Направления развития и поколения ЭВМ. Аналоговые вычислительные машины (АВМ). В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций.
В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений.
Достоинства АВМ: • высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала; • простота конструкции АВМ; • лёгкость подготовки задачи к решению; • наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования. Недостатки АВМ: • малая точность получаемых результатов (до 10%); • алгоритмическая ограниченность решаемых задач; • ручной ввод решаемой задачи в машину; • большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи. 2.Электронные вычислительные машины (ЭВМ). В отличие от предыдущих машин в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины.
ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ. Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения.
Достоинства ЭВМ: • высокая точность вычислений; • универсальность; • автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи; • разнообразие задач, решаемых ЭВМ; • независимость количества оборудования от сложности задачи. Недостатки ЭВМ: • сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования); • недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов; • сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание; • требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры. 3.Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ). АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность.
Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов.
В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования). 4.Поколения ЭВМ. Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ. П О К О Л Е Н И Я Э В М ХАРАКТЕРИСТИКИ I II III IV Годы применения 1946-1960 1960-1964 1964-1970 1970-1980 Основной элемент Эл. лампа Транзистор ИС БИС Количество ЭВМ в мире (шт.) Сотни Тысячи Десятки тысяч Миллионы Размеры ЭВМ Большие Значительно меньше Мини-ЭВМ микроЭВМ Быстродействие(усл) 1 10 1000 10000 Носитель информации Перфокарта, Перфолента Магнитная лента Диск Гибкий диск Поколения: I. ЭВМ на эл. лампах, быстродействие порядка 20000 операций в секунду, для каждой машины существует свой язык программирования. (“БЭСМ”,”Стрела”). II. В 1960 г. в ЭВМ были применены транзисторы, изобретённые в 1948 г они были более надёжны, долговечны, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен заменить ~40 эл. ламп и работает с большей скоростью.
В качестве носителей информации использовались магнитные ленты. (“Минск-2”,”Урал-14). III. В 1964 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое распространение.
ИС - это кристалл, площадь которого 10 мм2. 1 ИС способна заменить 1000 транзисторов. 1 кристалл - 30-ти тонный “Эниак”. Появилась возможность обрабатывать параллельно несколько программ.
IV. Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма. (“Иллиак”,”Эльбрус”). V. Синтезаторы, звуки, способность вести диалог, выполнять команды, подаваемые голосом или прикосновением.