры, которые используются для проверки проверить системные требования требования. Типичные описательные модели могут включать те, которые описывают функциональную или физическую архитектуру системы или трехмерное геометрическое представление системы.

Аналитические модели

Аналитическая модель Аналитическая модель описывает математические отношения, такие как дифференциальные уравнения, которые поддерживают количественный анализ параметров системы. Аналитические модели можно разделить на динамические и статические. Динамические модели описывают изменяющееся во времени состояние системы, тогда как статические модели выполняют вычисления, которые не отражают изменяющееся во времени состояние системы. Динамическая модель может представлять характеристики системы, такие как положение самолета, скорость, ускорение и расход топлива во времени. Статическая модель может представлять собой оценку массовых свойств или прогноз надежности надежности системы или компонента.

Гибридные описательные и аналитические модели

Определенная модель может включать описательные и аналитические аспекты, как описано выше, но модели могут отдавать предпочтение тому или иному аспекту. Также можно анализировать логические отношения описательной модели и делать выводы о системе. Тем не менее, логический анализ дает иную информацию, чем количественный анализ параметров системы.

Модели для конкретных доменов

Как описательные, так и аналитические модели можно дополнительно классифицировать в соответствии с областью, которую они представляют. Следующие классификации частично получены из презентации OWL, онтологии и профили SysML: представление знаний и моделирование (язык веб-онтологий (OWL) и язык системного моделирования (SysML)) (Jenkins 2010):

свойства системы, такие как производительность, надежность, массовые характеристики, мощность, структурные или тепловые модели;
проектировать дизайн и реализовывать технологии, такие как электрические, механические и программные модели проектирования программного обеспечения;
подсистемы и продукты, такие как средства связи, управление неисправностями или модели распределения питания; и
системные приложения, такие как информационные системы, автомобильные системы, аэрокосмические системы или модели медицинских устройств.

Классификация моделей, терминология и подход часто адаптируются к конкретной предметной области. Например, при моделировании организации организации или бизнес-бизнеса поведенческая поведенческая модель может называться моделью рабочего процесса или процесса, а моделирование производительности может относиться к затратам и плановым показателям, связанным с организацией или бизнес-процессом.< /p>

Одна модель может включать несколько категорий доменов из приведенного выше списка. Например, модель надежности, тепловой и/или энергетической модели может быть определена для электрической схемы подсистемы связи для аэрокосмической системы, такой как самолет или спутник.

Модели системы

Системные модели могут быть гибридными моделями, которые являются как описательными, так и аналитическими. Они часто охватывают несколько областей моделирования, которые должны быть интегрированы, чтобы обеспечить согласованное и связное представление связанной системы. Таким образом, модель системы должна предоставлять как системные конструкции общего назначения, так и конструкции, специфичные для предметной области, которые являются общими для областей моделирования. Модель системы может включать несколько представлений для поддержки планирования, требований, проектирования, анализа и верификации.

Уэйну Ваймору приписывают одну из первых попыток формального определения системной модели с использованием математической основы в Математическая теория системной инженерии: элементы (Wymore 1967). Ваймор создал строгую математическую основу для проектирования систем в контексте моделей. Краткое изложение его работы можно найти в обзоре методологий системного проектирования на основе моделей (MBSE).

Моделирование и модель

Термин имитационное моделирование , или, точнее, компьютерное моделирование компьютерное моделирование , относится к методу реализации модели во времени (DoD 1998). Компьютерное моделирование включает в себя аналитическую модель, представленную в виде исполняемого кода, входных условий ввода и других входных данных, а также вычислительную инфраструктуру. Вычислительная инфраструктура включает в себя вычислительный механизм, необходимый для выполнения модели, а также устройства ввода и вывода. О большом разнообразии подходов к компьютерному моделированию свидетельствует выбор, который должен сделать разработчик компьютерного моделирования, в том числе:

стохастический или детерминированный;
стационарное или динамическое;
непрерывный или дискретный; и
локальный или распределенный.

Другие классификации моделирования могут зависеть от типа моделируемой модели. Одним из примеров является моделирование на основе агентов, которое имитирует взаимодействие между автономными агентами для прогнозирования сложного эмерджентного эмерджентного поведения (Барри, 2009). Есть много других типов моделей, которые можно использовать для дальнейшей классификации симуляций. Как правило, моделирование предоставляет средства для анализа сложного динамического поведения систем, программного обеспечения, оборудования, людей и физических явлений.

Моделирование часто интегрируется с реальным оборудованием, программным обеспечением и операторами системы, чтобы оценить, как реальные компоненты и пользователи системы работают в моделируемой среде. В оборонном сообществе Соединенных Штатов принято называть симуляции живыми, виртуальными или конструктивными, где симуляция в реальном времени относится к живым операторам, работающим с реальными системами, виртуальное моделирование относится к живым операторам, управляющим смоделированными системами, а конструктивное моделирование относится к смоделированным операторам. работа с смоделированными системами. Виртуальные и конструктивные симуляции могут также включать реальное системное аппаратное и программное обеспечение в цикле, а также стимулы из реальной системной среды.

Помимо представления системы и ее окружения, моделирование должно предоставлять эффективные вычислительные методы для решения уравнений. Моделирование может потребоваться для работы в режиме реального времени, особенно если в цикле есть оператор. Другие виды моделирования могут потребоваться для работы намного быстрее, чем в режиме реального времени, и выполнения тысяч запусков моделирования для получения статистически достоверных результатов моделирования. Несколько вычислительных и других методов моделирования описаны в Имитационном моделировании и анализе (Law 2007).

