Вычислительная машина

устройство или совокупность устройств, предназначенных для механизации и автоматизации процесса обработки информации (вычислений).

Современные В. м. по способу представления информации подразделяются на 3 класса: а) аналоговые вычислительные машины (См. Аналоговая вычислительная машина) (АВМ), в которых информация представлена в виде непрерывно изменяющихся переменных, выраженных физическими величинами (угол поворота вала, сила электрического тока, напряжение и т.д.); б) цифровые вычислительные машины (См. Цифровая вычислительная машина) (ЦВМ), в которых информация представлена в виде дискретных значений переменных (чисел), выраженных комбинацией дискретных значений какой-либо физической величины; в) гибридные вычислительные системы (См. Гибридная вычислительная система), в различных узлах которых информация представлена тем или другим способом.

Исторически первыми появились цифровые вычислительные устройства, например счёты и их многочисленные предшественники (см. Вычислительная техника). В 17 в. французским учёным Б. Паскалем, а позднее немецким математиком Г. В. Лейбницем были построены первые ЦВМ. Первой пригодной для практического применения В. м. стал Арифмометр Томаса де Кольмара (1820). В 1874 был создан получивший широкое распространение арифмометр В. Т. Однера. В начале 20 в. появились Счётно-аналитические машины для выполнения различных статистических, бухгалтерских и финансово-банковских операций.

Идея создания универсальной ЦВМ принадлежит профессору Кембриджского университета Ч. Беббиджу. Он разработал проект (1833) В. м., по своему устройству близкой к современной. Проект опережал запросы времени и технические возможности реализации.

Развитие теории релейно-контактных схем, а также опыт эксплуатации телефонной аппаратуры и счётно-перфорационных машин (См. Счётно-перфорационные машины) позволили в 30-х гг. 20 в. приступить к разработке В. м. с программным управлением первоначально на электромагнитных реле. Первая такая машина «МАРК-1» была построена в США в 1944. Первая электронная ЦВМ «ЭНИАК» (электронный цифровой интегратор и вычислитель) была построена также в США в 1946.

В Советском Союзе электронная ЦВМ «МЭСМ» (малая электронная счётная машина) была разработана в 1950 под руководством академика С. А. Лебедева в АН УССР. «МЭСМ» положила начало работам в области математического электронного машиностроения в СССР. В последующие годы в СССР создан ряд различных по производительности и техническому решению ЦВМ для удовлетворения нужд народного хозяйства (БЭСМ, «Стрела», М-20, М-220, «Минск», «Урал», «Мир» и др.).

Первые устройства непрерывного действия появились в 16—17 вв. К ним относятся Логарифмическая линейка и номограммы для расчётов, связанных с навигацией. В середине 19 в. появились простейшие механические интеграторы. Значительное развитие работы по АВМ получили на рубеже 19 и 20 вв. Были разработаны машины для решения дифференциальных уравнений, электромеханическая интегрирующая машина и др. В СССР начало разработки АВМ относится к 1927 и связано с работами С. А. Гершгорина, М. В. Кирпичёва, И. С. Брука, В. С. Лукьянова и др. В 50—60-х гг. было создано несколько типов АВМ, многие из которых нашли широкое применение.

Развитие электронных В. м. (ЭВМ) тесно связано с достижениями в области электронной техники. Первые ЭВМ создавались на вакуумных радиоприборах; эти В. м. принято называть машинами первого поколения. Развитие полупроводниковой радиоэлектроники позволило перейти к конструированию В. м. второго и третьего поколения; для них характерно усложнение логической схемы и наличие программного обеспечения, являющегося программным продолжением аппаратной части В. м. Технология изготовления В. м. второго поколения мало отличалась от технологии изготовления В. м. первого поколения: на смену вакуумным радиолампам пришли полупроводниковые триоды (транзисторы) и диоды. В. м. третьего поколения выполняются на интегральных схемах (См. Интегральная схема), содержащих в одном модуле десятки транзисторов, резисторов и диодов. Переход к производству В. м. на интегральных схемах потребовал почти полного пересмотра технологии производства ЭВМ.

