Электро вычислительная машина – Электронные вычислительные машины (ЭВМ) — Юнциклопедия

Электронные вычислительные машины (ЭВМ) — Юнциклопедия

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.

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.

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.

yunc.org

ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА — это… Что такое ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА?



ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА

ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ), комплекс технических (аппаратных) и программных средств для обработки информации, вычислений, автоматического управления. В состав ЭВМ входят: процессор, пульт управления, оперативное запоминающее устройство, а также периферийные устройства (запоминающие, ввода-вывода данных и др.). Программные средства ЭВМ (программное обеспечение ЭВМ) содержат операционные системы ЭВМ, пакеты прикладных программ и программы, обеспечивающие автоматическое функционирование ЭВМ. Переработка информации осуществляется процессором в соответствии с программой, хранящейся в оперативной памяти или задаваемой извне (например, с пульта управления), состоит из множества типовых операций (действий), выполняемых над электрическими сигналами, представляющими (в кодированном виде) как собственно информацию, так и команды (предписания) программы.

Типовые операции реализуются при помощи электронных устройств; механизмы в ЭВМ используются главным образом в устройствах ввода-вывода информации (например, при вводе данных с клавиатуры дисплея). Результаты обработки информации либо регистрируются на бумаге, либо отображаются на экране дисплея в наиболее удобной для пользователя форме. Важнейшая характеристика ЭВМ — ее производительность, т.е. среднестатистическое число команд программы, выполняемых ЭВМ в единицу времени (в 1994 рекордная производительность приближалась к миллиарду операций за 1 с). Первые ЭВМ появились в середине 40-х гг. 20 в. Обычно выделяют 4 поколения ЭВМ: на электронных лампах (середина 40-х — начало 50-х гг.), дискретных полупроводниковых приборах (середина 50-х — 60-е гг.), интегральных схемах (60-е гг.), больших и сверхбольших интегральных схемах (с середины 60-х гг.). В середине 80-х гг. появились ЭВМ, эксплуатационные возможности которых позволяют отнести их к новому, 5-му поколению ЭВМ. Особую группу составляют персональные ЭВМ (ПЭВМ). С середины 70-х гг. термин «ЭВМ» употребляется главным образом как синоним электронных цифровых вычислительных машин. В зарубежной, а с 80-х гг. и в отечественной литературе для обозначения ЭВМ применяется термин «компьютер». В начале 90-х гг. в мире насчитывалось несколько десятков млн. ПЭВМ, около 1 млн. высокопроизводительных ЭВМ, в том числе несколько сотен ЭВМ с рекордной производительностью (суперЭВМ).

Современная энциклопедия. 2000.

Синонимы:

• ЭЛЕКТРОННАЯ ВЁРСТКА
• ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА» в других словарях:

• электронная вычислительная машина

  — ЭВМ, компьютер Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011. электронная вычислительная машина сущ., кол во синонимов: 2 • …   Словарь синонимов

• ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА — (ЭВМ) вычислительная машина, в которой основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных приборах. Первые ЭВМ, как аналоговые (АВМ), так и цифровые (ЦВМ), появились в сер. 40 х гг. 20 в. В… …   Большой Энциклопедический словарь

• электронная вычислительная машина — ЭВМ Вычислительная машина, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах. [ГОСТ 15971 90] Тематики системы обработки информации Синонимы ЭВМ EN electronic computer …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА — см. в ст. ЭВМ. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 …   Физическая энциклопедия

• электронная вычислительная машина — (ЭВМ), вычислительная машина, в которой основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных приборах. Первые ЭВМ, как аналоговые (АВМ), так и цифровые (ЦВМ), появились в середине 40 х гг. XX в …   Энциклопедический словарь

• электронная вычислительная машина — вычислительное устройство, в котором основные функциональные элементы выполнены на электронных приборах (электронных лампах, полупроводниковых приборах, интегральных схемах). Вначале, в 1950 х гг., электронные вычислительные машины делили на… …   Энциклопедия техники

• электронная вычислительная машина — kompiuteris statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. computer vok. Computer, m; Rechenanlage, f; Rechner, m rus. вычислительная машина, f; компьютер, m; ЭВМ; электронная вычислительная машина, f pranc. machine à calculer, f; machine… …   Automatikos terminų žodynas

• электронная вычислительная машина — elektroninis kompiuteris statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electronic computer vok. Elektronenrechner, m; elektronische Rechenmaschine, f; elektronischer Rechner, m rus. электронная вычислительная машина, f pranc. ordinateur… …   Automatikos terminų žodynas

• электронная вычислительная машина — kompiuteris statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. computer vok. Computer, m; Rechenmaschine, f; Rechner, m rus. компьютер, m; электронная вычислительная машина, f pranc. ordinateur, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

• электронная вычислительная машина — 3.36 электронная вычислительная машина: Компонент ПТК, выполненный в виде отдельного устройства, которое используется для выполнения арифметических и логических операций над информацией. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

dic.academic.ru

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА • Большая российская энциклопедия

ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНАЯ МАШИ́НА, устройство или комплекс устройств, предназначенных для механизации и автоматизации процесса обработки информации (вычислений). По способу представления обрабатываемой информации В. м. делят на машины непрерывного действия – аналоговые В. м. (АВМ) и машины дискретного действия – цифровые В. м. (ЦВМ). В АВМ информация представлена в виде непрерывно изменяющихся переменных, выраженных физич. величинами (угол поворота вала, сила электрич. тока, напряжение и т. п.). С распространением электронных В. м. (ЭВМ) роль аналоговых машины постепенно уменьшалась (см. Аналоговая вычислительная машина). В ЦВМ информация представлена в виде набора дискретных значений (чисел) к.-л. физич. величины. Решение задачи в ЦВМ сводится к последовательному выполнению операций над числами, которые представлены совокупностью элементов, каждый из которых может принимать ряд устойчивых состояний, соответствующих определённой цифре числа (число этих состояний определяется системой счисления, которая принята в данной ЦВМ). По применяемой элементной базе ЦВМ делят на домеханические, механические, электромеханические (релейные), электронные.

Домеханические В. м. Человек с древнейших времён применял пальцевый счёт, счёт с помощью зарубок и разл. предметов (камешков, зёрен и др.), узелковый счёт. В сер. 1-го тыс. до н. э. появился первый цифровой счётный прибор – абак (Древняя Греция), который (в форме счёта на линиях с помощью жетонов) применялся для арифметич. вычислений в Зап. Европе до 18 в. Аналоги абака существовали и в др. странах: в Китае – суанпань, в Японии – соробан, в России – счёты. В 1617 появилось описание первого немеханич. вычислит. устройства, которое получило назв. «счётные палочки Непера». Оно состояло из тонких пластин или брусков, на которые особым образом записывалась таблица умножения. Простые манипуляции с брусками позволяли умножать и делить большие числа. Основанные на том же принципе устройства предлагались позднее в России (бруски Иоффе, 1881), во Франции (бруски Женая-Люка, 1885) и др.

Механические В. м. Первые механич. ЦВМ, предназначенные для выполнения арифметич. операций, изобретены в 17 в. Их появление в значит. степени явилось следствием общефилософской установки того времени, согласно которой в основе устройства мироздания лежат законы механики. Поэтому механич. В. м. должны были показать, что умственная деятельность человека также (хотя бы отчасти) может быть механизирована. Механич. В. м. были созданы В. Шиккардом (1623, Германия, не сохр.), Б. Паскалем (1642) и Г. В. Лейбницем (1672). В 18 в. Дж. Полени (1709, Италия), Ф. М. Ган (1774, Германия), Ч. Стенхоуп (1775) и др. реализовали разл. проекты В. м. Однако малая надёжность и высокая стоимость препятствовали их распространению.

В 1821 в Париже Ш. К. Тома де Кольмар организовал первое мелкосерийное произ-во арифмометров, конструкция которых продолжала совершенствоваться почти до сер. 20 в. К нач. 20 в. номенклатура выпускаемых В. м. была уже достаточно велика, кроме арифмометров большим спросом пользовались и др. механич. В. м., напр. простые и дешёвые карманные сумматоры Куммера (Россия, 1846), Ч. Г. Вебба (США, 1868). Подобные устройства выпускались в разных странах вплоть до 1970. В 1884 амер. фирма NCR наладила произ-во кассовых аппаратов, которые надолго стали самым массовым видом В. м. Все эти машины применялись для решения достаточно простых задач с ограниченным объёмом вычислений. Другой вид В. м. – специализированный. Разностные машины предназначались для табулирования функций, аппроксимированных полиномом $n$-й степени (где $n=1, 2, 3…$). Первым проектом такой В. м. была разностная машина Ч. Бэббиджа (1821–33, не закончена). Созданные позднее разностные машины П. и Г. Шейцев (Шейцев; 1853, Швеция) и М. Виберга (1863, Швеция) применялись для расчёта математич. таблиц и были первыми В. м., снабжёнными устройством для печати результатов. Они стали первыми В. м., которые выполняли достаточно длинную последовательность арифметич. операций автоматически. Известны также разностные машины Дж. Гранта (1876, США) и К. Гамана (1909, Германия).

