Вычислительная техника

Вычислительная техника (далее В) совокупность технических и математических средств, методов и приемов, используемых для облегчения и ускорения решения трудоемких задач, связанных с обработкой информации, в частности числовой, путем частичной или полной автоматизации вычислительного процесса; отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин.

Задачи, связанные с исчислением времени, определением площадей земельных участков, торговыми расчетами и др., относятся к древнейшим периодам человеческой культуры. Первые примитивные устройства для механизации вычислений абак, китайские счеты и математические правила решения простейших вычислительных задач появились за сотни лет до н. э. Вычислительные устройства, такие, например, как шкала Непера, логарифмическая линейка, арифметическая машина французского ученого Б. Паскаля — предшественница арифмометра, были известны уже в 17 в. Промышленная революция 18—19 вв., характеризующаяся бурным для того времени ростом средств производства и его механизацией, дала толчок и развитию В Это обусловливалось прежде всего необходимостью выполнения сложных расчетов при проектировании и строительстве кораблей, сооружении мостов, топографических работах, усложнением финансовых операций и т.п. При этом сложность и количество задач возросли настолько, что решение их в необходимый срок и без механизации самого вычислительного процесса часто оказывалось невозможным. Тогда на смену примитивным счетным устройствам пришли планиметры Дж. Германа и Дж. Амслера, арифмометр В. Т. Однера и др.

В 1833 английский ученый Ч. Беббидж разработал проект "аналитической машины" — гигантского арифмометра с программным управлением, арифметическим и запоминающим устройствами. Однако полностью осуществить свой проект ему не удалось, главным образом из-за недостаточного развития техники в то время; материалы об этой машине были опубликованы лишь в 1888, уже после смерти автора. Исследования Беббиджа лишь спустя 100 лет привлекли внимание инженеров, но математики отметили их сразу. В 1842 итальянский математик Менабреа опубликовал записи лекций Беббиджа, прочитанных в Турине и посвященных "аналитической машине".

Практическое развитие В в 19 и в начале 20 вв. связано главным образом с постройкой аналоговых машин (см. Аналоговая вычислительная машина), в частности первой машины для решения дифференциальных уравнений академика А. Н. Крылова (1904). В 1944 в США была построена ЦВМ с программным управлением "МАРК-1" на электромагнитных реле; ее изготовление стало возможным благодаря накопленному опыту эксплуатации телефонной аппаратуры, счетно-аналитических и счетно-перфорационных машин.

Резкий скачок в развитии В — создание в середине 40-х гг. 20 в. электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ) с программным управлением. Применение электронных ЦВМ существенно расширило круг задач; возможными стали такие вычисления, которые ранее были невыполнимы, так как требуемое для этого время превышало продолжительность человеческой жизни. Производство электронных ЦВМ росло чрезвычайно быстро: первая (и единственная) машина "ЭНИАК" была создана в США в 1946, а уже к 1965 мировой парк насчитывал свыше 50 тыс. ЦВМ различного назначения. Столь же быстро совершенствовались технические параметры электронных ЦВМ; в сотни и тысячи раз возросли их быстродействие и объемы памяти.

Первая советская электронная ЦВМ "МЭСМ" (малая электронная счетная машина) была построена в АН УССР в 1950 под руководством академика С. А. Лебедева. В 1953 в институте точной механики и вычислительной техники также под руководством Лебедева была создана БЭСМ, ставшая предшественницей серии отечественных электронных ЦВМ ("Минск", "Урал", "Днепр", "Мир" и др.).

Быстрое совершенствование В неразрывно связано с интенсивным развитием электронной техники: первые ЭВМ были ламповыми, однако уже через несколько лет достижения в технике полупроводников позволили полностью перейти на полупроводниковое исполнение, а с начала 60-х гг. 20 в. приступить к микроминиатюризации схем и элементов ЭВМ, что существенно повышает их быстродействие и надежность, уменьшает габариты и потребляемую мощность, удешевляет производство.

Наиболее существенно применение средств В в системах автоматического управления при сборе, обработке и использовании информации с целью учета, планирования, прогнозирования и экономической оценки для принятия научно обоснованных решений. Подобные системы управления могут быть как большими системами, охватывающими всю страну, район, какую-либо отрасль промышленности в целом или группу специализированных предприятий, так и локальными, действующими в пределах одного завода или цеха.

В широко используется в современных системах обработки информации, для быстрого и точного определения координат кораблей, подводных лодок, самолетов, космических объектов и т.п. Особой областью применения В являются информационные поисковые системы, обеспечивающие механизацию библиотечных и библиографических работ и способствующие ликвидации огромных справочных картотек. Быстро расширяющейся сферой применения В является также работа банков, сберегательных касс и других финансовых учреждений, где использование ЦВМ позволяет централизованно выполнять все расчетные операции.

Возрастающее значение В для нужд народного хозяйства и приближение ее к потребителям, которые не являются специалистами в области В, предъявляют все более высокие требования к программам ЭВМ. Разработка программ и программирование становится существенным фактором, определяющим возможности дальнейшего расширения сферы применения В Уже в конце 60-х гг. стоимость математического обеспечения ЦВМ превысила стоимость материальной части и имеется тенденция дальнейшего его увеличения. Для выполнения простых вычислительных операций используют ЦВМ с жесткой программой (например, электронные арифмометры, выполняющие арифметические действия и вычисление простейших функций) и средства малой механизации счетных работ (кассовые аппараты, счетно-аналитические машины и т.п.).

Уже первые электронные ЦВМ показали принципиальную возможность производить вычисления с такой скоростью, которая превышает скорость рассчитываемого физ. процесса. Это позволяет не только предсказывать возможные отклонения в процессе, но и своевременно корректировать их, вмешиваться в ход процесса, т. е. управлять им (см. Автоматизация производства).

Современный научно-технический прогресс характеризуется прежде всего не только высокой производительностью и научной организацией труда, но и широкой механизацией и автоматизацией умственной деятельности человека. Алгоритмизация умственной деятельности человека потребовала интенсивной разработки новых разделов математики, особенно математического моделирования, логики, лингвистики и психологии, создания специальных математических методов анализа, физических, биологических и социальных процессов, математическое исследование которых было ранее невозможно.

ЭВМ — наиболее мощное средство В, появившееся в результате все увеличивающейся осознанной общественной потребности в повышении эффективности человеческого труда, стало основной, важнейшей технической базой кибернетики. Электронные вычислительные и управляющие машины открывают широчайшие возможности в области переработки громадных объемов информации в кратчайшие сроки.

Лит.: Лебедев С. А., Электронные вычислительные машины, М., 1956; Бут Э. и Бут К., Автоматические цифровые машины, пер. с англ., М., 1959; Китов А. И. и Криницкий Н. А., Электронные вычислительные машины, 2 изд., М., 1965; Ледли Р. С., Программирование и использование цифровых вычислительных машин, пер. с англ., М., 1966; Информация. (Сб. ст.), пер. с англ., под ред. А. В. Шилейко, М., 1968; Корн Г., Корн Т., Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, пер. с англ., ч. 1—2, М., 1967—68; Morrison Ph. and Morrison Е. (ed.), Charles Babbage and his calculating engines, . ., (1961); Sackman Н., Computers, system science and evolving society, . ., (1967).

Д. Ю. Панов.

		Новости 22.12.2024 23:28:17

	Copyright © 1999-2024 Oval.ru, All Rights Reserved.