Принципы построения и работы цифровых вычислительных машин и систем

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЦВМ И ВС

ЦВМ — комплекс технических средств, объединенных общим ' управлением и предназначенных для автоматического выполнения преобразований цифровых кодов в соответствии с заданным алго­ритмом.

{spoiler=Подробнее}

Алгоритм—совокупность точных предписаний (команд), вы­полнение которых ЦВМ приводит к решению поставленной зада­чи путем преобразования исходных цифровых кодов в цифровые коды результата.

ЦВМ в общем виде является электронной системой сбора, хра­нения, накопления, переработки и выдачи цифровой информации. При использовании ЦВМ для научно-технических расчетов объем вводимой, накапливаемой и хранимой информации ограничен. В системах автоматизированного управления (АСУ) ЦВМ служат для накопления, учета и упорядочения очень больших массивов информации. В зависимости от области применения сложность и количество выполняемых ЦВМ преобразований информации (вычислений) различны.

Основными свойствами ЦВМ являются программное управле­ние, алгоритмическая универсальность, высокие точность и ско­рость вычислений.

Программное управление ЦВМ. Сущность программного управления заключается в том, что сигналы управления работой отдельных частей ЦВМ вырабатываются внутри машины в про­цессе вычислений. Источником информации о требуемых типах сигналов на каждом шаге вычислений является код команды, счи­тываемый из памяти машины.

Программа вычислений в виде последовательности-команд, за­кодированных в цифровой форме, записывается в память ЦВМ до начала вычислений. Поскольку команды программы внутри ЦВМ неотличимы от других цифровых кодов, при совершении над ними арифметических и Логических операций в процессе выполне­ния программы можно их изменять 'или модифицировать.

За счет этого свойства порядок процесса вычислений в маши­не может изменяться без участия оператора в зависимости-от зна­ка результата, абсолютной величины и т. д.

Цифровое программное управление обеспечивает возможность автоматического преобразования информации в ЦВМ, а модифи­кация программы в процессе вычислений—изменение характера действий машины под влиянием промежуточных результатов вы­числений.

Алгоритмическая "универсальность ЦВМ. Алгоритмическая универсальность ЦВМ—способность ЦВМ решать вычислитель­ные и логические задачи из любой области человеческой деятель­ности. Это достигается включением в состав набора операций, выполняемых машиной, всех действий, необходимых для реализа­ции любых алгоритмов преобразования цифровой информации, а также тем, что любую обрабатываемую информацию можно представить в дискретном виде с достаточно высокой точностью и осуществлять ее преобразование в цифровой форме.

Точность вычислений в ЦВМ. Точность вычислений—мера по­грешности, определяемая абсолютными и относительными ошиб­ками. Высокая точность вычислений означает малую погреш­ность*, которую можно получить в ЦВМ 'при обработке информа­ции. Она обеспечивается достаточно высокой разрядностью обра­батываемой информации (разрядность—количество разрядов в цифровых кодах, обрабатываемых в данной машине). Посколь­ку изменение разрядности приводит только к изменению количе­ства оборудования в ЦВМ, не влияет на точность изготовления ее узлов, блоков и не. меняет логическую структуру, в ЦВМ можно получить высокую, практически любую заданную точность вычис­лений. Увеличение разрядности за счет увеличения оборудования ЦВМ может повысить общую стоимость машины и уменьшить ее быстродействие. Все эти следствия—количественные в отли­чие от АВМ, где увеличение точности, как правило, ведет к каче­ственному изменению в элементно-технологической базе ма­шины.

Скорость вычислений ЦВЛ1. Скорость вычислений ЦВМ опре­деляется затратами времени на решение задач и зависит от струк­туры ЦВМ и быстродействия отдельных ее частей. В ЦВМ кроме электронных элементов имеются электронно-механические и сме­шанные элементы, быстродействие которых ниже- быстродействия электронных. Поэтому в структуре ЦВМ необходимо согласовать потоки- обрабатываемой информации так, чтобы скорость работы машины определялась быстродействием наиболее ее быстродей­ствующих элементов.

Мерой скорости вычисления ЦВМ является производитель-. ность, определяемая количеством операций, выполняемых в маши­не за единицу времени. ЦВМ обеспечивают высокую производи­тельность при решении задач практически во всех областях чело­веческой деятельности.

{/spoilers}