Идея создания универсальной ЦВМ принадлежит Ч. Бэббиджу. В 1834 он начал работу над проектом аналитич. машины, первой В. м. с программным управлением. Её конструкция, предвосхитившая структуру совр. компьютеров, включала арифметич. устройство, устройство для хранения чисел, печатающее устройство. Вычисления должны были производиться спец. устройством в соответствии с программой, записанной на перфокартах. Леди Ада Лавлейс, написавшая неск. программ для аналитич. машины, признана первым в мире программистом. Хотя проект Бэббиджа не был реализован, он послужил толчком к разработке др. аналитич. машин, в т. ч. механической – П. Ладгейта (1909, Великобритания, не построена) и электромеханической – Л. Торрес-и-Кеведо (Испания, 1914).

Электромеханические В. м. К кон. 19 в. сложился достаточно широкий круг задач (экономич., статистич., научно-технич.), требующих большого объёма вычислений. В 1889 Г. Холлерит создал счётно-перфорационные машины (СПМ), первоначально предназначавшиеся для обработки статистич. информации. Исходные данные (вручную с помощью перфоратора) переносились на перфокарты. Набор подготовленных перфокарт вводился в табулятор, который в автоматич. режиме считывал данные и выполнял необходимые вычислит. операции. Порядок выполнения операций задавался установкой электрич. связей на коммутационной доске. Промежуточные результаты записывались в запоминающие регистры, окончат. результаты печатались или выводились на перфокарты. Счётно-перфорационные машины содержали арифметич. устройство, память (колода перфокарт и регистры для запоминания промежуточных результатов), устройства ввода (с перфокарт) и вывода данных, т. е. включали все элементы архитектуры автоматич. ЦВМ. К 1930 СПМ занимали доминирующее положение в области обработки больших массивов числовых данных, однако выполнение арифметич. операций механич. способом ограничивало их производительность. В СПМ, как и в механич. В. м., использовалась десятичная система счисления, исключением было только множительное устройство Т. Фаулера (1844, Великобритания), работавшее в уравновешенной троичной системе.

Первую попытку применить электромагнитное реле для построения ЦВМ предпринял А. Маркванд (США) в 1885, разработавший проект релейной логической В. м. (не был реализован). В нач. 1930-х гг., когда в системах телефонной связи уже широко применялись электромагнитные реле, было построено неск. специализир. релейных В. м. Вслед за ними – универсальные релейные В. м. с программным управлением: двоичная машины Z-3 К. Цузе (1941), серия релейных машин Дж. Стибица (1940–46, США), десятичная машина Mark I Г. Айкена (1944). Их продолжали строить вплоть до кон. 1950-х гг. в ФРГ (К. Цузе), СССР (РВМ-I Н. И. Бессонова, 1957) и др. странах. Однако электромеханич. В. м. уже не могли обеспечить требуемую вычислит. мощность, и дальнейшее развитие В. м. определила электронная техника.

Электронные В. м. Элементной базой ЭВМ первого поколения (1945–55) были вакуумные электронные лампы. До 1930-х гг. электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались гл. обр. в радиотехнике, но в 1931 англ. физик Ч. Уинн-Уильямс разработал первые счётчики импульсов (для устройств, регистрирующих заряженные частицы) на тиратронах, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. В 1939–42 Дж. В. Атанасов и К. Берри (США) построили специализир. цифровую электронную В. м., работавшую в двоичной системе счисления и предназначенную для решения систем линейных алгебраич. уравнений. Специализир. электронная В. м. Colossus для расшифровки секретных немецких радиограмм создана в Великобритании в 1943. Первая универсальная ЭВМ ENIAC (1946, США, Дж. У. Мокли, Дж. П. Эккерт) выполняла 300 операций умножения (или 5000 операций сложения) многоразрядных чисел в секунду. Машина имела огромные размеры и весила 30 т, потребляемая мощность составляла ок. 160 кВт, в электронной схеме было задействовано до 18 000 электронных ламп 16 осн. типов. Большое внимание приходилось уделять системе охлаждения, т. к. лампы выделяли много тепла. Опыт работы над ENIAC позволил Дж. фон Нейману определить общие требования к конфигурации В. м., а именно: ЭВМ должна состоять из арифметич. устройства, устройства управления, устройства ввода-вывода и памяти. Он также сформулировал требования, которым должна удовлетворять универсальная В. м. (т. н. принципы фон Неймана), важнейшими из которых являлись хранение машиной программы в запоминающем устройстве (памяти) и программное управление работой В. м. Первая ЭВМ с хранимой в памяти программой – EDSAC (Великобритания, 1949, М. Уилкс), в России – МЭСМ (малая электронная счётная машина, 1950, под рук. акад. С. А. Лебедева). К первому поколению ЭВМ относят также EDVAC (Мокли и Эккерт, 1952), SEAC (1950), SWAC (1950), Whirlwind (1951), М-2 (И. С. Брук, 1952) и др. Особое место среди них занимает первая и единственная в мире с троичной системой счисления ЭВМ «Сетунь» (Н. П. Брусенцов, 1958). В ЭВМ первого поколения первоначально использовалась память на основе ртутных линий задержки и электронно-лучевых трубок, позднее – память на магнитных сердечниках и накопители на магнитных лентах; процессоры выполняли как вычислит. операции, так и операции ввода-вывода, пересылки данных между запоминающими устройствами и др., что значительно снижало производительность ЭВМ. Программы для них писали на языке низкого уровня, средства автоматизации программирования практически отсутствовали. Эти машины отличались невысокой надёжностью, потребляли большое количество электроэнергии и имели значит. габариты.

В машинах второго поколения (1955–65) электронные лампы были заменены полупроводниковыми диодами и триодами (транзисторы). Новая технология позволила повысить надёжность и производительность ЭВМ, значительно уменьшить её габариты и энергопотребление. Первая бортовая ЭВМ на полупроводниковой элементной базе (для межконтинентальной баллистич. ракеты ATLAS) создана в 1955 в США. Наряду с памятью на магнитных сердечниках стали использовать накопители на магнитных дисках. В состав ЭВМ были включены процессоры ввода-вывода, позволявшие увеличить производительность за счёт совмещения операций ввода-вывода с вычислениями в центр. процессоре. Появились языки программирования высокого уровня (фортран, алгол-60, кобол, лисп и др.), а также компиляторы с них, что значительно повысило эффективность программирования. Этой же цели служили наборы библиотечных программ. Процессы управления решением задач и распределения ресурсов ЭВМ были возложены на спец. служебные программы, ставшие ядром будущих операционных систем (ОС). Наиболее известными ЭВМ второго поколения стали Stretch (1961), Atlas (Т. Килберн, 1962), Burroughs B-5000 (1961), CDC 6600 (С. Крей, 1964). В СССР серийное произ-во транзисторных ЭВМ началось в 1961 (Раздан-2), лучшей отеч. В. м. этого поколения была БЭСМ-6 (С. А. Лебедев, 1965–67), в которой нашёл воплощение целый ряд прогрессивных архит. решений, во многом предвосхитивших архит. особенности машин третьего поколения.

ЭВМ третьего поколения (1965–80) выполнялись на интегральных схемах, содержавших в одном модуле десятки транзисторов, резисторов и диодов, благодаря чему уменьшились габариты, снизилась потребляемая мощность, увеличилась производительность и надёжность В. м. Впервые стали производиться относительно недорогие мини-ЭВМ (PDP-8, 1965; ряд машин PDP-11, 1970; Vax-11/780, 1978), которые нашли применение как при решении вычислит. задач, так и в разл. системах управления. Самыми известными большими ЭВМ этого поколения стали программно совместимые машины семейства IBM-360 (1964) и IBM-370 (1970) Дж. Амдала. Данная серия оказала большое влияние на дальнейшее развитие ЭВМ общего назначения во всём мире. Их аналогом в России были В. м. серии ЕС ЭВМ (1971, Единая система ЭВМ стран социалистич. содружества). Отличит. особенность ЭВМ третьего поколения – наличие развитых ОС, обеспечивающих совместное использование ресурса ЭВМ несколькими пользователями.

