В компьютерах (процессорах), созданных Хитогуровым в МИФИ, применялась четверичная система счисления с передачей одного четверичного значения по четырём сигнальным проводам (на одном — высокое напряжение, на трёх — низкое).
Наибольшей плотностью записи данных обладает система счисления с основанием, равным основанию натуральных логарифмов, то есть числу е = 2,71… Из целочисленных систем счисления наибольшей плотностью записи данных обладает троичная система счисления, двоичная и четверичная системы счисления делят второе место.
Поэтому, при одинаковой технологии (число инверторов на 1 мм²), троичные компьютеры имеют значительно большую ёмкость оперативной памяти и большую производительность процессора. Троичная логика целиком включает в себя двоичную логику, как центральное подмножество, поэтому троичные компьютеры могут всё, что могут двоичные, плюс возможности троичной логики. Например, операции умножения и деления на 3 и на 3n в двоичных компьютерах выполняются микропрограммами, а в троичных компьютерах выполняются аппаратно одной командой сдвига на 1 или n разрядов вправо или влево. Троичные алгоритмы работают быстрее двоичных алгоритмов, но на двоичных компьютерах это преимущество теряется.
Ещё больший объём памяти и производительность имеют компьютеры с нецелочисленной системой счисления с нецелочисленным основанием равным числу е = 2,71…
В целом, однако, выбор внутренней системы представления данных не меняет базовых принципов работы компьютера — любой компьютер может эмулировать любой другой.
Классификация ЭВМ по принципу действия.
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса
- аналоговые (АВМ)
- цифровые (ЦВМ)
- гибридные (ГВМ).
Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представле-ния информации, с которой они работают
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т. е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрическо-го напряжения).
Существуют несколько видов аналоговых компьютеров:
- механические
- пневматические
- гидравлические
- электромеханические
- электронные
Представлением числа в механических аналоговых компьютерах служит, например, количество поворотов шестерёнок механизма. В электрических — используются различия в напряжении. Они могут выполнять такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление, дифференцирование, интегрирование и инвертирование.
При работе аналоговый компьютер имитирует процесс вычисления, при этом характеристики, представляющие цифровые данные, в ходе времени постоянно меняются.
Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики, изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.
Эти компьютеры идеально приспособлены для осуществления автоматического контроля над производственными процессами, потому что они моментально реагируют на различные изменения во входных данных. Такого рода компьютеры широко используются в научных исследованиях. Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.
В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров возможно решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие решения дифференциальных уравнений, интегрирования или дифференцирования. Для каждой из этих операций применяются специализированные схемы и узлы, обычно с применением операционных усилителей. Также интегрирование легко реализуется и на гидравлических аналоговых машинах.
Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность составляет 2-5 %). На АВМ эффективнее всего решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Самое широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.
Соединяет в себе преимущества аналоговых и цифровых систем:
- Многообразие возможностей управления и программирования, присущее ЦВМ
- Принципиальная повторяемость набора состояний системы, присущая ЦВМ.
- Непосредственное взаимодействие с контролируемой и управляемой аппаратурой, присущее АВМ. Отсутствие в критичных узлах дополнительных преобразований физических величин процесса и обусловленных этим временных задержек и погрешностей дискретизации.
- Сравнительно малое количество простых элементов, реализующих сложные функциональные зависимости, присущее АВМ.
Для взаимодействия аналоговых и цифровых узлов ГВМ применяются специальные устройства преобразования, в частности, АЦП и ЦАП, управляемые усилители, коммутаторы и т. п.
Различают следующие классы гибридных вычислительных систем:
-аналого-ориентированные,
-цифро-ориентированные
-сбалансированные
В системах первого типа ЦВМ используется как дополнительное внешнее устройство к основной АВМ. ЦВМ, управляя аналоговой машиной, строит сложные нелинейные зависимости, запоминает полученные результаты и управляет работой АВМ.
В системах второго типа АВМ используется как дополнительное внешнее устройство ЦВМ. В этом случае АВМ моделирует элементы реального оборудования (в том числе и с участием реальных деталей оного), а также служит для многократного выполнения небольших функционально сложных подпрограмм, тем самым значительно экономя вычислительную мощность цифрового модуля.
Эффективный гибридный комплекс может быть создан только в результате тщательного исследования предметной области, уточнения всех особенностей применения и детального анализа типичных задач.
Исходя из всего этого, к разным частям комплекса предъявляются отдельные наборы требований, а в целом синтезируется его рациональная структура.
Поэтому говорить о какой-то единой архитектуре гибридных вычислительных систем в корне неверно.
Построение универсальных гибридных систем, ориентированных на решение широкого класса задач. Такой гибридный комплекс состоит из:
- АВМ однократного действия,
- АВМ с повторением решения,
- Сеточной модели,
- Устройств связи между машинами,
- Специального оборудования для решения задач статистического моделирования,
- Периферийного оборудования.
Построение таких систем означает написание специализированных программ под соответствующее оборудование и специальных программ, обслуживающих связь машин в единый комплекс, а также автоматизирующих процесс подготовки и постановки задач на едином языке программирования комплекса.
Классификация по производительности.
Различают компьютеры:
- Начального уровня (Easy PC)
- Среднего уровня (MainStream)
- Высшего класса (High End)
Компьютеры очень важны для современного общества. Без них жизнь была бы намного сложнее. Они везде: в самолетах, автомобилях, на тяжелых производствах, и даже в карманах некоторых из нас.
Наука не стоит на месте. Поэтому компьютерная техника будет развиваться. Человечество стоит на пороге 5 поколения ЭВМ. Развиваются карманные, мини, большие и суперкомпьютеры. Увеличивается их производительность, при уменьшении размеров.
С развитием техники мы будем видеть все новые виды компьютеров и будут появляться новые классы. Интересно, что ожидает нас в будущем?
1.Учебник по информатике для 10-11, 7-9 классов. Автор: Макарова.
2.Учебник по информатике для вузов. Автор: А. Н. Степанов
3.Угринович Н. Д. «Информатика и информационные технологии»
4.Энциклопедия. Том 22. Информатика. Главный редактор Хлебалина Е.А., вед. научн. редактор А.Г. Леонов.
5.Основы информатики. Кузнецов А.А.
6.Информатика. Кушниренко А.Г.
7.Журнал «Наука и Жизнь» за апрель 2006
8.Журнал «Энергия промышленного роста» (ст. №1-2[13] январь - февраль 2007 )
9.Журнал «Мир ПК» №1 за 2000г
10. Учебник по информатике под редакцией С. В. Симоновича. Питер 2002г
11.Учебник по информатике под редакцией Э.Д. Романовой. 3-е издание переработанное и дополненное. Москва, «Эксмо» 2008г
12. Журнал «ТехСовет» № 11 (53) от 15 ноября 2007
7.Интернет- источники:
- http://thl.narod.ru
- http://www.computer-encyclopedia.ru
- http://chernykh.net
- www.lessons-tva.info
- http://ru.wikipedia.org
- www.physics.uni-altai.ru
- http://kodnet.ru
- http://schools.keldysh.ru
- http://tonnel.ru
- http://www.itpedia.ru
- http://www.sci.aha.ru
- http://book.kbsu.ru
- http://www.tspu.tula.ru
- http://dic.academic.ru
- http://www.osp.ru
- http://www.nkj.ru
- http://www.t-platforms.ru
Содержание