Визуализация

Результаты компьютерного моделирования и другие аналитические результаты часто нуждаются в обработке, чтобы их можно было представить пользователям в осмысленном виде.Методы и инструменты визуализации используются для отображения результатов в различных визуальных формах, таких как простой график состояния системы в зависимости от времени для отображения параметрической зависимости. Другой пример этого происходит, когда входные и выходные значения из нескольких выполнений симуляции отображаются на поверхности отклика, показывающей чувствительность вывода к вводу. Дополнительный статистический анализ результатов может быть выполнен для получения вероятностных распределений для выбранных значений параметров. Анимация часто используется для виртуального представления системы и ее динамического поведения. Например, анимация может отображать трехмерное положение и ориентацию самолета в зависимости от времени, а также проецировать траекторию полета самолета на поверхность Земли, представленную подробными картами местности.

Интеграция моделей

Многие различные типы моделей могут быть разработаны как артефакты MBSE. Многие другие предметно-ориентированные модели создаются для проектирования и анализа компонентов. Различные описательные и аналитические модели должны быть интегрированы, чтобы в полной мере реализовать преимущества модельного подхода. Роль MBSE в том, что модели интегрируются в несколько доменов, является основной темой доклада INCOSE Systems Engineering Vision 2020 Международного совета по системной инженерии (INCOSE) (INCOSE 2007).

Например, системные модели можно использовать для определения компонентов системы. Описательная модель архитектуры системы может использоваться для идентификации и разделения компонентов системы и определения их взаимосвязи или других отношений. Аналитические модели производительности, физических и других характеристик качества, таких как надежность, могут использоваться для определения требуемых значений конкретных свойств компонентов для удовлетворения системных требований. Модель исполняемой системы Модель исполняемой системы, которая представляет взаимодействие компонентов системы, может использоваться для подтверждения того, что требования к компонентам могут удовлетворять требованиям к поведению системы. Описательная, аналитическая и исполняемая системные модели представляют разные аспекты одной и той же системы.

Конструкции компонентов должны удовлетворять требованиям к компонентам, указанным в моделях системы. В результате модели проектирования и анализа компонентов должны иметь некоторый уровень интеграции интеграции, чтобы гарантировать, что модель проектирования прослеживается до модели требований. Различные дисциплины проектирования электрических, механических и программных систем создают свои собственные модели, представляющие различные аспекты одной и той же системы. Очевидно, что различные модели должны быть достаточно интегрированы, чтобы обеспечить единое системное решение.

Для поддержки интеграции модели должны установить семантическую совместимость. Семантическая совместимость гарантирует, что конструкция в одной модели имеет то же значение, что и соответствующая конструкция в другой модели. Эта информация также должна передаваться между инструментами моделирования.

Один из подходов к семантической совместимости заключается в использовании преобразований моделей между различными моделями. Определены преобразования, устанавливающие соответствие между понятиями одной модели и понятиями другой. В дополнение к установлению соответствия, инструменты должны иметь средства для обмена данными модели и обмена информацией о преобразовании. Существует несколько способов обмена данными между инструментами, включая обмен файлами, использование интерфейсов прикладных программ (API) и общий репозиторий.

Использование стандартов моделирования для языков моделирования, преобразования моделей и обмена данными является важным фактором интеграции между областями моделирования.

Ссылки

Процитированные работы

Министерство обороны. 1998. «Глоссарий по моделированию и моделированию (M&S) Министерства обороны США» в Руководстве Министерства обороны США 5000.59-M. Арлингтон, Вирджиния, США: Министерство обороны США. Январь 1998 г.

Ваймор, А. 1967. Математическая теория системной инженерии: элементы. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Джон Уайли.

Ваймор, А. 1993. Разработка систем на основе моделей. Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press.

Основные ссылки

Law, A. 2007. Имитационное моделирование и анализ, 4-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: McGraw Hill.

Ваймор, А. 1993. Разработка систем на основе моделей. Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press.

Дополнительные ссылки

Эстефан, Дж. 2008. Обзор возможных методологий системной инженерии на основе моделей (MBSE), редакция Б. Пасадена, Калифорния, США: Международный совет по системной инженерии (INCOSE), INCOSE-TD -2007-003-02.

Хибертсон, Д. 2009. Модельно-ориентированная системная инженерия: унифицирующая структура для традиционных и сложных систем. Бока-Ратон, Флорида, США: Auerbach/CRC Press.

ДОХОД. 2007. Systems Engineering Vision 2020. Сиэтл, Вашингтон, США: Международный совет по системной инженерии. Сентябрь 2007 г. INCOSE-TP-2004-004-02.

Рукет Н. и С. Дженкинс.2010. Онтологии OWL и профили SysML: представление знаний и моделирование. Материалы семинара NASA-ESA PDE, июнь 2010 г.

Я, компьютер: определение

Поэтому компьютеры могут выполнять сложные и повторяющиеся процедуры быстро, точно и надежно. Современные компьютеры электронные и цифровые. Фактическое оборудование (провода, транзисторы и схемы) называется аппаратным обеспечением; инструкции и данные называются программным обеспечением. Для всех компьютеров общего назначения требуются следующие аппаратные компоненты:

В дополнение к этим компонентам многие другие компоненты обеспечивают эффективную совместную работу основных компонентов. Например, каждому компьютеру требуется шина, по которой данные передаются из одной части компьютера в другую.

II, Размеры и мощность компьютеров

Компьютеры обычно можно классифицировать по размеру и мощности следующим образом, хотя существует значительное совпадение:

Суперкомпьютер и мейнфрейм

Суперкомпьютер – это широкое название одного из самых быстрых компьютеров, доступных в настоящее время. Суперкомпьютеры очень дороги и используются для специализированных приложений, требующих огромного количества математических вычислений (обработка чисел). Например, для прогнозирования погоды требуется суперкомпьютер. Другое использование суперкомпьютеров для научного моделирования, (анимационной) графики, гидродинамических расчетов, исследований в области ядерной энергии, электронного проектирования и анализа геологических данных (например, при нефтехимической разведке). Возможно, самым известным производителем суперкомпьютеров является Cray Research.