Конструктивно-технологич. основой четвёртого поколения ЭВМ (ок. 1980) стали большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС), в которых на одной плате размещались десятки и сотни тысяч, а затем миллионы транзисторов. На рубеже 1970-х гг. создан процессор на одном кристалле (чипе). Первый микропроцессор Intel 4004 (1971, США) содержал 2250 элементов. Микропроцессор Intel 8080 (1974), ставший стандартом микрокомпьютерной технологии своего времени, содержал уже 4500 элементов и послужил основой для создания первых персональных компьютеров (ПК). В 1979 (США) выпускается один из самых мощных и универсальных микропроцессоров – 16/32-битный (16-разрядная внешняя шина данных, 32-разрядные архитектурные регистры, 24-разрядная шина адреса) микропроцессор Motorola 68 000 c 70 000 элементами, ставший основой линеек множества производителей ПК (Apple, Amiga, Atari) и рабочих станций под управлением UNIX (NeXT, Sun, Apollo). Массовый выпуск ПК полностью изменил всю структуру рынка В. м. и открыл новые горизонты их применения. Наряду с ПК большое распространение получили встроенные и мобильные вычислит. устройства на основе простых микропроцессоров, которые, напр., применяются в разнообразных бытовых приборах (телевизоры, фотоаппараты, мобильные телефоны и др.). В последнее время всё большее значение приобретают компактные персональные мобильные устройства, такие как планшеты и смартфоны, возможности и вычислительная мощность которых уже не уступают многим их современникам из ПК начального уровня. Тем не менее создание мощных многопроцессорных вычислит. систем с высокой производительностью остаётся важнейшим направлением развития В. м., т. к. сохраняется тенденция к расширению круга задач, требующих высокоскоростной обработки больших объёмов данных. Предполагается, что переход к В. м. пятого поколения будет определяться в первую очередь развитием интеллектуального человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов) и логич. программирования для создания баз знаний и систем искусств. интеллекта. При этом возможность создания компьютеров, производительность которых на много порядков превышала бы возможности совр. В. м., часто связывается с использованием иных физич. принципов их работы (оптич. компьютеры, квантовые компьютеры и др.). См. также Вычислительная техника, Электронная вычислительная машина.

bigenc.ru

Первые электронно-вычислительные машины

В последние десятилетия человечество вступило в компьютерный век. Умные и мощные компьютеры, базируясь на принципах математических действий, работают с информацией, руководят деятельностью отдельных станков и целых заводов, контролируют качество продуктов и различных изделий. В наше время компьютерная техника – это основа развития человеческой цивилизации. На пути к такому положению пришлось пройти короткий, но весьма бурный путь. И долгое время назывались эти машины не компьютерами, а вычислительными машинами (ЭВМ).

Классификация ЭВМ

По общей классификации ЭВМ распределяются на целый ряд поколений. Определяющими свойствами при отнесении устройств к конкретному поколению являются их отдельные структуры и модификации, такие требования к электронно-вычислительным машинам, как быстродействие, объем памяти, методики управления и способы переработки данных.

Разумеется, распределение ЭВМ будет в любом случае условным – существует большое число машин, которые по некоторым признакам считаются моделями одного поколения, а по другим – принадлежат к совершенно иному.

В итоге эти аппараты возможно причислить к несовпадающим этапам формирования моделей электронно-вычислительного типа.

В любом случае, совершенствование ЭВМ идет в рамках ряда этапов. И поколение ЭВМ каждого этапа обладает существенными отличиями друг от друга по элементным и техническим базам, определенному обеспечению конкретного математического типа.

Первое поколение ЭВМ

Поколение 1 вычислительных машин развивалось в первые послевоенные годы. Создавались не очень мощные электронно-вычислительные машины, базирующиеся на лампах электронного типа (таких же, как и во всех телевизорах моделей тех лет). В какой-то мере это был этап становления подобной техники.

Первые вычислительные машины считались экспериментальными типами аппаратов, которые формировались для анализа существующих и новых концепций (в разных науках и в некоторых сложных производствах). Объем и масса компьютерных машин, которые были довольно-таки велики, нередко требовали очень больших помещений. Сейчас это кажется сказкой давно прошедших и даже не совсем реальных лет.

Введение данных в машины первого поколения шло способом загрузки перфокарт, а программное руководство последовательностями решений функций проводилось, к примеру, в ENIAC – способом ввода штекеров и форм наборной сферы.

Несмотря на то, что такой способ программирования оттягивал большой объем времени для того, чтобы подготовить агрегат, для подключений на наборных полях блоков машин он предоставлял все возможности для демонстрации математических «способностей» ENIAC’а, и с существенной выгодой обладал отличиями от способа программной перфоленты, которая подходит для аппаратов релейного типа.

Принцип «мышления»

Сотрудники, которые работали на первых вычислительных машинах, не отрывались, были возле машин постоянно и проводили наблюдение за эффективностью работы имеющихся электронных ламп. Но стоило только выйти из строя хотя бы одной лампе, ENIAC мгновенно поднимался, все в спешке проводили поиск сломавшейся лампы.

Ведущей причиной (хотя и приблизительной) весьма нередкой замены ламп была следующая: нагревание и сияние ламп притягивали насекомых, они залетали во внутренний объем аппарата и «помогали» созданию короткого электрического замыкания. То есть первое поколение этих машин было очень уязвимым к внешним воздействиям.

Если представить, что эти предположения могли быть правдой, то понятие «жучки» («баги»), под которым разумеются ошибки и промахи в программном и аппаратном компьютерном оборудовании, получает уже совсем иное значение.

Ну, а если лампы машины были в рабочем состоянии, обслуживающий персонал мог провести настройку ENIAC на другую задачу, переставив вручную подключения примерно шести тысяч проводов. Все эти контакты было необходимо опять переключать, когда возникала задача другого типа.

Серийные машины

Первой электронно-вычислительной машиной, которая начала выпускаться серийно, была UNIVAC. Он стал первым видом электронного цифрового компьютера многоцелевого назначения. UNIVAC, создание которого датируется 1946-1951 гг., требовал периода сложений 120 мкс, общих умножений – 1800 мкс и делений – 3600 мкс.

Такие машины требовали большой площади, много электроэнергии и имели значительное количество ламп электронного вида.

В частности, советская электронно-вычислительная машина «Стрела» обладала 6400 этих ламп и 60 тысяч экземпляров диодов полупроводникового типа. Скорость быстродействия подобного поколения ЭВМ не была выше двух-трех тысяч действий в секунду, размеры оперативной памяти оказались не больше двух Кб. Лишь агрегат «М-2» (1958 г.) достиг оперативной памяти около четырех Кб, а скорость быстродействия машины достигла двадцати тысяч действий в секунду.

ЭВМ второго поколения

В 1948 г. нескольким учеными и изобретателями Запада был получен первый работающий транзистор. Это был механизм точечно-контактного вида, в котором три тонких металлических проводка контактировали с полоской из поликристаллического материала. Следовательно, семейство ЭВМ совершенствовались уже в те годы.

Первые модели выпущенных компьютеров, которые действовали на базе транзисторов, указывают на свое появление на последнем отрезке 1950-х гг., а лет через пять появились внешние формы цифровой вычислительной машины с существенно расширенными функциями.

Особенности архитектуры

Одним из важных принципов работы транзистора служит то, что он в единственном экземпляре сможет провести определенную работу за 40 обычных ламп, и даже тогда он сохранит более высокую скорость функционирования. Машина выделяет минимальный объем теплоты, и почти не будет пользоваться электрическими источниками и энергией. В связи с этим, требования к персональным электронно-вычислительным машинам выросли.

Параллельно с постепенной заменой обычных ламп электрического типа на эффективные транзисторы шел рост улучшения методики сохранения имеющихся данных. Идет расширение объема памяти, а магнитная модифицированная лента, которая впервые была использована в ЭВМ первого поколения UNIVAC, начала совершенствоваться.

Надо отметить, что в середине шестидесятых годов прошлого столетия использовался метод сохранения данных на дисках. Существенные продвижения в использовании компьютеров дали возможность получить скорость в миллион операций в одну секунду! В частности, к обычным транзисторным компьютерам второго поколения электронно-вычислительных машин можно причислить «Стретч» (Великобритания), «Атлас» (США). В то время СССР также производил высококачественные образцы ЭВМ (в частности «БЭСМ-6»).

Выпуск ЭВМ, которые созданы на базе транзисторов, послужил причиной сокращения их объема, веса, затрат электричества и стоимости машин, также улучшились надежность и эффективность. Это дало возможность увеличить число пользователей и перечень решаемых задач. С учетом признаков, которыми отличалось второе поколение ЭВМ, разработчики таких машин принялись конструировать алгоритмические формы языков для инженерно-технического (в частности, АЛГОЛ, ФОРТРАН) и хозяйственного (в частности, КОБОЛ) типа расчетов.

Гигиенические требования к электронно-вычислительным машинам также возрастают. В пятидесятые произошел очередной прорыв, но все же до современного уровня еще было далеко.

Важность ОС

Но даже в это время ведущей из задач технологий работы вычислительных машин было проведение сокращения ресурсов – рабочего времени и объема памяти. Для решения этой проблемы тогда начали конструировать прототипы нынешних операционных систем.

