Состояние и тенденции развития ЭВМ
ЭВМ – это комплекс технологических средств, предназначенных для автоматической обработки данных.
ЭВМ = computer = вычислитель.
Первоначально эти устройства предназначались для операций над числами, в настоящее время ЭВМ в основном используются для операций над текстом, логикой и графикой.
Классификация ЭВМ (признаки)
- Принцип действия.
- Этапы развития.
- Назначение.
- Функциональные возможности.
Принципу действия
По принципу действия ЭВМ делятся на три класса:
- Цифровые (ЦВМ)
- Аналоговые (АВМ)
- Гибридные (ГВМ)
Критерием деления является форма представления информации. При аналоговой форме значение характеристики во времени представлено величиной электрического напряжения U (рис. 4.1.а). При цифровой форме значение характеристики кодируется последовательностью импульсов в моменты тактовой частоты. (рис. 4.1.б).
| ||||||
U U
|
|
|
АВМ отличаются высокой скоростью и низкой ценой, неустойчивой работой и низкой точностью. При изменении напряжения значение характеристики в АВМ будет иеняться.
В ЦВМ падение напряжения слабо влияет на код характеристики.
Основы построения ЦВМ были заложены в 1946 г. фон Нейманом.
Принципы фон Неймана:
- Вся информация представляется в двоичной форме.
- Программа хранится в памяти компьютера, и может быть туда записана.
- программы могут обрабатываться также как числа.
- Иерархическая организация памяти.
- Арифметическое устройство конструируется на основе схемы сложения.
- Параллельная обработка нескольких разрядов двоичной информации.
- Иерархическая система машинных действий от базисных команд до составных процедур.
В настоящее время АВМ почти не используются.
Цифровая форма хранения информации сейчас используется в цифровых фотоаппаратах, телевизорах и видеокамерах.
Цифровой принцип ещё называют импульсным, а аналоговый – непрерывным.
Этапы создания
Этапы создания ЭВМ связаны с изменением элементной базы, которое в свою очередь сопровождалось уменьшением её размеров, и как следствие – увеличение быстродействия и снижения цены.
По этапам создания ЭВМ делятся на шесть поколений:
- 50-е годы XX в. Электронные вакуумные лампы.
- 60-е годы. Полупроводниковые транзисторы.
- 70-е годы. Полупроводниковые интегральные схемы (1000 транзисторов на схему)
- 80-е годы. Большие интегральные схемы (1000000 транзисторов на схему)
- 90-е годы. Многопроцессорные ЭВМ, обрабатывающие параллельно несколько потоков информации.
- Оптоэлектронные ЭВМ. (ещё не существуют, но разрабатываются)
В настоящее время используются [4] и [5].
Назначение
По назначению ЭВМ делятся на три группы:
- Универсальные.
- Проблемно-ориентированные.
- Специализированные.
[1] предназначены для решения широкого круга задач: экономических, инженерных, математических.
[2] решают задачи по управлению техническими объектами (сборочные конвейеры, автомобили, ракеты, самолёты, станки с числовым программным управлением)
[3] решают строго-определённые задачи (калькуляторы, записные книжки)