Мейнфрейм – это термин, первоначально обозначавший шкаф, содержащий центральный процессор или "основной корпус" заполняющей комнату машины пакетной обработки каменного века. После появления в начале 1970-х меньших по размеру «мини-компьютеров» традиционные большие железные машины стали называть «мэйнфрейм-компьютерами», а затем и просто мейнфреймами. В настоящее время мейнфрейм — это очень большой и дорогой компьютер, способный одновременно поддерживать сотни или даже тысячи пользователей. Основное различие между суперкомпьютером и мейнфреймом заключается в том, что суперкомпьютер направляет всю свою мощность на выполнение нескольких программ как можно быстрее, тогда как мэйнфрейм использует свою мощность для одновременного выполнения многих программ. В некотором смысле мейнфреймы более мощные, чем суперкомпьютеры, потому что они поддерживают больше одновременных программ. Но суперкомпьютеры могут выполнять одну программу быстрее, чем мэйнфреймы. Различие между небольшими мейнфреймами и миникомпьютерами расплывчато, и на самом деле оно зависит от того, как производитель хочет продавать свои машины.

Это компьютер среднего размера. Однако за последнее десятилетие различие между большими мини-компьютерами и небольшими мэйнфреймами стало размытым, равно как и различие между небольшими мини-компьютерами и рабочими станциями. Но в целом миникомпьютер — это многопроцессорная система, способная одновременно поддерживать до 200 пользователей.

Это тип компьютера, используемый для инженерных приложений (CAD/CAM), настольных издательских систем, разработки программного обеспечения и других типов приложений, требующих умеренной вычислительной мощности и относительно высокого качества графических возможностей. Рабочие станции обычно оснащены большим графическим экраном с высоким разрешением, большим объемом оперативной памяти, встроенной поддержкой сети и графическим пользовательским интерфейсом. Большинство рабочих станций также имеют запоминающее устройство, такое как дисковод, но особый тип рабочей станции, называемой бездисковой рабочей станцией, поставляется без дисковода. Наиболее распространенными операционными системами для рабочих станций являются UNIX и Windows NT. Как и персональные компьютеры, большинство рабочих станций являются однопользовательскими компьютерами. Однако рабочие станции обычно объединяются в локальную сеть, хотя их также можно использовать как автономные системы.

Примечание: в сети под рабочей станцией понимается любой компьютер, подключенный к локальной сети. Это может быть рабочая станция или персональный компьютер.

Его можно определить как небольшой относительно недорогой компьютер, предназначенный для отдельного пользователя. Цена на персональные компьютеры колеблется от нескольких сотен фунтов до более чем пяти тысяч фунтов. Все они основаны на микропроцессорной технологии, которая позволяет производителям размещать весь ЦП на одном кристалле. Предприятия используют персональные компьютеры для обработки текстов, бухгалтерского учета, настольных издательских систем, а также для работы с электронными таблицами и приложениями для управления базами данных. Персональные компьютеры дома чаще всего используются для игр, а в последнее время и для серфинга в Интернете.

Первые персональные компьютеры появились в конце 1970-х годов. Одним из первых и самых популярных персональных компьютеров был Apple II, представленный в 1977 году компанией Apple Computer. В конце 1970-х и начале 1980-х новые модели и конкурирующие операционные системы, казалось, появлялись ежедневно. Затем, в 1981 году, IBM вступила в бой со своим первым персональным компьютером, известным как IBM PC. IBM PC быстро стал предпочтительным персональным компьютером, и большинство других производителей персональных компьютеров отошли на второй план. ПК.сокращение от персонального компьютера или IBM PC. Одной из немногих компаний, переживших натиск IBM, была Apple Computer, которая остается крупным игроком на рынке персональных компьютеров. Другие компании приспособились к доминированию IBM, создав клоны IBM, компьютеры, которые были внутренне почти такими же, как IBM PC, но стоили дешевле. Поскольку клоны IBM использовали те же микропроцессоры, что и IBM PC, они могли запускать то же программное обеспечение. С годами IBM утратила большую часть своего влияния в направлении эволюции ПК. Поэтому после выпуска первого ПК IBM термин ПК все чаще стал обозначать IBM или IBM-совместимые персональные компьютеры, за исключением других типов персональных компьютеров, таких как Macintosh. В последние годы термин «ПК» становится все труднее определить. Однако в целом это применимо к любому персональному компьютеру на базе микропроцессора Intel или микропроцессору, совместимому с Intel. Почти для каждого другого компонента, включая операционную систему, есть несколько вариантов, каждый из которых относится к категории ПК.

Сегодня мир персональных компьютеров в основном разделен между Apple Macintosh и ПК. Основными характеристиками персональных компьютеров являются то, что они являются однопользовательскими системами и основаны на микропроцессорах. Однако, хотя персональные компьютеры спроектированы как однопользовательские системы, обычно их объединяют в сеть. С точки зрения мощности, есть большое разнообразие. На высоком уровне различие между персональными компьютерами и рабочими станциями стирается. Высокопроизводительные модели Macintosh и ПК обладают такой же вычислительной мощностью и графическими возможностями, что и недорогие рабочие станции Sun Microsystems, Hewlett-Packard и DEC.

