Цифровые вычислительные машины примеры
Вычислительные машины
Вычислительные машины, являются неотъемлемой частью современной жизни. В повседневной жизни человек ежесекундно сталкивается с разного рода вычислениями или результатом таковых.
В процессе своего развития вычислительная техника прошла долгий путь эволюции от простейших палочек для вычисления до машин, способных выполнить любое математическое действие в тысячные доли секунды.
Самым простым примером продвинутой вычислительной машины, является компьютер, который постоянно принимает, обрабатывает и передает данные. Весь текст и картинки, которые видны на экране для компьютера, выглядят как бинарный код из «1» и «0».
В зависимости от порядка расположения «1» и «0» вычислительная машина выводит на экран тот или иной символ.
История развития вычислительных машин
История развития вычислительных машин начала еще в древние времена, когда для выполнения простейших вычислительных операций, человек использовал средства для визуализации счета.
Первыми известными приспособлениями для вычисления являются счетные палочки. Далее, в процессе эволюции счетные палочки изменили свой внешний вид. Например, во многих религиях для отсчета количества прочитанных молитв стали применять четки.
Не так давно, на одном из античных судов было найдено устройство, которое могло выполнять простые математические операции. Главной особенностью этой находки, являлось назначение устройства: механизм был создан для вычисления лунных фаз и, скорее всего, использовались как календарь.
Ученые пришли к выводу, что технология производства такой машины была утеряна, и более человеку не удавалось создать подобного аппарата вплоть до эпохи процветания.
Греческие купцы, имели при себе специальные таблички, на которых была изображена своеобразная система подсчета, отдаленно напоминающую современную таблицу умножения.
Для определения качественных характеристик таких, как килограммы, для подсчета использовались простые весы. Процесс вычислений заключался в следующем: прибор оценивал вес изделия, переводя его в числовое значение.
Процесс эволюции систем для счета происходил в следующей хронологии:
Разработка вычислительных машин не стоит на месте. Ученые говорят о скором появлении оптического или фотонного вычислителя, который сможет работать в 1000 раз быстрее, чем обыкновенный компьютер.
Первые механические вычислительные машины
Главное отличие механической вычислительной техники от современной заключается в использовании при вычислениях механической силы. В механических приборах алгоритмы запускались при помощи шестерней и рычагов, и требовали ручного ввода информации.
Долгий путь эволюции такой вычислительной техники отмечен созданием двух наиболее продвинутых аппаратов Паскаля и Бэббиджа. Эти механические вычислительные машины разработаны в разные времена и использовали прогрессивные методы подсчета чисел.
Вычислительная машина Бэббиджа
Машина Бэббиджа – это универсальный вычислительный прибор, который так и не был создан. До нашего времени дошли чертежи этой машины, на основе которой современные ученые собрали прототип машины и доказали, что разработка была удачной.
Английский математик Чарльз Бэббидж при создании своей машины опирался на труды предшественников 18 века. Основополагающими трактатами для разработки проекта стала работа немецкого ученого Иоганна Мюллера. Книга о механических вычислениях, изданная в 1788 году и труды Гаспара де Порни по созданию иерархической структуры для организации массовых вычислений.
Разностная машина, которая впервые была описана Бэббиджем в 1822 году в своей книге, могла считать значения многочленов до шестой степени. В том же 1822 году, ученый приступил к созданию своего аппарата, сразу по старту проекта, который спонсировало правительство, начались трудности.
Механические вычисления, требовали высочайшей точности в производстве деталей. Небольшие отклонения в расчетах могло привести к высокой погрешности в результате.
Подрядчик, который взялся изготавливать оборудование и запчасти для вычислительной машины, не смог выполнить детали с необходимой точностью. Поэтому машина так и не была собрана, а финансирование проекта в скором времени прекратилось. По оставшимся документам, вычислительный механизм собрали уже в конце 20 века.
Вычислительная машина Паскаля
Ученый Блэз Паскаль вырос в семье французского сборщика налогов. Главной мотивацией для создания суммирующей машины, стало стремление облегчить процесс подсчета налогов. В 1642 году Паскаль занялся разработкой методов и алгоритмов работы будущего устройства.
Счетная машина, которую ученый назвал «Паскалита», представляла собой ящик с наборными колесами. Путем вращения колес вводилось необходимое число, а в верхней части в специальных «окошках», пользователь мог увидеть сумму введенных чисел.
