1 Аналоговы и цифровые выч.маш
..docАналоговые и цифровые вычислительные машины
Вычислительные машины в развитии информатики играют особую роль. В настоящее время само существование информатики невозможно представить без средств обработки и передачи данных - вычислительных машин.
Вычислительные машины по принципу действия делятся на аналоговые (АВМ) и цифровые - электронные (ЭВМ).
АВМ. В основе аналоговых машин лежит принцип аналогии. Согласно этому принципу многие процессы, протекающие в различных объектах, элементах, системах, явлениях и т.п., описываются одними и теми же математическими уравнениями.
Если необходимо изучить некоторое явление, то можно предложить следующие подходы: изучить сам процесс, или его аналог, если этот аналог легче и безопаснее воспроизвести, или изучать математическое уравнение описывающее процесс. Возможна ситуация когда математическое уравнение слишком сложное и не поддается решению. В этом случае можно попытаться построить его физический аналог и получить, исследовать решение. Именно эта идея лежит в основе аналоговых вычислительных машин.
Эти машины отличаются от цифровых тем, что вводимые в них величины, над которыми выполняются вычислительные операции, представлены не в цифровой, дискретной форме, а в виде непрерывных физических величин (перемещения, напряжения, электрического тока, углов поворота и др.)
Если в качестве физических величин берутся линейные или угловые перемещения механических устройств, то это механические ЭВМ. Существуют гидравлические (в качестве базовых аналоговых величин используют сопротивление жидкости, протекающей через трубки специального профиля, объемы жидкости, давления в ней) электрические (в качестве базовых величин используют параметры электрических сигналов)
Точность работы АВМ зависит от точности выполнения преобразований физических величин, т.е. от точности работы блоков (устройств), входящих в их состав. Блоки, предназначены для выполнения какой либо определенной математической операции (сложения, вычитания, умножения, деления, интегрирования и т.д.). Блоки соединяются в определенной последовательности для обеспечения решения конкретной задачи.
Наиболее часто АВМ используются для решения дифференциальных уравнений, моделирования различных физических процессов.
ЭВМ. В ЭВМ операции (математические и логические) производятся над числами, представленными в виде цифровых кодов, для чего в них имеются электронные устройства, с помощью которых выполняются эти операции. Последовательность математических вычислений и логических преобразований в ЭВМ осуществляется с помощью программного обеспечения. Так как основные компоненты цифровой электронной вычислительной машины выполнены на электронных компонентах, то в дальнейшем эти машины стали называться просто ЭВМ. В настоящее время история развития ЭВМ насчитывает пять поколений.
Основные преимущества ЭВМ перед АВМ – универсальность. Эти машины обладают большой скоростью выполнения арифметических и логических операций, возможностью хранения большого количества различных данных и применения, способностью решать широкий круг математических задач, задач обработки информации и др.
Точность ЭВМ определяется количеством разрядов, используемых для представления чисел. (Это можно считать достоинством и недостатком!)
Главные достоинства АВМ - простота, дешевизна, способность работать в заданном или реальном масштабе времени.
Точность решения, обусловлена точностью значений параметров составляющих элементов, которая, в свою очередь, определяется точностью работы блоков, устройств. (Это можно считать достоинством и недостатком!)