III, Типы персональных компьютеров

Настоящие персональные компьютеры обычно можно классифицировать по размеру и шасси/корпусу. Шасси или корпус — это металлический каркас, который служит структурной опорой для электронных компонентов. Для каждой компьютерной системы требуется по крайней мере одно шасси для размещения печатных плат и проводки. В корпусе также есть слоты для плат расширения. Если вы хотите вставить больше плат, чем имеется слотов, вам понадобится шасси расширения, в котором есть дополнительные слоты. Существует два основных варианта конструкции шасси — настольные модели и модели в корпусе Tower, но существует множество вариаций этих двух основных типов. Затем появились портативные компьютеры, достаточно маленькие, чтобы их можно было носить с собой. К портативным компьютерам относятся ноутбуки и субноутбуки, карманные компьютеры, карманные компьютеры и карманные компьютеры.

Этот термин относится к компьютеру, в котором блок питания, материнская плата и запоминающие устройства установлены друг над другом в корпусе. Это отличается от настольных моделей, в которых эти компоненты размещены в более компактном корпусе. Основное преимущество башенных моделей заключается в том, что здесь меньше ограничений по площади, что упрощает установку дополнительных устройств хранения.

Компьютер, предназначенный для удобного размещения на столе, обычно с монитором, расположенным сверху компьютера. Компьютеры настольной модели широкие и низкие, тогда как компьютеры модели Tower узкие и высокие. Из-за своей формы компьютеры настольных моделей обычно ограничены тремя внутренними запоминающими устройствами. Настольные модели, которые должны быть очень маленькими, иногда называют тонкими моделями .

Чрезвычайно легкий персональный компьютер. Ноутбуки обычно весят менее 6 фунтов и достаточно малы, чтобы легко поместиться в портфеле. Помимо размера, основным отличием ноутбука от персонального компьютера является экран дисплея. Ноутбуки используют различные методы, известные как технологии плоских панелей, для создания легкого и не громоздкого экрана дисплея. Качество экранов ноутбуков значительно различается. С точки зрения вычислительной мощности современные ноутбуки почти эквивалентны персональным компьютерам. У них одинаковые процессоры, объем памяти и дисковые накопители. Однако вся эта мощь в маленьком корпусе стоит дорого. Ноутбуки стоят примерно в два раза дороже, чем эквивалентные компьютеры обычного размера. Ноутбуки поставляются с аккумуляторными батареями, которые позволяют работать с ними, не подключая их к сети. Однако батареи необходимо заряжать каждые несколько часов.

Небольшой портативный компьютер — достаточно маленький, чтобы его можно было поместить на коленях. В настоящее время портативные компьютеры чаще называют ноутбуками.

Портативный компьютер, который немного легче и меньше, чем полноразмерный ноутбук. Как правило, субноутбуки имеют меньшую клавиатуру и экран, но в остальном эквивалентны ноутбукам.

Портативный компьютер, который достаточно мал, чтобы его можно было держать в руке. Несмотря на то, что портативные компьютеры чрезвычайно удобны для переноски, они не заменили ноутбуки из-за их маленьких клавиатур и экранов.Наиболее популярными карманными компьютерами являются те, которые специально разработаны для предоставления функций PIM (менеджера личной информации), таких как календарь и адресная книга. Некоторые производители пытаются решить проблему маленькой клавиатуры, заменив клавиатуру электронной ручкой. Однако эти перьевые устройства основаны на технологиях распознавания рукописного ввода, которые все еще находятся в зачаточном состоянии. Карманные компьютеры также называются КПК, карманными компьютерами и карманными компьютерами.

Небольшой компьютер, который буквально умещается на ладони. По сравнению с полноразмерными компьютерами карманные компьютеры сильно ограничены, но они практичны для некоторых функций, таких как телефонные книги и календари. Карманные компьютеры, в которых для ввода данных используется перо, а не клавиатура, часто называют карманными компьютерами или КПК. Из-за небольшого размера большинство карманных компьютеров не имеют дисководов. Однако многие из них содержат разъемы PCMCIA, в которые можно вставлять дисководы, модемы, память и другие устройства. Карманные компьютеры также называют КПК, портативными компьютерами и карманными компьютерами.

Сокращение от персонального цифрового помощника — портативного устройства, сочетающего в себе вычислительные, телефонные/факсимильные функции и сетевые функции. Типичный КПК может функционировать как сотовый телефон, отправитель факса и персональный органайзер. В отличие от портативных компьютеров, большинство КПК основаны на перьевом вводе и используют для ввода перо, а не клавиатуру. Это означает, что они также включают функции распознавания рукописного ввода. Некоторые КПК также могут реагировать на голосовой ввод с помощью технологий распознавания голоса. Пионером в области КПК стала компания Apple Computer, которая представила Newton MessagePad в 1993 году. Вскоре после этого несколько других производителей предложили аналогичные продукты. На сегодняшний день КПК имели лишь скромный успех на рынке из-за их высокой цены и ограниченного применения. Однако многие эксперты считают, что со временем КПК станут обычными гаджетами.

Какие существуют типы компьютерных моделей? Компьютерная модель представляет собой простую имитационную версию реального продукта, который необходимо создать. Следовательно, это означает, что модели можно использовать для выработки идей о реальной ситуации, не погружаясь в какие-то очень сложные и опасные ситуации.

Очень важно иметь мысленную модель ситуаций, чтобы иметь реальный опыт работы с продуктом в преобладающих условиях. С помощью этих различных типов компьютерных моделей можно разрешить взаимодействие с событиями, которые в реальном мире были бы слишком дорогими, медленными, опасными, быстрыми или сложными.
Существуют различные типы компьютерных моделей, которые подразделяются на категории в зависимости от количества атрибутов, включая: детерминированные или стохастические, детерминированные симуляции (динамические или статические), дискретные или непрерывные, распределенные или локальные.

