Страница 70 из 76
ЦВМ характеризуются высокой производительностью, точностью получаемых результатов и алгоритмической универсальностью, обусловленной тем, что перестройка ЦВМ на решение новой задачи состоит лишь в замене программы вычислений и исходных данных, хранящихся в памяти В. м., без изменения конструкции самой машины.
Гибридные вычислительные системы состоят из органически связанных между собой АВМ и ЦВМ. Обмен информацией между В. м. непрерывного и дискретного действия осуществляется через специальные преобразователи. Для комбинированной системы типично разделение функций между машинами: АВМ используется для воспроизведения быстро протекающих процессов с ограниченными точностями переменных величин, а ЦВМ — для вычислений с более высокой точностью и для статистической обработки результатов. В гибридной вычислительной системе сочетаются высокая точность и быстродействие, которые сложнее получать с помощью только одной из В. м.
Лит.: см. при статьях Аналоговая вычислительная машина , Цифровая вычислительная машина , Гибридная вычислительная машина .
А. Н. Мямлин.
Вычислительная техника
Вычисли'тельная те'хника, совокупность технических и математических средств, методов и приёмов, используемых для облегчения и ускорения решения трудоёмких задач, связанных с обработкой информации, в частности числовой, путём частичной или полной автоматизации вычислительного процесса; отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин .
Задачи, связанные с исчислением времени, определением площадей земельных участков, торговыми расчётами и др., относятся к древнейшим периодам человеческой культуры. Первые примитивные устройства для механизации вычислений абак , китайские счёты и математические правила решения простейших вычислительных задач появились за сотни лет до н. э. Вычислительные устройства, такие, например, как шкала Непера, логарифмическая линейка , арифметическая машина французского учёного Б. Паскаля — предшественница арифмометра , были известны уже в 17 в. Промышленная революция 18—19 вв., характеризующаяся бурным для того времени ростом средств производства и его механизацией, дала толчок и развитию В. т. Это обусловливалось прежде всего необходимостью выполнения сложных расчётов при проектировании и строительстве кораблей, сооружении мостов, топографических работах, усложнением финансовых операций и т.п. При этом сложность и количество задач возросли настолько, что решение их в необходимый срок и без механизации самого вычислительного процесса часто оказывалось невозможным. Тогда на смену примитивным счётным устройствам пришли планиметры Дж. Германа и Дж. Амслера, арифмометр В. Т. Однера и др.
В 1833 английский учёный Ч. Беббидж разработал проект «аналитической машины» — гигантского арифмометра с программным управлением, арифметическим и запоминающим устройствами. Однако полностью осуществить свой проект ему не удалось, главным образом из-за недостаточного развития техники в то время; материалы об этой машине были опубликованы лишь в 1888, уже после смерти автора. Исследования Беббиджа лишь спустя 100 лет привлекли внимание инженеров, но математики отметили их сразу. В 1842 итальянский математик Менабреа опубликовал записи лекций Беббиджа, прочитанных в Турине и посвящённых «аналитической машине».
Практическое развитие В. т. в 19 и в начале 20 вв. связано главным образом с постройкой аналоговых машин (см. Аналоговая вычислительная машина ), в частности первой машины для решения дифференциальных уравнений академика А. Н. Крылова (1904). В 1944 в США была построена ЦВМ с программным управлением «МАРК-1» на электромагнитных реле; её изготовление стало возможным благодаря накопленному опыту эксплуатации телефонной аппаратуры, счётно-аналитических и счётно-перфорационных машин.
Резкий скачок в развитии В. т. — создание в середине 40-х гг. 20 в. электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ) с программным управлением. Применение электронных ЦВМ существенно расширило круг задач; возможными стали такие вычисления, которые ранее были невыполнимы, так как требуемое для этого время превышало продолжительность человеческой жизни. Производство электронных ЦВМ росло чрезвычайно быстро: первая (и единственная) машина «ЭНИАК» была создана в США в 1946, а уже к 1965 мировой парк насчитывал свыше 50 тыс. ЦВМ различного назначения. Столь же быстро совершенствовались технические параметры электронных ЦВМ; в сотни и тысячи раз возросли их быстродействие и объёмы памяти.
Первая советская электронная ЦВМ «МЭСМ» (малая электронная счётная машина) была построена в АН УССР в 1950 под руководством академика С. А. Лебедева. В 1953 в институте точной механики и вычислительной техники также под руководством Лебедева была создана БЭСМ , ставшая предшественницей серии отечественных электронных ЦВМ («Минск» , «Урал» , «Днепр», «Мир» и др.).
Быстрое совершенствование В. т. неразрывно связано с интенсивным развитием электронной техники: первые ЭВМ были ламповыми, однако уже через несколько лет достижения в технике полупроводников позволили полностью перейти на полупроводниковое исполнение, а с начала 60-х гг. 20 в. приступить к микроминиатюризации схем и элементов ЭВМ, что существенно повышает их быстродействие и надёжность, уменьшает габариты и потребляемую мощность, удешевляет производство.
Наиболее существенно применение средств В. т. в системах автоматического управления при сборе, обработке и использовании информации с целью учёта, планирования, прогнозирования и экономической оценки для принятия научно обоснованных решений. Подобные системы управления могут быть как большими системами , охватывающими всю страну, район, какую-либо отрасль промышленности в целом или группу специализированных предприятий, так и локальными, действующими в пределах одного завода или цеха.
В. т. широко используется в современных системах обработки информации, для быстрого и точного определения координат кораблей, подводных лодок, самолётов, космических объектов и т.п. Особой областью применения В. т. являются информационные поисковые системы, обеспечивающие механизацию библиотечных и библиографических работ и способствующие ликвидации огромных справочных картотек. Быстро расширяющейся сферой применения В. т. является также работа банков, сберегательных касс и других финансовых учреждений, где использование ЦВМ позволяет централизованно выполнять все расчётные операции.
Возрастающее значение В. т. для нужд народного хозяйства и приближение её к потребителям, которые не являются специалистами в области В. т., предъявляют всё более высокие требования к программам ЭВМ. Разработка программ и программирование становится существенным фактором, определяющим возможности дальнейшего расширения сферы применения В. т. Уже в конце 60-х гг. стоимость математического обеспечения ЦВМ превысила стоимость материальной части и имеется тенденция дальнейшего его увеличения. Для выполнения простых вычислительных операций используют ЦВМ с жёсткой программой (например, электронные арифмометры, выполняющие арифметические действия и вычисление простейших функций) и средства малой механизации счётных работ (кассовые аппараты, счётно-аналитические машины и т.п.).
Уже первые электронные ЦВМ показали принципиальную возможность производить вычисления с такой скоростью, которая превышает скорость рассчитываемого физ. процесса. Это позволяет не только предсказывать возможные отклонения в процессе, но и своевременно корректировать их, вмешиваться в ход процесса, т. е. управлять им (см. Автоматизация производства ).