Направления развития и поколения ЭВМ

1.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 микро ЭВМ. 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 микро ЭВМ
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.