Электроника

ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ), предназначена для автоматич. дискретной обработки информации с помощью устр-в и элементов, выполненных на электронных приборах. Относится к категории информац. машин (в отличие от энергетических и рабочих), к-рые лишь в силу историч. преемственности наз. вычислительными машинами, по существу же совр. ЭВМ — это комплекс технических (аппаратных) и программных средств; являются универсальным инструментом для обработки информации, представленной в дискретном виде в цифровой, буквенной, графич. или речевой форме (см. Цифровая вычислительная машина) либо в виде непрерывно изменяющихся физ. величин (см. Аналоговая вычислительная машина).
Процесс обработки информации в ЭВМ состоит из множества типовых операции, к-рые в соответствии с заданной программой выполняются логическими элементами над электрич. сигналами, представляющими (в кодированной форме) как собственно информацию, так и команды (предписания) программы; имеющиеся в ЭВМ механизмы осуществляют лишь вспомогат. ф-ции, напр. перемещают носитель данных (перфокарты, магн. ленту и др.). Результаты обработки либо регистрируются на бумаге (или к.-л. ее заменителе) и выдаются оператору (пользователю) в виде текста, таблицы, графи ка, чертежа, либо отображаются на экране ЭЛП в форме, наиболее удобной для восприятия (см. Дисплей). Высокое быстродействие электронных устр-в и элементов (до 10н—10 переключений за 1 с) обеспечивает ЭВМ возможность выполнять за сравнительно короткий промежуток времени (минуты, часы) такой объём работы, к-рыи при обычных («ручных») методах обработки информации потребовал бы неск. недель или месяцев труда целого коллектива специалистов или же вообще не осуществим «вручную». Кроме того, существует ряд задач, требующих либо переработки огромного кол-ва информации за определённый промежуток времени (напр., экономико-статистич. расчёты, оптим. планирование, прогнозирование), либо учёта и анализа большого числа быстро меняющихся исходных данных и случайных помех (напр., оптим. управление в реальном масштабе времени сложным техиологич. процессом, ядерными реакторами, летат. аппаратами, экс пери м. установками ядерной физики),   решение   к-рых   без   ЭВМ   практически   невозможно-
В состав техн. средств ЭВМ, как правило, входят центр. устр-ва — процессор (осуществляет собственно  обработку
информации и организует работу остальных устр-в ЭВМ), пульт управления (обеспечивает взаимодействие оператора с ЭВМ), оперативное запоминающее устройство (хранит программу работ, исходные данные, промежуточные и конечные результаты вычислений, входную и выходную информацию), а также периферийные устройства (служат для хранения больших объёмов информации, обеспечивают ввод и вывод данных) Конструктивно центр, устр-ва ЭВМ могут быть выполнены в виде отд. модулей либо могут объединяться в единую конструкцию; периферийные устр-ва обычно выполняются в виде автономных напольных или настольных аппаратов.
Программные средства ЭВМ (программное обеспечение) содержат операц. системы (управляющую и обрабатывающие программы), пакеты прикладных программ и программы техн. обслуживания.
ЭВМ принято подразделять на универсальные (общего назначения) и специализированные. Первые обладают алго-ритмич. универсальностью и предназначены для решения широкого круга задач; переход от решения одной задачи к решению другой состоит лишь в смене программы вычислений и исходных данных. Специализир. ЭВМ ориентированы иа решение огранич. круга задач. Наибольшее применение в нар. х-ве, разл. областях науки и техники находят универсальные ЭВМ.
Первые ЭВМ появились в сер. 40-х гг. 20 в. и первоначально охватывали все типы вычислит, устр-в (аналоговые, цифровые и гибридные), в к-рых осн. функцион. узлы и элементы выполнялись на электронных приборах. С сер. 70-х гг. термин «ЭВМ» в науч., техн. и популярной литературе употребляется в основном применительно к цифровым ЭВМ.
Совр. состояние и развитие ЭВМ всегда обусловливается фундаментальными достижениями электронной техники, особенно в области науч. и конструкторско-технологич. разработок элементной базы (электронных приборов и устр-в), в значит, степени определяющей функцион. возможности, структуру и технико-эксплуатац. характеристики ЭВМ. Именно поэтому понятие «поколение ЭВМ» в первую очередь связано с поколениями элементной базы и физ. принципами её реализации. Принято выделять след. поколения ЭВМ: на электронных лампах (40— 50-е гг.), на дискретных ПП приборах (50—60-е гг.), на интегральных схемах (60—70-е гг.) и больших интегральных схемах (70—80-е гг.). Переход от одного поколения ЭВМ к др. характеризуется не только совершенствованием элементной базы, но и изменением структуры ЭВМ, расширением их функцион. возможностей, достижением более высоких техн. показателей и эксплуатац. характеристик.
ЭВМ первого поколения строились на дискретных радио- и электрокомпонентах и ЭВП, использовавшихся в качестве усилительно-формирующих элементов. В ЗУ этих ЭВМ применялись магн. барабаны (см. Носитель данных), УЗ линии задержки и электронно-лучевые запоминающие приборы. Надёжность ЭВМ была невысокой и обеспечивалась гл. обр. за счёт профилактич. работ, во время к-рых заменялись потенциально ненадёжные элементы. ЭВМ переого поколения были ориентированы преим. на численное решение научно-техн. задач, с относительно небольшим кол-вом входной и выходной информации.