Есть и другие методы классификации компьютерных моделей, с помощью которых вы наблюдаете за базовой структурой данных.
Симуляторы, основанные на временном шаге, имеют два класса: Здесь симуляции, в которых данные хранятся в сетках, которые являются регулярными, и только непосредственный сосед может получить доступ к кодам трафарета. Большинство приложений CFD относятся к этой категории. Когда сетка не является регулярной, режим может иметь метод без сетки. Они показывают связь между различными типами элементов в моделируемой структуре или системе и устанавливают состояние равновесия в системе. Эти типы компьютерных моделей обычно используются для моделирования физических систем в гораздо более простой ситуации моделирования перед переходом к динамическому моделированию.

Динамическое моделирование моделирует изменения в системе в результате соответствия входных сигналов, тогда как стохастическая модель пытается смоделировать случайные или случайные события с использованием случайно сгенерированных чисел, и это;

Моделирование отдельных событий

Он своевременно управляет событиями. Безотказные и логические тестовые симуляции используются в большинстве компьютеров. Здесь симулятор поддерживает очередь событий, которые сортируются в том порядке, в котором они представлены или происходят по моделируемому времени.

При обработке каждого события симуляторы считывают очередь и запускают новые события. Очень важно получить данные моделирования, чтобы иметь возможность идентифицировать логические дефекты в проекте.

Непрерывные динамические типы моделирования компьютерных моделей способны генерировать численные решения либо уравнений в частных производных, либо обыкновенных дифференциальных уравнений. Программы моделирования решают или могут найти решения для всех видов уравнений и чисел, чтобы привести к изменениям в выводе и состоянии ситуации. Эти приложения находятся в конструкциях и симуляторах полета, процессах химического моделирования и моделирования электрических цепей.

Раньше такие модели выполнялись на аналоговых компьютерах, где обыкновенное дифференциальное уравнение непосредственно представлялось электрическими элементами, такими как операционные усилители.После развития технологий была разработана уникальная форма дискретного моделирования, которая никогда не зависела от базовых уравнений для моделирования, - это моделирование на основе агентов. В этом типе моделирования, основанном на типах компьютерных моделей, каждая сущность в различных моделях представлена напрямую.

Распределенные типы компьютерных моделей работают во взаимосвязанной компьютерной сети и, скорее всего, через Интернет.

Сегодня невозможно представить жизнь без компьютера. Мы делаем свою работу, развлекаемся и узнаем то, что нам нужно знать, с помощью компьютеров. Иногда мы забываем, что смартфон — это всего лишь версия нашего настольного ПК размером с ладонь.

Хотя термин "компьютер" может применяться практически к любому устройству, в котором есть микропроцессор, большинство людей думают о компьютере как об устройстве, которое получает ввод от пользователя с помощью мыши или клавиатуры, каким-то образом обрабатывает его и отображает результат. на экране. Аппаратное и программное обеспечение компьютеров развивалось стремительными темпами за последние несколько десятилетий — громоздкие настольные машины начала 80-х совсем не похожи на современные планшеты с сенсорным экраном.

По сравнению с компьютерами конца 20 века, современные компьютеры гораздо более взаимосвязаны благодаря неумолимому распространению Интернета и различных веб-технологий. И эта самая связанность изменила сами компьютеры. Прошли те времена модемов с коммутируемым доступом, которые прокладывали себе путь к системам электронных досок объявлений. Теперь компьютеры используют Wi-Fi и широкополосные соединения, чтобы прокладывать себе путь через мультимедийный контент — от новостей в прямом эфире до фильмов, многопользовательских игр и многого другого.

Существует множество терминов, используемых для описания различных типов компьютеров. Большинство этих слов подразумевают размер, предполагаемое использование или возможности компьютера. Начнем с самого очевидного.

10: Всемогущий персональный компьютер

Компьютерный терминал IBM, используемый для официального подсчета очков в туре PGA, выставлен в пресс-центре чемпионата Mercedes 1994 года в Карлсбаде, Калифорния. С тех пор компьютеры сильно изменились. Саймон П. Барнетт/Allsport/Getty Images

Под персональным компьютером (ПК) понимается компьютер, предназначенный для общего использования одним человеком. Хотя iMac, безусловно, является ПК, большинство людей вместо этого связывают эту аббревиатуру с компьютерами, работающими под управлением операционной системы Windows. ПК сначала назывались микрокомпьютерами, потому что они были полноценными компьютерами, но построены в меньшем масштабе, чем огромные системы, используемые большинством предприятий.

В 1981 году легендарный производитель технологий IBM представил свой первый ПК, в котором использовалась уже ставшая легендарной операционная система Microsoft – MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). Вслед за этим в 1983 году Apple создала Lisa, один из первых ПК с GUI (графическим пользовательским интерфейсом) [источники: Альфред, Кэбелл]. Это причудливый способ сказать, что «значки» были видны на экране. До этого экраны компьютеров были довольно простыми.

При этом важнейшие компоненты, такие как ЦП (центральные процессоры) и ОЗУ (оперативная память), развивались с головокружительной скоростью, делая компьютеры быстрее и эффективнее. В 1986 году Compaq выпустила 32-битный ЦП на своих 386 машинах. И, конечно же, Intel заняла место в компьютерной истории в 1993 году со своим первым процессором Pentium [источники: PCWorld, Tom's Hardware].

Теперь персональные компьютеры оснащены сенсорными экранами, всевозможными встроенными средствами связи (такими как Bluetooth и Wi-Fi) и операционными системами, которые меняются с каждым днем. Как и размеры и формы самих машин.

До середины 1980-х у потребителей был только один выбор для ПК — настольный формат. Эти бьющие по коленям ящики (называемые «башнями») были достаточно большими, чтобы проткнуть вам голени. Оснащенные большими мониторами с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой), они заполняли ваше домашнее рабочее пространство или офис. От настольных систем ожидалось, что вы установите компьютер в постоянном месте. Большинство настольных компьютеров предлагают большую мощность, объем памяти и универсальность по меньшей цене, чем их портативные собратья, что сделало их популярными компьютерами в 1990-х годах, когда ноутбуки стоили тысячи долларов [источник: Britannica].