Первоначально, машина могла считать в пределах четырехзначных чисел. В процессе усовершенствования, машина снабдили 8 оконцами, что позволило вести вычисления для более крупных чисел и сложных выражений.
Несмотря на успех, который принесла Паскалю его суммирующая машина, больших объемов продаж добиться не удалось. Это было связано с высокой стоимостью запчастей и сложностями производства.
Хотя именно принцип передачи информации в машине, путем движения связанных между собой колес, более трех веков использовался в производстве и разработке счетных машин по всему миру. Машина Паскаля, была одной из первых реально работающих образцов механической вычислительной техники.
Классификация вычислительных машин
Все вычислительные машины можно разделить на три одинаковые группы, различия которых заключается в методах исчисления данных и способах обработки.
Вычислительные комплексы, системы и сети
К вычислительным комплексам, системам и сетям, относится группа вычислительной техники, которая работает в одном направлении и обеспечивает расчет необходимых величин по данным из нескольких источников. Самым обычным примером вычислительной сети – является компьютерная сеть. Как правило, такие группы оборудования применяются в промышленности, для достижения оптимизации вычислений.
Механические вычислительные машины
В современном виде вычислительные механические машины – это довольно сложное и точное оборудование. Самой распространенной формой механических вычислительных машин являются разнообразные счетчики.
Цифровые вычислительные машины
В цифровых вычислительных машинах, алгоритм расчетов производится, благодаря поступлению определенных дискретных значений, которые в свою очередь после подсчета выводятся на экран в виде цифрового значения.
Большинство ЦВМ используют импульсы или специальный, общепринятый двоичный код. Это сделано, для того чтобы вычислительные комплексы и системы, могли обмениваться между собой информацией «понятной» для всех машин.
Аналоговые вычислительные машины
Главным отличием аналоговой машины от цифровой или механической является беспрерывность действий по обработке данных. При этом вычисления могут вести за собой какое-то механическое, гидравлическое или электронное действие.
Самым ярким примером, является автоматическая коробка передач у автомобиля, которая постоянно получает данные о режимах работы двигателя и соответственно произведенным расчетам переключает скорости.
Электромеханические вычислительные машины
История первых электромеханических машин, начинается вместе с созданием нового электронного элемента – реле. Ведущие разработчики, сразу оценили возможность переделывать механическое движение в определенный электрический код при помощи реле.
Сразу несколько групп инженеров начали заниматься такими машинами в тридцатых годах двадцатого века. В это время развитие электроники пошло быстрее и разработку электромеханических счетных машин быстро закрыли. За неполные 7 лет разработок, на основе релейного действия, было создано две машины – «Марк 1» и «Марк 2».
На современном производстве применение электромеханических машин сведено к минимуму из-за появления более продвинутого оборудования.
Релейные вычислительные машины
После того как электрические реле стали набирать популярность, было создано несколько машин, которые при помощи механической силы могли вести определенные вычисления. Через некоторое время механическую силу полностью заменили силой тока, которая и питала релейную установку.
Первая удачная и надежная машина – РВМ-1 (Релейно вычислительная машина) была создана в 1957 году. Устройство использовало в работе одновременно 550 реле. Скорость подсчета такой машины была 0,5 секунд на выполнение одной операции, при этом устройство могло работать постоянно – без остановок.
РВМ-1 применялась на протяжении 10 лет в финансовой системе. Последний раз на территории нашей страны ее запускали для пересчета финансовой системы СССР в 1967 году. Именно тогда была зафиксирована самая большая нагрузка, и за одну секунду машина смогла выполнить до 20 операций умножения крупных чисел.
Простые вычислительные машины
Примером простых вычислительных машин является самый простой калькулятор. Первые машины этого вида начали выпускаться во второй половине 20-го века. Простая вычислительная машина нуждается в помощи оператора, задачей которого является ввод цифр. Пик развития таких машин пришелся на восьмидесятые года 20 века, а их вид практически не изменился.
Простые вычислительные машины, рассчитаны на обработку таких действий, как:
Упоминание единичных простых машин, можно встретить и в более раннем периоде. Но тогда большой популярностью простые вычислительные машины не пользовались из-за высоких требований к знаниям оператора машины и большой себестоимостью.