Типы первых операционных систем (ОС) давали возможность улучшать автоматизацию работы пользователей ЭВМ, которая была направлена на выполнение определенных задач: ввод в машину данных программ, вызовы нужных трансляторов, вызовы необходимых для программы современных библиотечных подпрограмм и т.д.

Поэтому, кроме программы и различной информации, в ЭВМ второго поколения надо было оставлять еще и особую инструкцию, где были указаны этапы обработки и перечень данных о программе и ее разработчиках. После этого в машины стали вводить параллельно определенное число заданий для операторов (комплекты с заданиями), в этих формах операционных систем надо было разделить виды ресурсов ЭВМ между определенными формами заданий – появился мультипрограммный способ работы для изучения данных.

Третье поколение

За счет разработки технологии создания интегральных микросхем (ИС) вычислительных машин удалось получить ускорение быстродействия и степени надежности существующих полупроводниковых схем, а также очередное сокращение их габаритов, использованной величины мощности и цены.

Интегральные формы микросхем теперь начали делать из фиксированного комплекта деталей электронного типа, которые были поставлены в прямоугольных вытянутых пластинах кремния, и имели длину одной стороны не более 1 см. Такой тип пластины (кристаллов) кладут в пластмассовый корпус малых объемов, размеры в нем можно вычислять лишь с помощью выделения т.н. «ножек».

Из-за этих причин темпы развития ЭВМ начали стремительно возрастать. Это позволило не только улучшить качество работы и уменьшить стоимость таких машин, но и сформировать аппараты малого, простого, недорого и надежного массового типа – мини-ЭВМ. Эти машины сначала были предназначены для решения узкотехнических задач в разных упражнениях и методиках.

Ведущим моментом в те годы считались возможности унификации машин. Третье поколение ЭВМ создается с учетом совместимых отдельных моделей разных типов. Все остальные ускорения в развитии математических и различных программных обеспечений содействуют формированию программ пакетной формы для решаемости стандартных задач проблемно сориентированного программного языка. Тогда впервые появляются программные пакеты – формы операционных систем, на которых и развивается третье поколение ЭВМ.

Четвертое поколение

Активное совершенствование электронных устройств вычислительных машин способствовало появлению больших интегральных схем (БИС), где каждый кристалл содержал несколько тысяч деталей электрического типа. Благодаря этому стали производиться очередные поколения ЭВМ, элементная основа которых получила больший объем памяти и сокращенные циклы реализации команд: пользование байтов памяти в одной машинной операции стало значительно уменьшаться. Но, поскольку затраты на программирование почти не уменьшились, то на первый план вышли задачи сокращения ресурсов чисто человеческого, а не машинного типа, как раньше.

Производились операционные системы очередных видов, которые давали возможность операторам производить усовершенствование своих программ непосредственно за дисплеями ЭВМ, это упростило работу пользователей, вследствие чего в скором времени и появились первые разработки новой программной базы. Такой способ абсолютно противоречил теории начальных этапов информационных разработок, которые применяли ЭВМ первого поколения. Теперь ЭВМ стали использоваться не просто для записи больших объемов информации, но и для автоматизации и машинизации самых разных сфер деятельности.

Изменения в начале семидесятых

В 1971 году была выпущена большая интегральная схема вычислительных машин, где находился весь процессор ЭВМ обычных архитектур. Теперь оказалось возможным расположить в одной большой интегральной схеме почти все схемы электронного типа, которые не были сложными в типичной архитектуре ЭВМ. Так, выросли возможности массовых выпусков обычных устройств по небольшим ценам. Это и было новое, четвертое поколение ЭВМ.

С этого времени производилось много недорогих (использовались в компактных клавишных ЭВМ) и управляющих схем, которые умещались на одной либо нескольких крупных интегральных платах, имеющих процессоры, достаточные объемы оперативной памяти и структуру связей с датчиками исполнительного вида в механизмах управления.

Программы, которые работали с регулированием бензина в двигателях автомобилей, с передачей определенной электронной информации или с фиксированными режимами стирки белья, внедрялись в память ЭВМ или при использовании различного вида контроллеров, или прямо на предприятиях.

На семидесятые годы пришлось начало производства универсальных вычислительных систем, которые объединяли процессор, большой объем памяти, схемы разных сопряжений с механизмом ввода-вывода, расположенных в общей большой интегральной схеме (так называемые однокристальные ЭВМ) или, в других вариантах, больших интегральных схемах, расположенных на общей плате печатного типа. В итоге, когда четвертое поколение ЭВМ получило массовое распространение, началось повторение положения, сложившегося в шестидесятых, когда скромные мини-ЭВМ производили часть работ в крупных универсальных ЭВМ.

Свойства ЭВМ четвертого поколения

Электронно-вычислительные машины четвертого поколения были сложными и имели разветвленные возможности:

• обычный мультипроцессорный режим;
• программы параллельно-последовательного вида;
• высокоуровневые виды компьютерных языков;
• возникновение первых сетей ЭВМ.

Развитие технических возможностей этих устройств ознаменовалось такими положениями:

1. Обычное опоздание сигнала на 0,7 нс./в.
2. Ведущий вид памяти – типовой полупроводниковый. Период выработок информации из памяти подобного типа – 100–150 нс. Память – 1012–1013 символов.

Применение аппаратной реализации оперативных систем

Модульные системы начали применяться и для средств программного типа.

Впервые персональная электронно-вычислительная машина была создана весной 1976 г. На базе интегральных 8-битных контроллеров обычной схемы электронной игры, ученые произвели обычную, запрограммированную на языке BASIC, машину игрового типа «Apple», которая получила большую популярность. В начале 1977 г. появилась фирма Apple Comp., и началось производство первых на Земле персональных вычислительных машин Apple. История этого уровня ЭВМ выделяет это событие как самое важное.

В наши дни фирма Apple производит персональные компьютеры Macintosh, которые по многим параметрам превосходят образцы моделей IBM PC. Новые модели Apple отличаются не только исключительным качеством, но и обширными (по современным меркам) возможностями. Разработана также специальная операционная система для компьютеров от Apple, которая учитывает все их исключительные особенности.

Пятый вид поколения ЭВМ

В восьмидесятых процесс развития ЭВМ (поколения ЭВМ) входит в новый этап – машины пятого поколения. Появление этих аппаратов связывают с развитием микропроцессоров. С позиции системных построений характерны абсолютная децентрализация работы, а рассматривая программные и математические базы, – передвижение на уровень работы в программной структуре. Вырастает организация работы электронно-вычислительных машин.

Эффективность пятого поколения ЭВМ – сто восемь-сто девять операций за одну секунду. Для этого вида машин характерна многопроцессорная система, находящаяся на микропроцессорах ослабленных типов, которых используется сразу множественное число. Сейчас появляются электронно-вычислительные виды машин, которые нацелены на высокоуровневые виды компьютерных языков.

fb.ru

Электронно-вычислительная машина. 100 знаменитых изобретений

Электронно-вычислительная машина

Возрастание количества вычислений в XIV–XVI вв. требовало увеличения скорости вычислений. В 1614 г. шотландец Дж. Непер выпустил первые таблицы логарифмов, содержавшие 8-значные логарифмы синусов, косинусов и тангенсов для углов от 0 до 90°. В 1623 г. английский математик Э. Гантер изобрел логарифмическую линейку. Это была логарифмическая шкала, на которой сложение отрезков производилось с помощью циркуля. В 1630 г. англичанин У. Отред заменил циркуль второй линейкой (движком).

В 1645 г. французский физик Блез Паскаль построил суммирующую машину, модифицированную в 1694 г. немецким ученым Лейбницем. Именно Лейбниц предложил двоичное исчисление, применяемое в современных электронно-вычислительных машинах. Его суть заключается в том, что вместо 10 знаков, как в десятичной системе, для записи числа применяются всего два: 0 и 1.

Истинным предком современной электронной вычислительной машины следует считать вычислительное устройство, которое может переходить к следующей операции после выполнения предыдущей самостоятельно, то есть способно выполнять не просто вычислительную операцию, а последовательность операций. Приоритет в данной области принадлежит англичанину Ч. Бэббиджу. В 1818 г. Бэббидж предложил идею устройства для вычисления конечных разностей, работающего на механическом принципе, и спустя 10 лет построил это устройство.

В 1834 г. появилась новая наука – аналитическая механика, изучавшая принципы управления ходом вычислений в счетных машинах, подобно тому как сегодня это делается с помощью машинных программ. В то время электрические сигналы еще не применялись, и информация проходила по устройству через систему зубчатых колес, а источником энергии был масляный привод. Вычислительная машина, спроектированная Бэббиджем, была несовершенна по своему техническому уровню и не была доведена до конца. Тем не менее, замысел Бэббиджа впоследствии лег в основу современных компьютеров.