В ЭВМ второго поколения в качестве элементной базы использовались дискретные ПП приборы (транзисторы, диоды) и миниатюрные радиокомпоненты (резисторы, конденсаторы, разъёмы), а в качестве конструктивной основы — печатные платы на съемных ячейках. Носителями данных в оперативных ЗУ служили миниатюрные ферритовые сердечники. Внеш. ЗУ выполнялись на магн. лентах. Применение ПП приборов позволило существенно повысить надёжность и значительно уменьшить потребляемую мощность и размеры ЭВМ. Помимо решения научно-техн. задач ЭВМ второго поколения применялись для обработки планово-экоиомич. информации и для решения управ ленч. задач. Расширение сферы применения ЭВМ и возросшая сложность   задач   вызвали   необходимость   автоматизации процесса   программирования,   стимулировали   разработку новых алгоритмич. языков.
Для ЭВМ третьего поколения кроме использования принципиально новой элементной базы (все логич. элементы, подавляющее большинство усилителей, формирователей, блоков задержки, ячеек памяти оперативных, сверхоперативных и постоянных ЗУ выполнены на ИС) характерны модульный принцип построения, программная совместимость, наличие базового программного обеспечения, возможность выполнения неск. программ одновременно, улучшение технико-экономич. и эксплуатац. характеристик, высокая надёжность. В качестве носителей данных во внеш. ЗУ использовались маги, ленты и жёсткие магн. диски. ЭВМ третьего поколения разрабатывались и выпускались уже не в виде отд. моделей малых серий, а как семейства программно совместимых ЭВМ с единым конструктивно-технологич. решением и широким использованием методов машинного проектирования для определения общей структуры разрабатываемой вычислит, машины, техн. параметров входящих в её состав устр-в, их функцион. построения, для расчета электрич. и монтажных схем блоков и элементов и оптимизации режимов их работы и т. д. Характерными представителями семейств ЭВМ третьего поколения являются Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Система малых ЭВМ (СМ ЭВМ), созданные совместно специалистами стран — членов СЭВ-ЕС ЭВМ представляет собой семейство универсальных ЭВМ, предназнач. для решения научно-техн., планово-эко-номич., информац., логич. и управ ленч, задач. Отличит, особенности ЕС ЭВМ: большой диапазон производительности (от неск. десятков тыс. до неск. десятков млн. команд за 1 с), единая элементная и конструктивно-тех-нологич. база, программная и аппаратная совместимость, большой набор типовых периферийных устр-в, стандартный интерфейс ввода — вывода информации ЭВМ Единой системы могут работать в режимах мультипрограммирования, разделения времени, телеобработки данных, многомашинного и многопроцессорного функционирования.
СМ ЭВМ — семейство проблемно-ориентированных мини-ЭВМ, предназначенных гл. обр. для использования в системах автоматизир. управления технологич. процессами (АСУТП), исследовательскими установками с обработкой данных непосредственно в ходе эксперимента, а также для выполнения несложных науч. расчётов и как накопитель информации (с предварительной её обработкой) на входе высокопроизводит. ЭВМ. Осн. особенности СМ ЭВМ — ориентация на решение определённого круга задач, единая элементная и конструктивная база, возможность комплектовать из отд. устр-в специализированные вычислит, комплексы.
В 1980-х гг. широкое распространение получили микро-ЭВМ, выполненные на основе микропроцессоров. Как правило, они используются для решения научно-техн., экономич., плановых, управленч. и др. задач. Производительность микро-ЭВМ от десятков тыс. до неск. сотен тыс. команд за 1 с. Они компактны, свободно размещаются на рабочем столе, удобны в эксплуатации, не требуют спец. условий, достаточно просты для освоения и доступны пользователям, не имеющим спец. подготовки в области вычислит, техники н программирования. Эти особенности микро-ЭВМ обусловили их широкое распространение в качестве персональных ЭВМ; на основе микро-ЭВМ создается большинство автоматизир. рабочих мест конструктора, технолога, экономиста, исследователя и т. д., деятельность к-рых связана с обработкой больших объемов информации или трудоёмких расчётов.
Гл. особенность ЭВМ четвёртого поколения — широкое использование БИС и СБИС практически во всех блоках и элементах ЭВМ с сохранением осн. структурных решений ЭВМ третьего поколения. Это позволило резко улучшить технико-экономич. показатели ЭВМ, и прежде всего их производительность (доведя ее до десятков и сотен мли. команд за 1 с) н надежность (наработка неск. тыс. ч), а также снизить стоимость разработки и эксплуатации.   Дальнейшее   улучшение   этих    показателей    и
повышение «интеллектуального» уровня ЭВМ в значит, степени зависят от достижений микроэлектроники, совершенствования матем. обеспечения и автоматизации проектирования.
В сер 80-х гг. появились ЭВМ, зксплуатац. возможности и конструктивно-технологич. решения к-рых позволяют отнести их к ЭВМ нового, пятого поколения. Совр. ЭВМ все чаще отождествляются с электронными ЦВМ.
ЭВМ широко применяются при научно-техн. расчетах, планировании, прогнозировании, учете, автоматич. и автоматизир. управлении.