Производители и поставщики вычислительных машин
Современные вычислительные машины, в 90% случаев являются персональными компьютерами, на которых установлены специальные программы, позволяющие выполнять необходимые вычисления мгновенно.
Среди представителей этой индустрии можно отметить компании: «НИКС», DNS, Meijin, «МЦСТ», «Т-Платформы» и другие.
Мировыми лидерами являются компании Intel и Kingston. Серверное оборудование является большой вычислительной машиной, которая постоянно обрабатывает и передает данные.
Крупным производителем серверов является компания Dell. На продукции этой компании в мире работает около 23% серверов различного профиля и назначения.
Поставками вычислительной техники занимаются крупные торговые сети, специализирующиеся на компьютерном обеспечении. Заказ партии вычислительных машин можно сделать по интернету или в самом магазине. Некоторые из этих компаний имеют собственные производства по сборке оборудования. Среди поставщиков можно выделить сеть магазинов «Кей», «Ситилинк», «Юлмарт».
Больше о производителях и поставщиках вычислительных машин можно узнать на ежегодной выставке «Связь».
Цифровая вычислительная машина
Цифровая счётная машина (ЦВМ), счётная машина, преобразующая величины, представленные в виде комплекта цифр (чисел). Несложные преобразования чисел, узнаваемые с старейших времён, — это арифметические действия (вычитание и сложение). Но арифметические операции — только частный случай преобразований размеров, заданных в цифровой форме, и в современных ЦВМ они составляют только часть всего комплекта операций, каковые машина делает над числами.
Первыми устройствами для несложных вычислений помогали счёты и абаки: с их помощью делали арифметические операции — вычитание и сложение (см. Вычислительная техника). Эти инструменты избавляли человека от необходимости не забывать таблицу сложения и записывать промежуточные результаты вычислений, т.к. в те времена бумага (либо её аналог) и пишущие инструменты были редки.
Серьёзным шагом в развитии вычислительных устройств явилось изобретение Б. Паскалем суммирующей автомобили (1641, по др. данным — 1643). В автомобилях Паскаля каждой цифре соответствовало определённое положение разрядного колеса, поделённого на 10 секторов. Сложение в таковой машине осуществлялось поворотом колеса на соответствующее число секторов.
Мысль применять вращение колеса для исполнения операции сложения (и вычитания) предлагалась и до Паскаля (к примеру, доктором наук Тюбингенского университета В. Шиккардом, 1623), но наиболее значимым элементом в автомобилях Паскаля был непроизвольный перенос единицы в следующий, верховный разряд при полном обороте колеса прошлого разряда (так же, как при простом сложении десятичных чисел в старший разряд числа переносят десятки, появившиеся в следствии сложения единиц, много — от сложения десятков и т.д.). Именно это давало возможность складывать многозначные числа без вмешательства человека в работу механизма. Данный принцип употреблялся в течение практически трёхсот лет (середина 17 — начало 20 вв.) при построении арифмометров (приводимых в воздействие от руки) и электрических клавишных вычислительных автомобилей (с приводом от электродвигателя).
Первые счётные автомобили делали следующие элементарные операции: вычитание и сложение, перенос единицы в следующий разряд при сложении (либо изъятие единицы при вычитании), сдвиг (перемещение каретки вручную в арифмометрах, машинально в электрических автомобилях), умножение (деление) осуществлялось последовательными сложениями (вычитаниями). Наряду с этим машины и функции человека в ходе вычислений распределялись следующим образом: машина делала арифметические операции над числами, человек руководил ходом вычислительного процесса, вводил в машину числа, записывал результаты (окончательные и промежуточные), искал по таблицам значения разных функций, входящих в расчёт.
При таком распределении ролей увеличение скорости исполнения машиной арифметических операций только незначительно увеличивало скорость вычислений в целом, потому, что процедуры, делаемые человеком, составляли солидную часть вычислительного процесса. Исходя из этого, не обращая внимания на то, что техническая скорость электрических вычислительных автомобилей в принципе допускала исполнение до 1000 арифметических операций в 1 ч, фактически скорость вычислений составляла не более 1000 операций в течение 8-часового рабочего дня.