В наши дни настольные компьютеры намного дешевле, чем 20 лет назад, и вы можете купить их всего за несколько сотен долларов. Это далеко от тысяч долларов, которые они стоили в 80-х. На самом деле, один из первых бизнес-ПК Hewlett-Packard, модель 300, в 1972 году стоил 95 000 долларов [источник: Comen].

Поскольку смартфоны и ноутбуки продолжают доминировать в мире, а их цены сделали их доступными для большинства потребителей, настольные компьютеры уступают место динозаврам. В 2017 году мировые продажи настольных компьютеров упали ниже 100 млн, что намного меньше, чем 161,6 млн ноутбуков, ушедших с полок в том же году [источник: Moore-Colyer].

Но не плачьте из-за рабочего стола. Этот формат ПК уступает место таким же мощным продуктам с огромным дополнительным преимуществом портативности.А заядлые геймеры по-прежнему ценят настольные компьютеры.

Ноутбуки заменили настольные компьютеры в качестве рабочего компьютера. Эта женщина использует свой для видеоконференции. FS Productions/Getty Images

Давным-давно, если вы хотели использовать ПК, вам нужно было использовать настольный компьютер. Инженеры просто не могли упаковать сложные системы ПК в портативную коробку. Однако в середине 1980-х годов многие крупные производители компьютеров предприняли усилия по популяризации портативных компьютеров.

Ноутбуки – это портативные компьютеры, в которых дисплей, клавиатура, указывающее устройство или шаровой манипулятор, процессор, память и жесткий диск объединены в корпусе с батарейным питанием, который немного больше средней книги в твердом переплете.

Первый настоящий коммерческий ноутбук был далек от стройных устройств, заполонивших сегодня розничные магазины. Osborne 1, выпущенный в 1981 году, продавался примерно за 1800 долларов, имел 64 КБ памяти и весил около 24 фунтов (10 кг). Укрепляя бицепсы, Osborne 1 также тренировал глаза, так как экран был всего 5 дюймов (12 сантиметров) [источник: Computing History].

К счастью, производители быстро улучшили внешний вид ноутбуков. Всего два года спустя TRS-80 Model 100 от Radio Shack упаковала свои компоненты в 4-фунтовую (8-килограммовую) раму, но ей не хватало мощности. К концу десятилетия UltraLite от NEC разрушил барьеры, втиснув реальную вычислительную эффективность в первый настоящий ноутбук (то есть очень легкий ноутбук), который весил всего 5 фунтов (2,2 кг). Гонка за ультрапортативность официально началась [источник: Bellis]. Однако до 2005 года продажи ноутбуков не превосходили ПК [источник: Артур].

7: Нетбуки и планшеты

Пользователь рисует кости руки на 9,7-дюймовом iPad от Apple во время презентации устройства в средней школе Lane Tech College Prep High School, 27 марта 2018 г. в Чикаго, штат Иллинойс. Скотт Олсон/Getty Images

Нетбуки – это сверхпортативные компьютеры, которые даже меньше традиционных ноутбуков. Чрезвычайная экономичность нетбуков (примерно 200 долларов) означает, что они дешевле почти любого совершенно нового ноутбука, который вы найдете в розничных магазинах. Однако внутренние компоненты нетбуков менее мощные, чем в обычных ноутбуках [источник: Крынин].

Нетбуки впервые появились в 2007 году, прежде всего как средство доступа к Интернету и веб-приложениям, от электронной почты до потоковой передачи музыки и фильмов и веб-серфинга. Они невероятно компактны, но в результате их технические характеристики часто напоминают сильно урезанный ноутбук. У них небольшие дисплеи (всего 6 или 7 дюймов или 15-18 сантиметров), небольшой объем памяти (возможно, до 64 ГБ), а иногда они экономят или вообще пропускают порты данных (например, USB или HDMI), которыми обладают традиционные ноутбуки. Многие нетбуки производятся мелкими производителями, так как крупные компании не могут быть обеспокоены низкой рентабельностью этих более дешевых машин [источник: Lenovo].

Из-за относительно медленных процессоров и небольшого объема памяти нетбуки не могут выполнять тяжелую работу с графическими приложениями или сложными играми. Вместо этого они лучше всего подходят для задачи, благодаря которой они получили свое название: веб-серфинг [источник: Крынин].

Планшеты в значительной степени заменили нишу, занятую нетбуками. Планшеты — это тонкие плоские устройства, которые выглядят как увеличенные версии смартфонов. Впервые они были произведены компанией Lenovo в 2000 году, но популяризированы Apple в 2010 году с выпуском своего iPad [источник: Bort].

Планшеты могут выполнять почти все функции ноутбуков, но не имеют встроенных вентиляторов, которые есть на ПК. Поэтому им приходится полагаться на менее производительные процессоры, которые не будут потреблять столько тепла и энергии батареи. Они также имеют меньшую емкость памяти, чем традиционные ПК. В старых планшетах использовались те же операционные системы, что и в мобильных телефонах, но в новых планшетах используется полноценная операционная система, такая как Microsoft Windows 10 [источник: Lenovo].

Планшеты более портативны, чем ПК, имеют более длительное время автономной работы, но при этом могут выполнять такие же действия, как смартфоны, например фотографировать, играть в игры и рисовать стилусом. Для тех, кому нравится функциональность клавиатуры ноутбука, некоторые планшеты поставляются с клавиатурой (присоединенной или съемной), что позволяет сочетать лучшее из обоих миров.