Во II половине XIX в. стали применяться различные механические и электромеханические счетные устройства. Они служили главным образом для ускорения вычислений в бухгалтерии и статистике. В 1878 г. в России П. Л. Чебышев сконструировал оригинальную суммирующую машину типа арифмометра для сложения и вычитания, дополнив ее вскоре устройством для умножения, что позволило выполнять все четыре арифметические действия. В 1874 г. в России инженер В. Т. Однор сконструировал новый арифмометр, применив в нем более совершенный установочный механизм.

В 1887 г. была создана первая клавишная суммирующая машина – комптометр Фельта. Одной из первых цифровых систем управления, использующих принципы счетно-машинной техники, явилась система управления (правда, довольно примитивная) в ткацкой машине французского изобретателя Ж. М. Жаккара. В середине 1880-х годов он разработал специальное приспособление к ткацкому станку. Лента с отверстиями, расположенными в определенном порядке, управляла механизмом станка, предназначенного для выработки крупноузорчатых тканей, причем в соответствии с расположением отверстий на ленте получались и соответствующие узоры.

В 1889 г. американец Холлерит построил систему для работы с перфокартами, работающую на механическом принципе. Она предназначалась для обработки статистической информации. Через год эта система вступила в строй. В 1896 г. Холлерит учредил акционерное общество, известное сегодня как фирма IBM.

Создание математических устройств, оперирующих не числами, а непрерывно меняющимися величинами, было вызвано потребностями землеустройства и геодезии (например, для измерения площадей криволинейных фигур) еще в середине XIX века.

Такими машинами были планиметры русского инженера П. А. Зарубина и немецкого изобретателя Л. Амслера, созданные в 1854 году.

Первая в мире математическая машина для интегрирования дифференциальных уравнений была создана академиком А. Н. Крыловым при участии механика Р. М. Ветцера в 1911–1912 гг. в Петербурге. В ней были применены механические суммирующие, множительные и интегрирующие устройства. В основном эта машина была сходна с более поздними устройствами для решения дифференциальных уравнений – дифференциальными анализаторами (механическими интегрирующими машинами). В США над аналогичными машинами работал В. Буш, создавший свой первый дифференциальный анализатор в 1925 году. В СССР в 1938 г. был сконструирован механический дифференциальный анализатор с шестью фрикционными интеграторами. Подобные машины, в которых информация представлена в виде непрерывно изменяющихся переменных, выраженных физическими величинами, называются аналоговыми вычислительными машинами.

С 1935 г. в Советском Союзе начались исследования по созданию гидравлических устройств для решения ряда дифференциальных уравнений – гидроинтеграторов.

В годы Второй мировой войны в США появились электромеханические автоматические машины с программным управлением на электромагнитных реле.

Первая такая машина была построена в 1944 г. в Гарвардском университете и называлась «МАРК-1». В ней использовались элементы техники построения счетно-аналитических машин с применением перфокарт.

В 1946 г. П. Эккерт и Дж. Моучли создали вычислительную машину ENIAC (электронный интегратор и вычислитель) для расчета баллистических траекторий снарядов. В 1947 г. они начали разработку первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer).

В 1949 г. англичанином Уилксом была создана вычислительная машина EDSAC.

В 1951 г. Эккерт и Моучли создали машину UNIVAC-1 (Universal Automatic Computer). UNIVAC-1 была создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Она работала с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство емкостью 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки. Она была построена для бюро переписи США и пущена в эксплуатацию весной 1951 года.

Первые компьютеры строились на релейных схемах или на вакуумных лампах. По размерам они были настолько большими, что занимали большую комнату. Сейчас такие компьютеры принято называть компьютерами первого поколения.

Компьютеры на вакуумных лампах часто выходили из строя, занимали много места и имели очень ограниченную область применения. В основном они использовались для научно-технических расчетов, которые проводились создателями этих машин. Программы для таких компьютеров составлялись в машинных кодах или на языках, близких к машинным языкам.

Машины с электромеханическими реле позволяли решать довольно сложные задачи, но были относительно тихоходны в счетах.

Сильным сдерживающим фактором в работе конструкторов ЭВМ начала 1950-х годов было отсутствие быстродействующей памяти. По словам одного из пионеров вычислительной техники Д. Эккерта, «архитектура машины определяется памятью». Исследователи сосредоточили свои усилия на запоминающих свойствах ферритовых колец, нанизанных на проволочные матрицы.

В 1951 г. Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине «Whirlwind-1» впервые была применена память на магнитных носителях. Она представляла собой 2 куба с 323 217 сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16-разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на четность.

В связи с бурным развитием электроники появилась возможность создания совершенных математических машин – устройств, производящих математические и логические операции над вводимыми в них данными и дающих результаты в удобном для использования виде.

Электронные вычислительные машины оперируют с числами, представленными в виде определенной последовательности электрических импульсов – кода данного числа. Перед началом решения той или иной задачи она должна быть сформулирована в виде определенных математических соотношений, причем самые сложные задачи можно решать посредством четырех действий арифметики. Электронно-вычислительная машина осуществляет тот же порядок решения задач, что и человек-оператор, работающий на арифмометре, хотя скорость выполнения операций при этом намного выше. В отличие от таких вычислительных машин, как арифмометр, в электронных машинах весь вычислительный процесс полностью автоматизирован. Операции представлены в виде задания, называемого командой, с помощью определенного кода. Из последовательных команд образуется программа для работы машины, т. е. программа вычислений. Команды хранятся в так называемом запоминающем устройстве (или накопителе).

При программировании стремятся сравнительно небольшим количеством команд обеспечить выполнение большого числа арифметических действий.

После того как в машину введены исходные данные и программа вычислений, записанная в виде условного кода, полная автоматичность вычислительного процесса обеспечивается устройством управления. Введенные в машину коды переносятся в запоминающее устройство, разбитое на множество перенумерованных ячеек. Емкость запоминающего устройства во многом определяет способность машины решать разнообразные задачи.

Основными элементами первых электронных вычислительных машин были электронные реле, электронные вентили и счетчики импульсов. В качестве запоминающей ячейки применялись вакуумные электронные реле – триггерные ячейки. Из комбинаций отдельных деталей и отдельных стандартных ячеек составлялись блоки машины. Основными из них являлись следующие устройства.

Вводное (или входное) устройство служило для первоначального ввода исходных числовых данных и команд (программы вычислений).

Арифметическое устройство, объединяющее электронные счетные схемы, выполняло арифметические действия и логические операции. Оно приводило заданное действие в соответствие с заранее установленным кодом операции. Применение двоичной системы счисления позволяло все арифметические операции свести к операциям сложения и вычитания кодов чисел этой системы. Сложение и вычитание производилось электронным сумматором. Это устройство являлось важнейшим элементом электронной счетной машины.

Запоминающее устройство использовало электронные реле и различного типа линии задержки импульсов, а также магнитные ленты и барабаны, перфорированные ленты и т. п.

Устройство управления, превращало команды в систему импульсов и обеспечивало полную автоматичность всех вычислений по заданной программе.

Устройство контроля позволяло контролировать производимые машиной расчеты, правильность вычислений, сигнализировало о возникших в машине неисправностях и ошибках в вычислениях. Контроль над работой машины осуществлялся с центрального пульта управления.

Выводные (выходные) и печатающие устройства служили для фиксирования полученных результатов вычислений. Эти результаты записывались в виде импульсов кода, а специальные дешифрирующие печатающие устройства преобразовывали записанный код в цифры и печатали их.

Вслед за первым серийным компьютером UNIVAC-1 фирма «Ремингтон – Рэнд» в 1952 г. выпустила ЭВМ UNIVAC-1103, которая работала в 50 раз быстрее своего предшественника. Позже в компьютере UNIVAC-1103 впервые были применены программные прерывания.

Сотрудники фирмы «Ремингтон – Рэнд» использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием «Short Code». Это был первый интерпретатор, созданный в 1949 году Джоном Моучли. Капитан ВМФ США (в дальнейшем единственная в ВМФ женщина-адмирал) Грейс Хоппер разработала первую программу-компилятор А-0. Эта программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме.

В начале 1950-х годов в разработку электронных компьютеров включилась фирма IBM. В 1952 г. она выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM-701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12 000 германиевых диодов. Усовершенствованный вариант этой машины – IBM-704 отличался высокой скоростью работы. В ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.

После IBM-704 была выпущена машина IBM-709, которая в архитектурном плане приближалась к машинам второго и третьего поколений. В ней впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода – вывода.

В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Их изобретение позволило создать новый тип памяти – дисковые запоминающие устройства, значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM-305 и RAMAC.

RAMAC имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12 000 об/мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10 000 знаков каждая.

Фирма IBM также сделала первые шаги в области автоматизации программирования, создав в 1953 г. для машины IBM-701 «Систему быстрого кодирования».