Основой для построения аналоговых вычислительных машин является теория математического моделирования (См. Моделирование). Используя аналогии между различными по физической природе явлениями, в АВМ моделируют рассчитываемые процессы. Большую часть оборудования АВМ составляют линейные и нелинейные решающие элементы. В электронных АВМ — это операционные усилители постоянного тока (интегратор, усилитель, инвертор), блоки коэффициентов, типичных нелинейностей, запаздывания и т.д. Для решения конкретной задачи блоки АВМ соединяют между собой в необходимых комбинациях. Выходные данные на АВМ получают по показаниям индикаторов в узловых точках схемы. АВМ характеризуется высоким быстродействием, простотой сопряжения с исследуемым объектом, возможностью лёгкого изменения параметров исследуемой задачи как при её подготовке, так и в процессе решения, сравнительно невысокой точностью и ограниченностью класса решаемых задач.

Решение задачи на цифровых вычислительных машинах заключается в последовательном выполнении арифметических операций над числами, соответствующими величинам, представляющим исходные данные. Числа представляются обычно в виде совокупности механических, пневматических или электрических импульсов и фиксируются элементами, каждый из которых может принимать ряд устойчивых состояний, строго соответствующих определённой цифре числа. Перед решением на ЦВМ задача расчленяется на ряд последовательных простых операций и устанавливается их очерёдность, т. е. составляется Программа вычислений.

По способу управления цифровые В. м. подразделяются на 3 класса: с ручным управлением, с жёсткой программой и универсальные. К ЦВМ с ручным управлением относятся настольные клавишные вычислительные машины (См. Клавишная вычислительная машина), арифмометры, рычажные В. м. и др. Современные настольные ЦВМ изготовляются почти полностью на электронных элементах, Управление вычислительным процессом осуществляется вручную, что определяет низкую скорость вычислений. ЦВМ с ручным управлением являются средством механизации расчётных работ и пригодны для решения лишь простейших задач с ограниченным объёмом вычислений.

ЦВМ с жёсткой программой. К ним относятся табуляторы, специализированные машины, ориентированные на решение узкого круга задач, например бортовые вычислители и т.п. В этих В. м. управление вычислительным процессом осуществляется автоматически программой, набираемой на коммутационной доске или постоянно заложенной в конструкцию машины. ЦВМ с коммутируемой программой являются средством частичной автоматизации вычислительного процесса и быстро вытесняются универсальными ЦВМ. В. м. с программой, заложенной в конструкции, применяются в тех случаях, когда нужны простота, надёжность, низкая стоимость, малые габариты и масса, главным образом в условиях разового действия (например, на ракетах).

Универсальные ЦВМ с автоматическим программным управлением — наиболее совершенное средство автоматизации трудоёмких процессов умственной деятельности человека. Современная универсальная ЦВМ представляет собой сложный автоматизированный вычислительный комплекс, в состав которого входят Процессор, оперативное запоминающее устройство, одно или несколько внешних запоминающих устройств большой ёмкости, устройства ввода — вывода информации и др. Управление вычислительным процессом осуществляется устройством управления и программой вычислений, размещаемой в памяти ЭВМ. Загрузка отдельных устройств, координация их работы, управление последовательностью решения задач осуществляются программными средствами. Комплекс программ, выполняющих эти и ряд других функций, называется математическим обеспечением (См. Математическое обеспечение). Для описания решения задачи используются алгоритмические языки алгол, фортран, кобол и др. (см. Язык программирования). Ввод исходных данных, программ и вывод результатов в виде, наиболее удобном для потребителя, осуществляются комплексом устройств ввода — вывода, входящих в состав универсальной ЦВМ (см. Ввод данных, Вывод данных). Исходные данные могут задаваться в виде графиков, цифровой и текстовой документации, изображения рассчитываемого объекта (например, общий вид здания, профиль крыла самолёта и т.д.), светозвуковой индикации и пр.

ЦВМ характеризуются высокой производительностью, точностью получаемых результатов и алгоритмической универсальностью, обусловленной тем, что перестройка ЦВМ на решение новой задачи состоит лишь в замене программы вычислений и исходных данных, хранящихся в памяти В. м., без изменения конструкции самой машины.

Гибридные вычислительные системы состоят из органически связанных между собой АВМ и ЦВМ. Обмен информацией между В. м. непрерывного и дискретного действия осуществляется через специальные преобразователи. Для комбинированной системы типично разделение функций между машинами: АВМ используется для воспроизведения быстро протекающих процессов с ограниченными точностями переменных величин, а ЦВМ — для вычислений с более высокой точностью и для статистической обработки результатов. В гибридной вычислительной системе сочетаются высокая точность и быстродействие, которые сложнее получать с помощью только одной из В. м.

Лит.: см. при статьях Аналоговая вычислительная машина, Цифровая вычислительная машина, Гибридная вычислительная машина (См. Гибридная вычислительная система).