6: Карманные компьютеры

Удивительно, сколько компьютерных функций может выполнять смартфон, включая фотосъемку. LWA/Дэнн Тардиф/Getty Images

Ранним компьютерам 20 века, как известно, требовались целые комнаты. В наши дни вы можете носить гораздо больше вычислительной мощности прямо в кармане брюк. Карманные компьютеры, такие как смартфоны и КПК, – одно из знаковых устройств нашей эпохи [источник: Артур].

Появившиеся в 1990-х годах персональные цифровые помощники (КПК) представляли собой тесно интегрированные компьютеры, которые часто использовали флэш-память вместо жесткого диска для хранения данных. Эти компьютеры обычно не имели клавиатур, но полагались на технологию сенсорного экрана для пользовательского ввода.КПК обычно были меньше романа в мягкой обложке, очень легкие и с разумным временем автономной работы. Какое-то время они были популярными устройствами для календарей, электронной почты и простых функций обмена сообщениями [источник: Britannica]. Помните Palm Pilot и BlackBerry?

Но когда началась революция смартфонов, КПК потеряли свой блеск. Смартфоны, такие как iPhone и Samsung Galaxy, сочетают в себе функции вызовов и функциональность КПК, а также полноценные компьютерные возможности, которые с каждым днем становятся все более потрясающими. Они имеют интерфейсы с сенсорным экраном, высокоскоростные процессоры, много гигабайт памяти, полные возможности подключения (включая Bluetooth, Wi-Fi и т. д.), камеры с двумя объективами, высококачественные аудиосистемы и другие функции, которые поразили бы электронику. инженеров полувековой давности. Хотя смартфоны в той или иной форме существуют с 2000 года, широко разрекламированный дебют iPhone 3G в 2007 году принес устройство в массы. Внешний вид, ощущения и функциональность этого iPhone стали образцом для всех последующих смартфонов [источник: Нгуен].

Инженеры часто используют рабочие станции, хотя их популярность снижается по мере того, как "обычные" компьютеры становятся все более мощными. Монти Ракусен/Getty Images

Рабочая станция — это просто настольный компьютер с более мощным процессором, дополнительной памятью, графическими адаптерами высокого класса и расширенными возможностями для выполнения специальной группы задач, таких как трехмерная графика или разработка игр [источник: Intel].< /p>

Рабочие станции, как и обычные настольные компьютеры, предназначены для отдельных пользователей. Но они отличаются от настольных компьютеров тем, что они намного, намного быстрее. Как правило, такие рабочие лошадки для своих сотрудников покупают инженерные фирмы или мультимедийные компании [источник: TechTarget].

Мощность рабочей станции недешева. В то время как малые предприятия могут легко найти обычные настольные компьютеры всего за несколько сотен долларов, рабочие станции могут стоить в три раза дороже. Базовые рабочие станции легко продаются за 1500 долларов США и в спешке удваиваются в цене [источник: Benton].

Но в то время как дешевые настольные компьютеры состоят из столь же дешевых (читай: иногда ненадежных) компонентов, рабочие станции — это качественные машины, предназначенные для серьезного бизнеса. Их можно оставить включенными на ночь для обработки чисел или рендеринга анимации. Поэтому эти компьютеры оснащены избыточными жесткими дисками для безопасности данных, а также более быстрыми процессорами и твердотельными накопителями большой емкости. Все эти факторы указывают на то, что машина больше предназначена для получения прибыли, чем для базовой обработки текста или случайных игр в «Сапёр» [источник: Benton].

Подробный вид компьютерного и дата-центра ЦЕРН и фермы серверов главного помещения площадью 1450 квадратных метров в крупнейшей в мире лаборатории физики элементарных частиц, 19 апреля 2017 г. в Мейрине, Швейцария. Дин Мутаропулос/Getty Images

Компьютер, оптимизированный для предоставления услуг другим компьютерам по сети, серверы обычно имеют мощные процессоры, много памяти и большие жесткие диски.

В отличие от настольного или портативного ПК, вы не садитесь за сервер и не печатаете. Вместо этого сервер обеспечивает компьютерную мощность — и большую ее часть — через локальную сеть (LAN) или через Интернет. Малые и крупные компании используют серверы для предоставления информации, обработки заказов, отслеживания данных о доставке, обработки научных формул и многого другого. Серверы часто хранятся на стойках в выделенном серверном помещении, которое в некоторых компаниях может напоминать склады.

Как и обычные ПК, серверы имеют типичные компьютерные компоненты. У них есть материнские платы, оперативная память, видеокарты, блоки питания и широкие сетевые подключения для любых нужд. Однако у них обычно нет специальных дисплеев. Вместо этого ИТ-специалисты используют один монитор для настройки нескольких серверов и управления ими, объединяя свои вычислительные мощности для еще большей скорости.

Вы когда-нибудь задумывались, как такая служба, как Google, может прогнозировать ваши поисковые запросы в режиме реального времени . а затем мгновенно ответить на ваши самые глубокие вопросы? Это все из-за серверов. По некоторым оценкам, компания обслуживает и управляет примерно 2,5 миллионами серверов в огромных центрах обработки данных, разбросанных по всей Земле [источник: Data Center Knowledge].

Посетители смотрят на мейнфрейм IBM z13 на стенде IBM на выставке технологий CeBIT 2015 в Ганновере, Германия. Шон Гэллап/Getty Images

На заре вычислительной техники мэйнфреймы представляли собой огромные компьютеры, которые могли занимать целую комнату или даже целый этаж! Поскольку размер компьютеров уменьшился, а их мощность увеличилась, термин «мейнфрейм» вышел из употребления в пользу корпоративного сервера. Тем не менее, вы все еще будете слышать этот термин, особенно в крупных компаниях, для описания огромных машин, обрабатывающих миллионы транзакций каждый день и одновременно работающих для удовлетворения потребностей сотен, если не тысяч отдельных пользователей.Хотя мэйнфреймы традиционно означали централизованный компьютер, подключенный к менее мощным устройствам, таким как рабочие станции, это определение размывается, поскольку меньшие машины получают больше мощности, а мейнфреймы становятся более гибкими [источник: IBM].