В Советском Союзе в 1948 г. развитие вычислительной техники было объявлено общегосударственной задачей. Развернулись работы по созданию серийных ЭВМ первого поколения.

В 1950 г. в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) организован отдел цифровых ЭВМ для разработки и создания большой ЭВМ. В 1951 г. здесь была спроектирована БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина), а в 1952 г. началась ее опытная эксплуатация.

В проекте вначале предполагалось применить память на трубках Вильямса, но до 1955 г. в качестве элементов памяти в ней использовались ртутные линии задержки. По тем временам БЭСМ была весьма производительной машиной – 800 операций в секунду. Она имела трехадресную систему команд, а для упрощения программирования широко применялся метод стандартных программ, который в дальнейшем положил начало модульному программированию и пакетам прикладных программ. Серийно эта машина стала выпускаться в 1956 г. под названием БЭСМ-2.

В этот же период в КБ, руководимом М. А. Лесечко, началось проектирование другой ЭВМ, получившей название «Стрела».

Условия серийного производства предопределили некоторые особенности «Стрелы»: невысокое по сравнению с БЭСМ быстродействие, просторный монтаж и т. д. В этой машине в качестве внешней памяти применялись 45-дорожечные магнитные ленты, а оперативная память была на трубках Вильямса. «Стрела» имела большую разрядность и удобную систему команд. В конце 1953 г. началось ее серийное производство.

В лаборатории электросхем Энергетического института под руководством И. С. Брука в 1951 г. построили макет небольшой ЭВМ под названием М-1.

В следующем году здесь была создана вычислительная машина М-2, положившая начало созданию экономичных машин среднего класса.

В машине М-2 использовались 1879 ламп – меньше, чем в «Стреле», а средняя производительность составляла 2000 операций в секунду. Были задействованы 3 типа памяти: электростатическая на 34 трубках Вильямса, на магнитном барабане и на магнитной ленте с использованием магнитофона МАГ-8.

В 1955–1956 гг. коллектив лаборатории выпустил малую ЭВМ М-3 с быстродействием 30 операций в секунду и оперативной памятью на магнитном барабане. Особенность М-3 заключалась в том, что для центрального устройства управления был использован асинхронный принцип работы.

Разработка еще одной малой вычислительной машины под названием «Урал» была закончена в 1954 г. коллективом сотрудников под руководством Рамеева. Эта машина стала родоначальником целого семейства «Уралов», последняя серия которых («Урал-16») была выпущена в 1967 году. Простота машины, удачная конструкция, невысокая стоимость обусловили ее широкое применение.

В 1958 г. под руководством В. М. Глушкова в Институте кибернетики Академии наук Украины была создана вычислительная машина «Киев», имевшая производительность 6–10 тыс. операций в секунду. Она впервые в СССР использовалась для дистанционного управления технологическими процессами.

В середине 1950-х годов в ЭВМ вместо электронных ламп стали применяться полупроводниковые приборы – диоды и транзисторы. Поскольку срок службы цифровых элементов на полупроводниках значительно выше, чем у электронных ламп, то с переходом на новую элементную базу возросла надежность ЭВМ и уменьшились их габариты. Это обусловило начало создания ЭВМ 2-го поколения. Машины этого поколения просуществовали с первой половины 50-х годов до первой половины 60-х годов. В ЭВМ 2-го поколения можно было использовать несколько языков программирования. Базовое программное обеспечение еще составлялось на языках, близких к машинно-ориентированным языкам, однако в пакетах прикладных программ уже использовались языки более высокого уровня.

Внедрение полупроводников позволило значительно повысить быстродействие ЭВМ: машины 1-го поколения имели максимальное быстродействие несколько десятков тысяч операций в секунду, первые транзисторные ЭВМ – примерно 5000 операций в секунду, затем они достигли уровня 10–15 млн операций в секунду.

В 1960-е годы произошло существенное изменение структуры ЭВМ, в результате которого их различные устройства получили возможность работать независимо друг от друга по разным программам. Это позволило одновременно решать на машине несколько задач. Работой ЭВМ и формированием потока задач занимается особая программа – операционная система. Мультипрограммный режим не ускоряет решение одной определенной задачи, но повышает общую производительность ЭВМ.

Развитие мультипрограммных режимов работы привело к появлению ЭВМ коллективного пользования. В этих машинах устройства ввода располагаются не в машинном зале, а у потребителей услуг, удаленных от ЭВМ. С помощью таких устройств (терминалов) задачи вводятся в машину по линиям связи, а машина, в свою очередь, сама определяет очередность их выполнения. Результаты решения по этим же линиям направлялись на терминалы, где были печатающие устройства или дисплей.

Следующим этапом было объединение ЭВМ коллективного пользования в системы, включающие несколько машин, отдаленных друг от друга на большое расстояние. Это требовало расширения возможностей ЭВМ и усложнения их структуры. Полупроводниковая техника не отвечала новым требованиям в отношении габаритов, надежности, экономичности и технологичности.

На смену ЭВМ 2-го поколения пришли машины 3-го поколения, построенные на интегральных микросхемах. В машинах 2-го поколения блоки собирались из отдельных деталей, соединяемых при помощи пайки. Они имели большие размеры, а места соединений были причиной частых неисправностей. Применение интегральных микросхем дало возможность повысить надежность без увеличения размеров.

Особенностями ЭВМ 4-го поколения были как применение больших интегральных микросхем, заменявших несколько десятков полупроводниковых блоков, так и изменение основных элементов оперативной памяти. Запоминающие устройства на ферритовых сердечниках, применявшиеся на машинах 1–3-го поколений, в этих машинах стали использоваться в качестве дополнительной «медленной» памяти, а оперативная память была основана на полупроводниках.

В 1960–1970-е годы в сверхмощных ЭВМ применялись несколько процессоров, использовавшихся одновременно. Это позволило разделить процесс решения задачи на ряд ветвей, выполнение которых может проводиться независимо друг от друга, что сокращает время выполнения программы.

Число областей, в которых применяются ЭВМ, растет. Это научно-технические расчеты, базирующиеся на математических методах; автоматизация проектирования объектов; экономические расчеты; информационно-справочная служба; математическое моделирование в биологии, медицине, геологии, социологии; автоматическое управление технологическими процессами и сложными установками.

Возможности увеличения скорости быстродействия при помощи обычных процессоров практически исчерпались. Это требует использования новых технологий, в частности оптических.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

public.wikireading.ru

История изобретения и развития электронно-вычислительной техники

Изобретение электронной вычислительной машины — одно из величайших технических достижений второй половины двадцатого столетия, послужившее началом научно-технической революции. К этому грандиозному событию человечество шло с древних времен. В глубокой древности простейшими средствами вычислений были пальцы и фаланги пальцев на руках и ногах. В качестве технических приспособлений были деревянные палочки с нанесенными на них насечками, ремни и шнурки с завязанными узелками. Развитие простейших форм торговли способствовало изобретению разных счетов, одним из древнейших является абак. Это изобретение появилось в Китае и представляло собой доску, покрытую порохом. На доске делались пометки, которые можно было легко стереть. Если палочку с засечками использовали одноразово, то доску можно было использовать многократно. Одной из разновидностей абака была доска с углублениями, в которые при необходимости вкладывали камешки.

Прогресс не стоит на месте. Открытия в одной сфере человеческой деятельности очень часто приводят к важнейшим открытиям в других областях. Так, исследования в области астрономии способствовали появлению новых, более сложных вычислительных устройств. С изобретением Джоном Непером логарифмов (1614 г.), в 1620 году появилась логарифмическая линейка, позволявшая быстро умножать и делить цифры. Одними из первых изобретателей механической вычислительной машины были астроном Вильгельм Шикард (1623 г.) и знаменитый французский ученый Блез Паскаль (1642 г.). Вычислительная машина Паскаля позволяет и сегодня производить операции сложения и вычитания многозначных чисел без малейших погрешностей. В 1694 году появился знаменитый 12-разрядный арифмометр немецкого математика Лейбница, способный выполнять умножение и деление многозначных чисел.

Английский математик, инженер-механик, изобретатель Чарльз Беббидж с 1820 по 1856 годы работал над созданием универсальной аналитической вычислительной машины, способной выполнять нужные действия над предоставленными данными и разрешать арифметические задачи различной сложности. Работая над проектом, который намного опередил свое время, ученый не сумел достичь цели. Но созданные Ч.Беббиджем другие вычислительные устройства, долгое время использовали английские налоговые службы. Создание Беббиджем разностной машины уже поставило его в первые ряды создателей вычислительной техники. А основные идеи устройства и работы машины (механизм введения — выведения, данные, арифметическое устройство и память, условная передача управления, зависящая от полученного результата) были настолько тщательно разработаны, что первый компьютер, появившийся через 100 лет, во многом напоминал аналитическую машину Беббиджа. Его считают изобретателем механического компьютера.