Шагом вперёд в развитии техники ЦВМ было создание счётно-перфорационных автомобилей. В этих автомобилях все человеческие функции, не считая поиска по таблицам, возлагались, по существу, на машину. Действительно, для ввода данных их нужно было предварительно нанести на перфорационные карты.
Эта операция выполнялась человеком раздельно на особом устройстве. В машину вводилась колода подготовленных перфокарт, и потом уже без вмешательства человека машина считывала содержащиеся в них эти и делала все нужные вычислительные операции. Промежуточные результаты вычислений записывались в запоминающие регистры, окончательные печатались на бумаге (либо выводились на перфокарты, а позже особое устройство перепечатывало их с перфокарт на бумагу).
Что касается управления вычислительным процессом, то порядок действий вычислительно-перфорационной автомобили задавался соответствующей коммутацией электрических связей на коммутационной доске. Т. о., в вычислительно-перфорационных автомобилях в зачаточном виде уже находились все наиболее значимые элементы автоматической ЦВМ, трудящейся без участия человека, по окончании того как нужная подготовка для исполнения ею вычислительного процесса была закончена.
Вычислительно-перфорационные автомобили имели арифметическое устройство, память (в виде колоды перфокарт и регистров для запоминания промежуточных результатов), устройство ввода (с перфокарт) и вывода данных. В этих автомобилях арифметические операции выполнялись равно как и в арифмометрах, при помощи механических перемещений, что очень ограничивало их быстродействие. Но самый узким местом этих автомобилей было управление вычислительным процессом.
Потому, что управление (задание последовательности элементарных операций) осуществлялось путём соответствующих соединений разных клемм коммутационной доски посредством проводов, то только несложные последовательности вычислительных операций могли быть закоммутированы. Эти операции имели возможность повторяться многократно, исходя из этого вычислительно-перфорационные автомобили особенно активно использовались в тех случаях, в то время, когда ответ задачи сводилось к повторению несложных комплектов операций, к примеру при ответе задач бухучёта, несложных задач статистического анализа; самыми сложными для ответа на вычислительно-перфорационных автомобилях были обычные линейные дифференциальные уравнения второго порядка.
К 70-м гг. 20 в. вычислительно-перфорационные автомобили фактически везде вышли из потребления в связи с заменой их более идеальными и универсальными электронными ЦВМ. Но в историческом замысле значение счётно-перфорационных автомобилей пребывало в том, что их использование разрешило накопить опыт машинной обработки информации и осознать, что же нужно для автоматических ЦВМ.
Машинально действующая ЦВМ независимо от физического устройства, обязана владеть следующими функциональными возможностями: делать операции (в т. ч. арифметические) над размерами (словами), заданными в цифровой форме; запоминать исходную данные (описание и исходные данные вычислительного метода — программу) и результаты вычислений; руководить вычислительным процессом, т. е. машинально настраивать машину на исполнение очередной операции в соответствии с программой; общаться с человеком, т. е. принимать от него исходную данные и выдавать необходимые ему результаты вычислений. В большинстве случаев эти функции выполняются соответствующими устройствами (рис.
1). Но вероятно кроме этого и частичное совмещение функций в одном устройстве, но в любом случае исполнение всех этих функций — необходимое условие для автоматической ЦВМ. Любая ЦВМ должна иметь цифровые элементы, владеющие конечным числом устойчивых состояний; число таких состояний должно быть равно цифр той совокупности счисления, которая принята в данной ЦВМ.
Так, в настольных механических ЦВМ (к примеру, арифмометрах) такими элементами помогают т. н. цифровые колёса, принимающие десять определённых положений (в соответствии с десятичной совокупностью счисления). Электронные цифровые элементы самый с двумя устойчивыми состояниями. Исходя из этого в электронных ЦВМ предпочтительна бинарная совокупность счисления, в которой имеются только две цифры: 0 и 1.
Переход на эту совокупность счисления не только облегчил представление чисел, но и значительно упростил исполнение операции над ними. К примеру, цифровой элемент сумматора в этом случае обязан владеть такими особенностями: изменять состояние на противоположное любой раз при поступлении единичного сигнала (соответствующего прибавлению 1) и, в случае если цифровой элемент был уже в состоянии 1, в один момент с трансформацией собственного состояния отправлять единичный сигнал в цифровой элемент следующего, старшего разряда сумматора.