Мейнфреймы впервые появились в эпоху после Второй мировой войны, когда Министерство обороны США сосредоточило свои усилия на борьбе с холодной войной. Несмотря на то, что серверов становится все больше, мейнфреймы по-прежнему используются для обработки некоторых из самых больших и сложных баз данных в мире. Они помогают защитить бесчисленное количество конфиденциальных транзакций, от мобильных платежей до сверхсекретной корпоративной информации [источник: Alba].

Действительно, IBM, один из самых устойчивых производителей мэйнфреймов в мире на протяжении более полувека, в 2018 году впервые за пять лет продемонстрировала всплеск продаж мейнфреймов. Отчасти это связано с тем, что мэйнфреймы могут вместить так много вычислительных мощностей на площади, которая меньше стойки современных высокоскоростных серверов [источник: Холл].

Сотрудник Немецкого центра климатических вычислений (DKRZ, или Deutsches Klimarechenzentrum) стоит у суперкомпьютера MistralÓ 7 июня 2017 года в Гамбурге, Германия. Этот суперкомпьютер обрабатывает данные для моделирования климата и системы Земли. Моррис Макматцен/Getty Images

Такой тип компьютеров обычно стоит сотни тысяч или даже миллионы долларов. Хотя некоторые суперкомпьютеры представляют собой отдельные компьютерные системы, большинство из них состоит из нескольких высокопроизводительных компьютеров, работающих параллельно как единая система. Самые известные суперкомпьютеры созданы Cray Supercomputers.

Суперкомпьютеры отличаются от мейнфреймов. Оба типа компьютеров обладают невероятной вычислительной мощностью для самых интенсивных промышленных и научных расчетов на Земле. Мейнфреймы обычно настраиваются для обеспечения максимальной надежности данных.

Суперкомпьютеры, с другой стороны, – это гоночные машины Формулы 1 в компьютерном мире, созданные для головокружительной скорости обработки данных, чтобы компании могли быстро выполнять вычисления, на выполнение которых другим системам могут уйти дни, недели или даже месяцы. Их часто можно найти в таких местах, как центры атомных исследований, шпионские агентства, научные институты или станции прогнозирования погоды, где скорость имеет жизненно важное значение. Например, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США, обладающее одними из самых передовых в мире возможностей прогнозирования погоды, использует одни из самых быстрых в мире компьютеров, способных выполнять более 8 квадриллионов вычислений в секунду [источники: Hardawar, NOAA].

Такая умопомрачительная компьютерная мощь обходится столь же умопомрачительной ценой. Например, суперкомпьютер Summit Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики США стоит 200 миллионов долларов. Это первый суперкомпьютер, созданный для работы с приложениями ИИ [источник: Wolfson].

Смарт-часы и другие носимые устройства — это следующая версия компьютеров. Этот говорит о пульсе владельца. Гвидо Мит/Getty Images

Последняя тенденция в области вычислительной техники – носимые компьютеры. По сути, обычные компьютерные приложения (электронная почта, база данных, мультимедиа, календарь/планировщик) интегрированы в часы, сотовые телефоны, защитные очки и даже одежду. Многие другие носимые устройства предназначены для любителей активного отдыха и любителей фитнеса и позволяют им отслеживать свое местоположение, высоту над уровнем моря, сожженные калории, шаги, скорость и многое-многое другое.

Четвертая версия Apple iWatch является одним из самых популярных носимых устройств на сегодняшний день. Эти маленькие часы обладают многими функциями полноценного смартфона. Это позволяет вам выполнять обычные текстовые сообщения и электронную почту. И у них есть встроенный сотовый телефон, в отличие от некоторых других смарт-часов, которые должны быть сопряжены с телефоном, чтобы совершать звонки. У него даже есть встроенный электрический датчик сердца, с помощью которого вы можете снять электрокардиограмму и сразу же поделиться ею со своим врачом [источник: Apple].

Но часы — это только начало. Вшитые аксессуары для одежды растут, как и умные очки, умные ремни, мониторы сна, трекеры сердечного ритма и интеллектуальные наушники-вкладыши. Компания под названием MC10 даже рекламирует пластыри для кожи, которые будут отслеживать различные биологические процессы, происходящие в вашем теле [источник: Pervasive Computing].

Носимые устройства — это действительно новый горизонт в области персональных компьютеров. Их гибкость и поражающий воображение потенциал говорят о том, что компьютерная революция еще не закончилась. Во всяком случае, эра ПК только начинается.

Первоначально опубликовано: 14 ноября 2008 г.

Часто задаваемые вопросы о типах компьютеров

Какие бывают компьютеры?

10 типов компьютеров включают персональные компьютеры, настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, карманные компьютеры, серверы, рабочие станции, мейнфреймы, носимые компьютеры и суперкомпьютеры.

Что такое компьютер?

Компьютер – это любое устройство с микропроцессором, обрабатывающим информацию. У него есть оборудование, программное обеспечение и экран для отображения.

Какие наиболее распространенные типы компьютеров и их функции?

Ноутбуки, портативные устройства, носимые устройства и настольные компьютеры – самые распространенные типы компьютеров на сегодняшний день. Настольные компьютеры являются старейшими компьютерами и используются для запуска большого количества программ и доступа в Интернет. Ноутбуки — это портативные версии настольных компьютеров, которые меньше по размеру, поэтому их можно легко носить с собой. Карманные компьютеры (смартфоны) и носимые устройства предлагают множество функций, таких как подключение по Bluetooth, игры, аудиосистемы, отслеживание активности и камеры.

Читайте также: