Электронные вычислительные машины - технические устройства,
выполненные на основе электронных приборов (см.
Электроника). ЭВМ в
течение секунд успевают проделать миллионы действий над многозначными
числами, множество сложнейших вычислений, освобождая человека от
сложнейшей и трудоемкой работы.
Принцип работы электронной вычислительной машины
(ЭВМ): 1 - управляющее устройство; 2 - кодирующий блок; 3 - вводное
устройство; 4 - запоминающее устройство; 5 - арифметическое устройство;
6 - выводное устройство - экранный пульт (дисплей).
Путь чисел в машину начинается с кодирующего блока (см. рис.). В нем
числа и команды переводятся на <машинный> язык и поступают во вводное
устройство. Затем исходные данные задачи направляются в запоминающее
устройство, предназначенное для хранения условий и программы решения
задачи, промежуточных и окончательных результатов, многочисленных
числовых величин, которые могут понадобиться при вычислении.
После выбора исходных данных в блоке памяти вся необходимая информация в
виде электрических сигналов поступает в арифметическое устройство. Здесь
включаются в работу многочисленные сумматоры - электронные
<арифмометры>, схемы умножения, деления, вычитания.
Окончательный результат вычислений поступает в выводное устройство и
выдается чаще всего в виде графиков или числовых таблиц, которые
печатаются на бумажных рулонах или бланках. Для этой цели широко
используют буквопечатающие телеграфные аппараты - телетайпы и
электрические пишущие машинки. Очень удобен для получения сведений от
ЭВМ экранный пульт - дисплей, представляющий собой телевизор с
добавлением устройств запоминания информации и выдачи ее на экране.
Руководит всей работой вычислительной машины управляющее устройство. Оно
воедино связывает отдельные части ЭВМ и командует ими: какая из них и
когда должна вступать в действие, что и как делать. Программа работы
машины заранее составляется квалифицированными специалистами (см.
Программирование) .
Первые ЭВМ появились в середине 40-х гг. XX в. В развитии вычислительной
техники выделяют 4 поколения ЭВМ.
1-е поколение (40-е - начало 50-х гг.) выполнялось на электронных
лампах. В качестве памяти использовались магнитные барабаны и
электроннолучевые трубки. ЭВМ тогда применялись только для численного
решения научно-технических задач.
2-е поколение ЭВМ (середина 50-х - начало 60-х гг.) было основано на
полупроводниковых приборах (см.
Полупроводники), в
качестве памяти машин использовались магнитные ферритовые сердечники.
Эти ЭВМ были в 10 раз экономичнее машин предыдущего поколения.
Использовались они не только в счетных операциях, но и в автоматизации
производственных процессов.
3-е поколение (60-е гг.) обеспечивалось интегральными схемами (см.
Микроэлектроника) с
миниатюрными (диаметром до 0,3 мм) ферритовыми сердечниками. ЭВМ стали
экономичными и быстродействующими, использовались во многих отраслях
народного хозяйства.
4-е поколение ЭВМ (с конца 60-х гг. по настоящее время) основано на
больших интегральных схемах (БИС) и интегральных носителях информации в
запоминающих устройствах. Широко применяются микропроцессоры -
устройства для обработки данных. Создание микропроцессоров связано с
успехами новейшей микроэлектронной технологии, позволившей интегральными
методами изготавливать большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные
схемы на поверхности кремниевого кристалла размером всего в несколько
Квадратных миллиметров. В современных интегральных схемах на одном
кристалле располагается до 500 тыс. электронных элементов! Применение
микропроцессоров во много раз уменьшило размеры электронных устройств,
повысило их надежность, удешевило производство.
В будущем появится вычислительная техника, основанная на иных физических
принципах, в частности оптические машины, в основу устройства которых
положены методы голографии, а линии связи заменены оптическими
волокнами.
ЭВМ открывает широкие возможности управлением
производством
Дисплей и графопосторитель
По своей производительности электронные вычислительные машины
подразделяются на большие, мини- и микроЭВМ. С развитием элементной базы
будет происходить дальнейшая микроминиатюризация ЭВМ. Предполагается,
что к концу 80-х гг. персональные микроЭВМ займут первое место среди
изделий электронно-вычислительной техники. Типичная персональная ЭВМ
состоит из блока сопряжения, устройства отображения (дисплея) и
клавиатуры.
Обработка информации в электронных вычислительных машинах осуществляется
в двоичном коде. Дело в том, что электронные схемы машины под действием
управляющих сигналов могут переключаться в одно из двух
состоянии: с высоким уровнем выходного сигнала (>2,5 В) или с низким
уровнем его (<0,5 В). Сигнал высокого уровня эквивалентен логической
единице, а сигнал низкого уровня - логическому нулю. Таким образом, для
обработки информации машиной необходимо предварительно закодировать все
входные данные (числа, буквы, символы, знаки и т. д.) в виде набора
единиц и нулей. Затем эти цифры (1 и 0) преобразуются в электрические
сигналы, воспринимаемые электронными схемами машины для их обработки.
Кодирование сейчас нередко выполняют сами ЭВМ.
Исходная программа для ЭВМ составляется на одном из алгоритмических
языков высокого уровня - Бейсик, Фортран, Паскаль, Фокал и др. (Алгоритм
- набор правил, лежащий в основе программы для ЭВМ.) Затем программист с
помощью клавиатуры вводит закодированную информацию в память машины.
ЭВМ широко используются в научных исследованиях и технических расчетах,
обработке информации (в том числе планировании, учете, прогнозировании и
т. п.), в автоматическом управлении, в сфере образования, применяются в
самых различных отраслях народного хозяйства, среди которых -
производство, транспорт, связь и др.
С 1985/86 учебного года в программу школ нашей страны введен курс
информатики и вычислительной техники. В специальных школьных
вычислительных кабинетах учащиеся знакомятся с принципами действия ЭВМ,
осваивают алгоритмические языки и основы программирования.
ЭВМ используются и на уроках по другим школьным предметам.