А. Н. Мямлин.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА - комплекс или отдельное устройство, предназначенное для механизации и автоматизации процесса обработки информации и вычислений, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом. Различают следующие типы вычислительных машин: механические, электрические, электронные (ЭВМ), гидравлические, пневматические, оптические и комбинированные.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ машина, первоначально (до начала 20 века) механизм для выполнения арифметических и некоторых алгебраических действий (например, арифмометр, механический интегратор); современное электронное устройство (или комплекс устройств) для автоматической обработки, хранения и отображения информации называется электронная вычислительная машина. Термин "вычислительная машина" применительно к таким устройствам сохранился лишь в силу исторической преемственности.

computer

calculator, computer, computing engine, machine

комплекс технических средств, предназначенный для автоматизации процесса обработки информации и вычислений; различные по структуре и производительности В. м., в основном электронные, применяются, например, для обработки результатов диагностических исследований, для решения практических задач управления здравоохранением и т.п.

вычисли́тельная маши́на

комплекс или отдельное устройство, предназначенное для механизации и автоматизации процесса обработки информации и вычислений, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом. Различают следующие типы вычислительных машин: механические, электрические, электронные (ЭВМ), гидравлические, пневматические, оптические и комбинированные.

* * *

ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНАЯ МАШИ́НА, комплекс или отдельное устройство, предназначенное для механизации и автоматизации процесса обработки информации и вычислений, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом(см. АЛГОРИТМ). Различают следующие типы вычислительных машин: механические, электрические, электронные (ЭВМ), гидравлические, пневматические, оптические и комбинированные.

С конца 20 века понятие ассоциируется с компьютером(см. КОМПЬЮТЕР), однако первые вычислительные машины появились еще в 17 веке. Одним из первых образцов таких механизмов были «считающие часы» немецкого математика Вильгельма Шиккарда(см. ШИККАРД Вильгельм). В 1623 году он создал машину, которая стала первым автоматическим калькулятором. В письмах к Иоганну Кеплеру Шиккард описывал, как можно использовать его машину для расчета астрономических таблиц. Машина Шиккарда умела складывать и вычитать шестизначные числа, оповещая звонком о переполнении. Более сложные вычисления выполнялись с помощью набора костяшек Непера, установленных на корпусе механизма. В 1960 году была воссоздана работоспособная копия машины Шиккарда.

В 1642 году французский ученый Блез Паскаль(см. ПАСКАЛЬ Блез) изобрел суммирующую машину «Паскалину». Это механическое устройство представляло собой ящик со множеством шестерен. Числа вводились в машину поворотом наборных колес. Каждое колесо с делениями от 0 до 9 соответствовало одному десятичному разряду. При вводе числа колеса прокручивались до нужной цифры. При завершении полного оборота избыток над цифрой 9 переносился на соседний разряд (на одну позицию сдвигалось соседнее колесо). «Паскалина» позволяла выполнять не только сложение, но и другие действия, однако при этом требовалась процедура повторных сложений.

В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц(см. ЛЕЙБНИЦ Готфрид Вильгельм) изготовил механический калькулятор, позволявший легко выполнять вычитание, умножение и деление. На основе идей Лейбница немецкий математик и астроном Христиан Людвиг Герстен создал арифметическую машину, которая высчитывала частное и произведение путем последовательно выполняемых операций сложения. В машине Герстена была предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных. В 1820 году француз Тома де Кальмар наладил коммерческий выпуск арифмометров.

Существенный вклад в прогресс вычислительной техники внес британский ученый Чарльз Бэббидж(см. БЭББИДЖ Чарльз), создавший в 1823 году разностную машину для расчетов математических таблиц. Опыт Бэббиджа помог шведскому изобретателю Перу Георгу Шойцу (Georg Scheutz), начиная с 1854 года, построить несколько новых разностных машин. Улучшенной версией машины Бэббиджа стала и разностная машина шведа Мартина Виберга (Martin Wiberg), которая использовалась для расчета логарифмических таблиц. К 1890 году американец Герман Холлерит(см. ХОЛЛЕРИТ Герман) создал электрическую табулирующую систему, которая использовалась в переписях населения США в 1890—1900-х годах. Машины Холлерита помогли в становлении крупнейшего производителя вычислительных систем — фирмы IBM(см. АЙ-БИ-ЭМ).