Воздействие умножения сводится к сдвигам и многократным прибавлениям множимого (деление — к сдвигам и вычитанию). Значительно упрощаются в бинарной совокупности счисления и логические операции. Сколь-нибудь сложный вычислительный метод содержит в большинстве случаев разветвления вычислительного процесса, повторения вычислительных процедур, разные условия, налагаемые на точность вычислений, и многие др. указания.
Машина обязана осознавать эти указания и сама принимать решения о своевременном их исполнении; такие действия автомобили не являются арифметическими, они предназначены для логического анализа обстановок. Одна из самых простых процедур автомобили: в случае если имеет место такая-то обстановка, то направляться выполнить такой-то ход вычислительного метода (команду программы), в противном случае необходимо перейти к реализации некоей др. команды.
Включение в состав операций счётной автомобили кроме арифметических ещё и логических стало причиной тому, что возможности электронных ЦВМ вышли далеко за пределы их прямого назначения (арифметических вычислений) и ЦВМ стали универсальными преобразователями дискретной информации. А т.к. постоянная информация фактически неизменно возможно аппроксимирована дискретной, то возможно заявить, что современные электронные ЦВМ являются универсальными преобразователями информации любого вида.
Первая электронная ЦВМ — ЭНИАК была выстроена в 1945 и вступила в строй в 1946 в Соединенных Штатах. При создании первых электронных ЦВМ не было необходимости изобретать новые элементы специально для них: такие элементы уже употреблялись в совокупностях автоматического управления и особенно в радиолокационных установках. Требовалось только приспособить их для применения в ЦВМ. Цифровым элементом первых электронных автомобилей был триггер, собранный на электронных лампах (двух триодах).
Выбор для того чтобы цифрового элемента привёл к тому, что первая электронная ЦВМ содержала много электронных ламп и была очень ненадёжной в работе. Однако как раз с ЭНИАК началась история электронных ЦВМ. Значение ЭНИАК в развитии вычислительной техники определяется в первую очередь тем, что она продемонстрировала — задача создания автоматической ЦВМ, трудящейся по заблаговременно заданной программе, в принципе осуществима, для чего нужна только её технологическая доработка.
С этого момента во многих государствах начались энергичные поиски, направленные на создание надёжных электронных цифровых элементов и разработку рациональных структур ЦВМ.
Поисковый этап в развитии ЦВМ закончился к началу 50-х гг. созданием обычной ЦВМ 1-го поколения, в которой цифровым элементом оперативной памяти помогает кольцевой ферритовый сердечник с прямоугольной петлёй гистерезиса, владеющий двумя устойчивыми состояниями остаточной намагниченности, а главным элементом арифметического устройства и устройства управления был триггер на электронных лампах. Надёжность ЦВМ 1-го поколения была существенно выше, чем у первых ЦВМ; не считая замены триггеров в памяти ЦВМ ферритовыми сердечниками, увеличение надёжности ЦВМ — итог многих технологического усовершенствовании.
Т. к. по чисто технологическим обстоятельствам создание быстродействующего ферритового запоминающего устройства громадного количества в тот период было неосуществимо, то в ЦВМ, наровне с запоминающими устройствами на ферритовых сердечниках, употреблялись (и употребляются до сих пор) довольно медленные периферийные либо внешние запоминающие устройства на магнитных лентах, магнитных дисках, магнитных барабанах, ёмкость которых ограничивается, по большому счету говоря, только размерами занимаемой ими площади. Непрерывно растущая сложность задач, решаемых посредством ЦВМ, потребовала усложнения структуры вычислительных автомобилей, повышения числа электронных элементов, что сопровождалось повышением габаритов ламповых автомобилей и потребляемой ими мощности. Не обращая внимания на технологические усовершенствования, электронная лампа оставалась самым ненадёжным элементом ЦВМ 1-го поколения; применение ламп начало тормозить предстоящее развитие техники ЦВМ.
В середине 50-х гг. в ЦВМ на смену электронным лампам пришли транзисторы приборы — и полупроводниковые диоды. Т. к. срок работы полупроводниковых устройств существенно выше, чем у электронных ламп, то с переходом на новую элементную базу значительно повысилась надёжность ЦВМ, заметно уменьшились и габариты автомобилей. С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых устройствах началось создание ЦВМ 2-го поколения.
Усовершенствование вычислительных автомобилей было направлено на увеличение их быстродействия; у автомобилей 1-го поколения быстродействие выросло от нескольких сотен операций в 1 сек до нескольких десятков тыс. операций в 1 сек; первые транзисторные автомобили имели быстродействие порядка 5 тыс. операций в 1 сек и в ходе развития достигли уровня 10—15 млн. операций в 1 сек (ЦВМ CDC-7600, США).
Но при той организации вычислительного процесса, которая употреблялась в ЦВМ 1-го поколения, предстоящее повышение быстродействия уже фактически не повышало производительности автомобилей. В ЦВМ вводили программу ответа некоей задачи и до вывода результатов и окончания решения вычислений не было возможности вводить новую задачу.
Но во всяком вычислительном ходе, кроме стремительных операций (к примеру, арифметических либо некоторых логических операций), имеются и медленные операции, делаемые механическими устройствами: считывание исходной информации, вывод на печать результатов вычислений, пересылки информации из внешней памяти в своевременную и др. По мере увеличения быстродействия медленные операции занимали всё солидную часть неспециализированного времени работы автомобили, в то время как стремительные устройства автомобили (к примеру, арифметическое устройство) простаивали и, т. о., усовершенствования, касавшиеся лишь электронных элементов, не давали какое количество-нибудь заметного роста производительности ЦВМ.
Исходя из этого в 60-х гг. случилось значительное изменение структуры ЦВМ, из-за которого разные устройства взяли возможность трудиться независимо друг от друга по различным программам. Это разрешило в один момент решать на машине пара задач (см. Мультипрограммирование).
К примеру, тогда как на протяжении ответа одной из задач осуществляется медленная операция (время от времени она продолжается пара сек), арифметическое устройство успевает решить несколько, а пара задач. самые производительные из современных ЦВМ в один момент смогут обрабатывать пара десятков задач. Работой ЦВМ и формированием потока задач руководит особенная программа — ОС.
Мультипрограммный режим не активизирует ответ одной определённой задачи, но очень значительно повышает неспециализированную производительность ЦВМ.
Следующий этап в развитии мультипрограммных режимов работы — переход к ЦВМ коллективного пользования (см. Сеть вычислительных центров). Ввод задач в машину не обязательно обязан производиться с одного устройства ввода, таких устройств возможно пара, и размешаться они смогут не в машинном зале, а конкретно у потребителей машинных одолжений, довольно часто удалённых от ЦВМ на большое расстояние.
Посредством таких устройств (терминалов) по линиям связи (в большинстве случаев телефонным) задачи вводят в машину, которая сама определяет их очерёдность, время их решения. Результаты ответа кроме этого по линиям связи направляются на терминалы, каковые должны иметь выводные устройства, печатающее устройство либо дисплей (см. Отображения информации устройство).
Создание мультипрограммных автомобилей стало причиной формированию совокупностей ЦВМ коллективного пользования, объединяющих в единое целое пара автомобилей с разной производительностью и обслуживающих в один момент сотни и десятки потребителей, расположенных не только в различных городах, но часто в разных государствах. Такое применение ЦВМ потребовало расширения их функциональных возможностей и, следовательно, усложнения их структуры; полупроводниковая техника уже не отвечала требованиям развития ЦВМ как в отношении потребления и габаритов энергии, так и в отношении их надёжности и технологичности.
На смену ЦВМ 2-го поколения в 60-х гг. пришли автомобили 3-го поколения, выстроенные на интегральных микросхемах (см. Интегральная схема). В ЦВМ 2-го поколения элементарный блок планировал из отдельных подробностей (диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т.п.), соединяемых при помощи пайки.
Такие блоки, не смотря на то, что и намного меньших габаритов, чем ламповые панели автомобилей 1-го поколения, однако имели заметные размеры (до нескольких десятков, время от времени сотен см3), а места пайки являлись источником нередких отказов. Использование в ЦВМ интегральных микросхем разрешило повысить насыщенность блоков ЦВМ без повышения их физических размеров.
В случае если первые интегральные микросхемы (ИС) заменяли один блок ЦВМ 2-го поколения, то громадные интегральные микросхемы (БИС) — пара десятков таких блоков, и степень их насыщения (интеграции) непрерывно растет. К электронным ЦВМ 4-го поколения довольно часто относят автомобили, выстроенные на БИС.