Конец ХІХ века ознаменовался появлением электрических вычислительных машин. В 1875—1880 г.г. американцем Г.Холлеритом была изобретена машина-табулятор, предназначенная для обработки информации, помещенной на перфокарты. Позже Г. Холлерит основал фирму по выпуску табуляторов, на ее основе в начале ХХ столетия появилась известная во всем мире фирма ІBM. В табуляторе Холлерита были задействованы впервые электромеханические элементы. Дальнейшее изобретение и усовершенствование вычислительной техники напрямую связано с широчайшим использованием электричества. Создателем автоматической вычислительной машины принято считать немецкого изобретателя Конрада Цузе. В 1938 году он создал релейную электронно-вычислительную машину Z1 на базе телефонных реле, правда, записывающее устройство было еще механическим, через год появилась усовершенствованная модель Z2. Еще через два года Цузе представил первую в мире вычислительную машину с программным управлением с использованием двоичной системы. Аналогичные релейные вычислительные машины были созданы в США (Г. Айкен). В 1944 году машина «Марк-1» была передана Гарвардскому университету. Машины использовались для расчетов при создании атомной бомбы и расчетов траекторий ракет. Первую ЭВМ создал профессор Дж. Атаиасов и его ассистент К. Бери в годы второй мировой войны. Правда, машина не была еще универсальной. В 1946 году в США появилась первая универсальная ЭВМ (ЕНИАК). Она была сконструирована под руководством Дж. Еккерта и Дж. Моучли. С этого момента началась эра компьютеров. В 1949 г. англичанин М. Уилкс создал машину «ЕДСАК», в памяти которой сохранялась программа. В 1951 году в Америке запущен в серийное производство компьютер «ЮНИАК». Первый компьютер в СССР создан в Украине в 1951 г. — «МЭВМ», в 1952 году была построена «БЭВМ» под руководством академика С. Лебедева. Создание компьютера — лучшее изобретение ХХ века.

mirnovogo.ru

Электронная вычислительная машина — это… Что такое Электронная вычислительная машина?

автоматическое устройство для обработки информации с помощью электронных схем.

Предшественниками современных электронных вычислительных машин (ЭВМ) являются известные уже в средневековье музыкальные и антропоидные автоматы — механические устройства, осуществлявшие перевод предварительно закодированной информации в строго определенную последовательность действий. Первые попытки применения подобных устройств для автоматизации вычислений известны с середины 17 в. Они связаны с изобретательской деятельностью выдающегося французского математика, философа и мыслителя Паскаля (В. Pascal), сконструировавшего в 1641—1642 гг. суммирующую машину, и немецкого математика, юриста и биолога Лейбница (О.W. Leibniz), создавшего в 1673—1674 гг. универсальную арифметическую машину. В начале 19 в. (1808 г.) французский изобретатель Жаккар (J.М. Jacquard) предложил устройство для задания ткацкому станку различных наборов команд в виде комбинаций дырочек на картонной карточке (перфокарте), которыми кодировался тот или иной тип рисунка ткани. Впоследствии этот подход воплотился в один из распространенных методов ввода-вывода информации в устройствах вычислительной техники, лег в основу программного управления самыми разнообразными станками, а идея реализовалась в современное программирование. Принципы устройства часового механизма, идеи Паскаля, Лейбница и Жаккара в 30-е гг. 19 в. были обобщены и развиты английским математиком Беббиджем (Ch. Babbage), предложившим проект «аналитической машины». Замысел настолько опередил время, что его удалось реализовать в целом только почти полтора века спустя — в виде современных ЭВМ. Приоритет Беббиджа косвенно закрепился в названии большой группы электромеханических устройств для вычислений — счетно-аналитических машин, используемых с начала 20 в. по наши дни в учетно-бухгалтерской и т.п. практике. Исходные принципы структурной организации, работы и управления современными ЭВМ были сформулированы уже во второй половине 40-х гг. американским математиком Нейманом (J. Neumann) и в главном сохранились до нашего времени («ЭВМ состоит из процессора, памяти и внешних устройств»), так же как и способы внутреннего представления информации в ЭВМ (в виде двоичного кода) и методы ее переработки с помощью электронных схем. Первые ЭВМ создавались исключительно для расчетов в области техники, однако их потенциальное значение для науки и практики, взаимосвязь с другими аспектами общественной жизни проявились очень быстро. Выдающийся американский математик Винер (N. Wiener), в годы второй мировой войны занимавшийся созданием систем автоматического наведения зенитных орудий, а в 1945—1947 гг. работавший в кардиологическом институте в Мехико, обратил внимание на общность процессов управления в биологических и технических системах (обратная связь) и возможность описания процессов хранения и переработки информации, управления и контроля в рамках единой науки — кибернетики, идеи которой оказали огромное влияние как на создание новых технических устройств (в т.ч. ЭВМ), так и на эволюцию отношения человека к результатам технического прогресса («мыслящие» машины, «бунт» машин, моральная ответственность за использование достижений науки в военных целях и др.). Многие считавшиеся ранее высокими абстракциями успехи математики— теория информации Шеннона (С. Shannon) и его разработки в области кибернетики, труды Эшби (W.R. Ashby) («черепаха Эшби»), относящиеся к 20-м гг., обоснования поиска алгоритмов на основе анализа действий человека (машина Тьюринга) наряду с достижениями в области физики твердого тела стали фундаментом для создания совершенно новых ЭВМ. Радикальные изменения в характеристиках машин происходили скачкообразно, но мере создания и промышленного освоения новых электронных устройств (радиоламп, полупроводниковых диодов и транзисторов, интегральных схем, сверхбольших интегральных схем). При этом быстродействие, объем оперативной и внешней памяти, энергопотребление, габариты и стоимость ЭВМ, остававшиеся относительно стабильными в течение некоторого периода времени (так называемые поколения ЭВМ), претерпевали затем резкие изменения. В соответствии с изменениями технических и потребительских качеств ЭВМ, их массовым производством и распространенностью, сложившиеся системы классификации (по поколениям — этапам развития элементной базы, целям применения — управляющие, вычислительные и др.) устарели. Более того, дальнейшее развитие, часто определяемое как переход от четвертого поколения ЭВМ к пятому, основывается не на радикальных изменениях в элементной базе, а на реализации новых конструктивных и структурных принципов электронной информации оригинальных (так называемых интеллектуальных) типов периферических устройств, способных к самопрограммированию, на накоплении опыта использования больших объемов данных из различных областей знания в формализованном виде на машинных носителях. В настоящее время принята комплексная схема классификации ЭВМ, учитывающая особенности их использования (встроенные, автономные), производительность (средние, высокопроизводительные и супер-ЭВМ), условия применения, «интеллектуальные» возможности и др. В медицине, здравоохранении и медико-биологических исследованиях находят применение все типы и классы ЭВМ, за исключением супер-ЭВМ, число которых во всем мире пока составляет лишь несколько сотен. Современные встроенные ЭВМ представляют собой стандартные микропроцессоры и другие электронные блоки, конструктивно включенные в схему прибора и различающиеся в зависимости от типа прибора характером обрабатываемых электрических сигналов и программ их обработки, записанных в памяти в соответствии с целевым назначением устройства. В медицине этот тип ЭВМ широко используется в системах получения диагностической информации (например, в компьютерной томографии), для автоматической обработки и контроля параметров функционального состояния организма, проведения леченых мероприятий, для управления системами жизнеобеспечения и др. Комплексируемые ЭВМ предназначены для объединения в сети, в которых пользователи могут согласованно обмениваться информацией по специальным каналам. Этот класс ЭВМ используется в здравоохранении для создания автоматизированных систем управления (АСУ-поликлиника, АСУ скорой помощи, АСУ-аптека), различных информационно-поисковых систем, автоматизированного рабочего места врача (АРМ врача) и экспертных систем. В состав сети комплексируемых ЭВМ: локальной (если она предназначена для обслуживания специалистов одного учреждения), региональной (для обслуживания удаленных пользователей определенными типами услуг) или глобальной (если она объединяет любых пользователей независимо от их географического положения) в зависимости от задач могут входить машины, различающиеся по быстродействию, объему памяти, оснащенности, внешним устройствам. Автономные ЭВМ делят на микро-ЭВМ (часто называемые ПЭВМ — персональными ЭВМ), мини-ЭВМ, средние, высокопроизводительные и супер-ЭВМ. Границы между ПЭВМ и мини-ЭВМ в настоящее время размываются: оба типа компьютеров не требуют для своей работы особых условий, незначительно различаются по габаритам, энергопотреблению и стоимости, а по простоте «общения» с ними и обслуживания приближаются к устройствам современной бытовой радио- и телевизионной аппаратуры. Устанавливаемые на рабочем месте пользователя в качестве средства улучшения его основной деятельности, ПЭВМ пригодны для решения многих типовых задач, в т.ч. и медико-биологических: обработка клинических и экспериментальных данных, ведение истории болезни, создание информационных систем и т.д. Для этого они обладают всеми необходимыми качествами: техническими характеристиками (производительностью и объемом памяти), возможностями и удобствами, представляемыми внешними устройствами (ввод информации через клавиатуру или телевизионную камеру, вывод — на цветной дисплей, алфавитно-цифровое печатающее устройство, графопостроитель, синтезатор речи), наличием «дружественного интерфейса» — комплекса программного обеспечения, представляющего пользователю возможность адекватного общения с ЭВМ без посредников (профессионалов — аналитиков, прикладных математиков и программистов). Автономные ЭВМ типа средних, высокопроизводительных и супер-ЭВМ, как правило, не предназначены для непосредственного общения с пользователем. Задачи, решаемые с помощью этих ЭВМ, связаны, как правило, с разработкой гигантских проектов, накоплением и обработкой глобальной информации (космической, экологической, метеорологической). Специально оборудованные вычислительные центры или комплексы, где сосредотачиваются подобные ЭВМ, во многом сохранили традиционные, сложившиеся в период становления вычислительной техники принципы работы (пакетные — т.е. совместные или последовательные режимы решения однотипных задач, резервирования за пользователем ограниченного времени для выхода на машину и пр.). Однако четкую границу между автономными и комплексируемыми ЭВМ в настоящее время выделить невозможно. В некоторых сферах информационной деятельности (например, основанных на использовании уникальных баз данных) работа современных «больших» ЭВМ в целях максимального использования их быстродействия и практически неограниченных объемов памяти организуется по сетевому принципу: к одной из ЭВМ или их комплексу через систему коммуникаций (телефонные или специальные каналы связи) подключаются ПЭВМ, через которые осуществляется обмен данными с центральными ЭВМ или их внешними устройствами.

Основными показателями, характеризующими ЭВМ, в настоящее время являются:

1. Быстродействие или производительность; основной единицей измерения служит МИПС (англ. аббревиатура million instructions per second) — число миллионов операций в секунду. Первые ЭВМ имели быстродействие порядка 0,1 МИПС, современные супер-ЭВМ — сотни МИПС, быстродействие ЭВМ пятого поколения свыше 1000 МИПС).

2. Емкость памяти; единицей измерения являются байт — количество двоичных цифр, обрабатываемых или запоминаемых как единое целое, и его производные: кбайт — килобайт = 1024 байт или около 1000 байт; Мбайт — мегабайт — 1024 кбайт или около 1 млн. байт; Гбайт — гигабайт — 1024 Мбайт или приблизительно 1 млрд. байт; стандартная страница машинописного текста содержит около 2 кбайт).

3. Время доступа к ячейкам памяти, в соответствии с которым она делится на оперативную (внутреннюю), связанную непосредственно с работой процессора, и долговременную (внешнюю), информация из которой, перед тем как подвергнуться переработке или использоваться в виде комплекса программ, должна быть перенесена в оперативную.

Объемы оперативной памяти изначально детерминируются используемой элементной базой и конструктивными особенностями ЭВМ определенного типа. И хотя емкость оперативной памяти в последние годы существенно возросла благодаря успехам микроэлектроники, она (в отличие от внешней) имеет ограничения и в зависимости от типа ЭВМ может колебаться от 64 кбайт до 1,2 Мбайт в ПЭВМ и нескольких мегабайт у ЭВМ среднего и более высоких классов. Поскольку время доступа к информации, записанной на внешних устройствах, в несколько сот раз больше, чем информации, находящейся в оперативной памяти ЭВМ, процедура поиска данных в больших массивах или их сложная обработка могут оказаться довольно продолжительными, если выбор средств вычислительной техники и программного обеспечения не в полной мере соответствует характеру стоящих перед пользователем задач.

Современные устройства внешней памяти — магнитные ленты, дискеты, оптические диски, на светочувствительный слой которых информация наносится лучом лазера и им же считывается — существенно различаются по объему памяти. Наиболее распространенные гибкие магнитные диски (так называемые флоппи-диски) имеют объем памяти 360 кбайт, по 1,2—1,4 Мбайт каждый, а на основе так называемых винчестерских, или жестких, дисков можно набирать объемы памяти от десятков до сотен мегабайт. Один оптический диск диаметром 12 см рассчитан на запоминание 0,5 Гбайт информации (весь фонд Российской Государственной библиотеки оценивается приблизительно в 1000 Гбайт). Современный пользователь имеет возможность получить на своем рабочем месте максимально подходящий и удобный набор внешних устройств (периферию) и готовые программные средства для обработки и придания данным желаемой формы. Помимо рассмотренных устройств внешней памяти через интерфейс могут подключаться различные типы датчиков, устройства подготовки данных на промежуточных носителях — перфокартах, перфолентах, дисках и др., а также устройства ввода (для считывания информации непосредственно с первичных документов или промежуточных носителей, через клавиатуру, телефон, телекамеру), устройства вывода (экран дисплея, печать, графопостроитель, синтезатор речи), устройства передачи данных по каналам связи. Типичная конфигурация ПЭВМ включает процессор, внешнюю память на гибких и (или) жестких магнитных дисках, клавиатуру, дисплей, печатающее устройство, а также гнезда для дополнительных плат, подключение которых расширяет возможности машины (например, телевизионный ввод информации, подключение к сети или другим ЭВМ, аудио- и видеосистемам). Практически для всех видов решаемых с помощью ЭВМ задач имеется готовое и поставляемое за определенную плату программное обеспечение. Каталоги программных продуктов содержат тысячи программ и пакетов программ для всех классов ЭВМ, однако их высокая стоимость иногда вызывает у пользователя желание не покупать программу, а нелегально скопировать ее. Такие акции, являясь противозаконными, еще и опасны для компьютерного «взломщика», поскольку в его ЭВМ может попасть нежелательная информация, и прежде всего так называемые «программы-вирусы». «Компьютерные вирусы» — специальные командные блоки, часто умышленно вносимые в программы обработки данных, которые способны подобно настоящим вирусам самовоспроизводиться в компьютере. Размножение «вируса» приводит к потере информации в памяти ЭВМ Борьба с ним осуществляется путем использования специальных «антивирусных» программ. Проблемы сохранности данных и их защиты от несанкционированного доступа решаются относительно просто: например, введением системы паролей, установкой «электронных замков или других электронных и технических средств. Это препятствует нежелательному проникновению в память ЭВМ и делает недоступной хранящуюся в ней конфиденциальную информацию (например, анамнестические данные пациента, коммерческие сведения и т.п.). Проблема ликвидации отчуждения или зависимости пользователя от ЭВМ (например, из-за необходимости привлечения программистов) решается в настоящее время специалистами различных стран на пути создания ЭВМ пятого поколения. Задача формулируется так, чтобы комплекс «человек — машина», работая как единое целое и без привлечения каких-либо посредников, был способен решать задачи управления, планирования, проектирования, принимать решения, т.е. осуществлять все виды практической и интеллектуальной деятельности в любой сфере. При этом подразумевается, что любой человек сможет управлять ходом вычислений со скоростью, близкой к скорости мыслительного процесса, получать необходимые результаты в привычных специалисту понятиях и терминах и в удобном для восприятия виде. Иными словами, речь идет о создании ЭВМ, общение с которыми должно быть доступно каждому, кто этого захочет. Коренным отличием ЭВМ пятого поколения от предшествующих является включение в их состав совместно работающих «интеллектуальных» блоков, сопряженных с супер-ЭВМ («интеллектуальный интерфейс»). Его функция — автоматическое преобразование устного или письменного задания пользователя в программы, которая может быть воспринята и решена ЭВМ на основе находящейся в ее памяти информации (в современных машинах информация, содержащаяся в памяти, включает данные, т.е. цифровой материал, и знания, т.е. Алгоритмы и методы обработки данных). Отдельные элементы интеллектуальных и технических решений ЭВМ пятого поколения уже воплощены в жизнь. По прогнозам специалистов широкое распространение ЭВМ нового поколения, ожидаемое к концу 20 — началу 21 в., окажет воздействие и на все области и сферы человеческой деятельности. Однако уже и в настоящее время результаты компьютеризации являются критерием состояния экономического и социального развития общества, отдельных направлений науки и техники. ЭВМ в своих многочисленных областях применения позволяет решать проблемы автоматизации умственного и многих видов физического труда, осуществлять безбумажное делопроизводство и оперативный обмен информацией, безнаборные способы печати и пр. От успехов информатики зависят масштабы использования ЭВМ в медицине и здравоохранении в нашей стране, по темпам и объемам которых она отстает от многих развитых стран.

Библиогр.: Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы, М., 1985.

dic.academic.ru