В первой половине 20 века во всем мире получили распространение арифмометры(см. АРИФМОМЕТР) — настольные механические вычислительные машины с ручным приводом для выполнения действий сложения, вычитания, умножения и деления. Прототипом арифмометров послужила счетная машина, созданная в 1890 году русским механиком В. Т. Однером, который заменил ступенчатые валики Лейбница зубчатым колесом с меняющимся числом зубцов. В течение многих десятков лет арифмометры господствовали на рынке вычислительной техники. Только в 1960—1970-х годах они были вытеснены электронными калькуляторами.

Программируемые вычислительные машины начали строиться в годы второй мировой войны. Приоритет в этой области отдают немецкому инженеру Конраду Цузе(см. ЦУЗЕ Конрад). Начиная с 1938 года, ему удалось построить несколько образцов цифровых электромеханических вычислительных систем. Однако внедрить программируемые вычислительные машины в жизнь удалось американской фирме IBM. Ее сотрудники в 1940—1950 годах фактически создали новую отрасль промышленности — электронно-вычислительных машин. Прогресс компьютерной техники во второй половине 20 века привел к революционным изменениям во всех сферах человеческой жизни.

(a.computer; н.Rechenanlage; ф.calculatrice, calculateur, computer; и.calculadora, computadora) - комплекс или отдельное устройство для механизации и автоматизации процесса вычислений (обработки информации). Cовр. B. м. классифицируют: по способу представления информации - аналоговыe, в к-рых информация представлена в виде непрерывно изменяющихся физ. величин (скорость, момент инерции, сила, напряжение и т.д.), цифровыe - B. м. c информацией в виде дискретных значений переменных величин, гибридные вычислит. системы, в разл. узлах к-рых информация представлена тем или др. способом; по конструктивному признаку - механические, электромехани- ческие, электронные, гидрав- лические, пневматические, оптические и комбинированныe; по способу управления - c ручным вводом данных и управлением, c автоматич. вводом данных и ручным управлением, c автоматич. вводом данных и управлением.

Hаибольшее распространение в 70-x гг. 20 в. получили электронные B. м. - ЭВМ на полупроводниковых приборах и интегральных микросхемах (ЭВМ т.н. третьего и четвёртого поколений). Cтранами СЭВ разработана Eдиная система ЭВМ (EC ЭВМ), Cоздано семейство малых ЭВМ (CM ЭВМ).

B. м. Eдиной системы составляют основу парка ЭВМ CCCP и др. социалистич. стран. B CCCP используются следующие модели EC ЭВМ: EC-1020 (15 тыс. операций в c), EC-1022 (85), EC-1030 (60), EC-1033 (200), EC-1035 (140), EC-1045 (500), EC-1060 (1300), EC-1065 (4500) и др.

B горн. произ-ве (в ВЦ производств. объединений, ГВЦ отраслевых мин-в, отраслевых НИИ) ЭВМ применяют: для решения задач, связанных c развитием и размещением горн. произ-ва на отраслевом и региональном уровнях, экономикой и проектированием горн. предприятий, управлением горн. предприятиями и технол. процессами, оптимизацией параметров горнодоб. предприятий, комплексной механизацией и оптимизацией режимов работы горн. машин; для исследования вентиляц. электрич. и гидравлич. сетей; анализа природных и технол. факторов добычи п. и.; проектирования систем разработки нефт. и газовых м-ний; оптимизации процессов бурения скважин; оптимизации управления системами газоснабжения и др.Литература: Черников A. K., Cовременные ЭВМ в горно-технических задачах, Л., 1979.И. Б. Kудин.

устройство или комплекс устройств, предназнач. для механизации и автоматизации вычислений и процессов обработки информации, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом. Различают В. м. механич., электрич., электронные, гидравлич., пневматич., оптич. и комбинированные (напр., оптоэлектронные); наибольшее распространение получили электронные В. м. (ЭВМ). Простейшими являются В. м. для выполнения отд. операций, например арифмометры, простые микрокалькуляторы; наиболее сложными и универсальными - ЭВМ, в к-рых процесс обработки информации полностью автоматизирован и выполняется по спец. программе. Информация для обработки в В. м. может быть представлена в непрерывном, дискретном или комбинир. виде; соответственно совр. В. м. принято подразделять на аналоговые, цифровые и гибридные.

calculator, computer, computing engine, machine

* * *

• computing machine

• counting machine

calcolatore; calcolatrice

обчи́слювальна маши́на

обчи́слювальна маши́на

комплекс или отд. устройство, предназначенное для механизации и автоматизации процесса обработки информации и вычислений, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом. Различают след. типы В.м.: механич., электрич., электронные (ЭВМ), гидравлич., пневматич., оптич. и комбинированные.