Но такая классификация вряд ли обоснована, т.к. нет чёткой границы между простыми интегральными микросхемами и средними, между средними и громадными, между громадными и очень большими. Намного более ответственный фактор в развитии электронных ЦВМ — изменение главных элементов оперативной памяти.
В случае если ЦВМ 1-го, 2-го и 3-го поколений имеют в собственном составе запоминающие устройства на ферритовых сердечниках, то в ЦВМ 4-го поколения в качестве элементов памяти применяются полупроводниковые устройства, изготавливаемые по разработке, подобной технологии изготовления интегральных микросхем. Образцы таковой памяти маленького количества создавались и употреблялись (начло 70-х гг.) как сверхбыстродействующая память; в середине 70-х гг. наметилась тенденция создания оперативной памяти на полупроводниках и применения ферритовых запоминающих устройств в качестве дополнительной медленной памяти.
Для 70-х гг. очень характерно явление поляризации в технике ЦВМ: с одной стороны, использование вычислительных совокупностей коллективного пользования ведет к разработке сверхмощных автомобилей с быстродействием порядка нескольких десятков млн. операций в секунду и с большими количествами оперативной памяти; с др. стороны, для личного применения, и для управления технологическими процессами и обработки экспериментальных данных в исследовательских лабораториях создаются малые ЦВМ (либо мини-ЦВМ, миникомпьютеры) — малогабаритные автомобили (включая настольные) со средним быстродействием. Мини-ЦВМ, соединённые линиями связи с замечательными вычислительными совокупностями коллективного пользования, смогут использоваться как терминалы.
Приставка мини относится в основном к размерам автомобилей, т. к., к примеру, по производительности малые ЦВМ часто превосходят самые замечательные автомобили 1-го поколения. Наметилась кроме этого тенденция к сокращению выпуска автомобилей средней мощности, потому, что мини-ЦВМ смогут обеспечить ответ большей части задач личного потребителя, а для ответа непростых задач удачнее обратиться к вычислительным совокупностям коллективного пользования.
В конце 60 — начале 70-х гг. сверхмощные ЦВМ становятся мультипроцессорными, т. е. в одной таковой машине сосредоточивается пара процессоров, функционирующих в один момент (параллельно). Преимущество мультипроцессорных совокупностей для одновременного ответа многих задач разумеется, но наличие в одной вычислительной совокупности нескольких процессоров в принципе разрешает расчленить кроме этого и процесс ответа одной задачи, потому, что любой настоящий вычислительный метод содержит последовательность ветвей, исполнение которых может проводиться независимо друг от друга, что даёт большое сокращение времени решения задачи. Мультипроцессорные ЦВМ, технологической базой которых являются БИС, направляться, по-видимому, отнести к автомобилям 4-го поколения.
ЦВМ находят всё большее использование в разных сферах людской деятельности. Наиболее значимые области их применения (финиш 70-х гг.): научные расчёты, в базе которых лежат математические способы; автоматизация проектирования технических объектов; экономические расчёты (экономико-статистический анализ, демографическая статистика, планирование, изучение операций, бухгалтерский и материальный учёт); информационно-справочная работа (научная информация, библиотечная, диспетчерская работа и др.); математическое моделирование в описательных науках — биологии, медицине, геологии, социологии и др.; автоматическое управление технологическими процессами, транспортными средствами, и сложными экспериментальными установками.
Лит.: Китов А. И., Криницкий Н. А., Электронные программирование и цифровые машины, 2 изд., М., 1961; Мультипроцессорные вычислительные совокупности, под ред. Я. А. Хетагурова, М., 1971; Каган Б. М., Каневский М. М., Цифровые системы и вычислительные машины, 2 изд., М., 1973; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных автомобилей, 2 изд., М., 1974; Апокин И. А., Майстров Л. Е., Развитие вычислительных автомобилей, М., 1974; Преснухин Л. Н., Нестеров П. В., Цифровые счётные автомобили, М., 1974; Королев Л. Н., Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение, М., 1974.
Читать также:
Аналоговая вычислительная машина ДЛМ
Связанные статьи:
Счётная машина, устройство либо совокупность устройств, предназначенных для автоматизации и механизации процесса обработки информации (вычислений)….