электронная вычислительная машина

электро́нная вычислительная машина

Вычислительное устройство, в котором основные функциональные элементы выполнены на электронных приборах (электронных лампах, полупроводниковых приборах, интегральных схемах). Вначале, в 1950-х гг., электронные вычислительные машины делили на аналоговые (ЭВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные. Однако уже с сер. 1970-х гг. понятие «электронная вычислительная машина» (ЭВМ) прочно закрепилось за цифровыми устройствами и термин ЭВМ стал употребляться как синоним цифровых ЭВМ.

ЭВМ лишь по исторически сложившейся традиции называют вычислительными машинами (первые вычислительные устройства были механическими, содержали колёса, рычаги, ручки), по существу же ЭВМ – это комплекс аппаратных и программных средств; имеющиеся в нём механизмы выполняют лишь вспомогательные функции, напр. приводят в действие дисководы, перемещают носитель информации в принтере. Процесс вычисления или обработки информации в ЭВМ состоит из множества типовых преобразований электрических сигналов, которые представляют (в кодированной форме) как информацию (исходные и выходные данные), так и команды (предписания) программы. Результаты обработки информации либо фиксируются на бумаге в виде текста, таблицы, графика и т. п., либо отображаются на экране дисплея.

В состав технических (аппаратных) средств, как правило, входят центральные устройства – процессор (один или несколько), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), пульт управления (клавиатура), а также внешние (периферийные) устройства – устройства ввода-вывода данных, постоянное запоминающее устройство большой ёмкости и др. Процессор обрабатывает информацию и управляет работой остальных устройств ЭВМ. ОЗУ хранит программу работы и информацию, используемую непосредственно при выполнении арифметических и логических операций. Пульт управления обеспечивает взаимодействие оператора с ЭВМ. В программные средства ЭВМ (программное обеспечение) входят операционная система (управляет работой ЭВМ, запускает другие программы и выполняет обслуживающие функции) и прикладные программы (программы обработки информации, решения конкретных задач).

Элементная база ЭВМ (электронные приборы, устройства) в значительной степени определяет её функциональные возможности, структуру и технико-эксплуатационные характеристики. Элементная база и физические принципы её реализации лежат в основе понятия «поколение ЭВМ». Принято выделять следующие поколения: на электронных лампах (40—50-е гг. 20 в.); на дискретных полупроводниковых приборах (50—60-е гг.); на интегральных схемах (60—70-е гг.); на больших и сверхбольших интегральных схемах – БИС и СБИС (с 70-х гг.). Переход от одного поколения к другому характеризуется не только совершенствованием элементной базы, но и изменением структуры ЭВМ, расширением их функциональных возможностей, повышением производительности.

Первая цифровая ЭВМ – ЭНИАК была построена в 1945 г. в США и вступила в строй в 1946 г. В СССР первая ЭВМ – МЭСМ (малая электронная счётная машина) создана в 1950 г. в Киеве, а в 1953 г. была построена БЭСМ (быстродействующая электронная счётная машина), ставшая предшественницей последующих отечественных ЭВМ: «Стрела», М-20, М-220, «Минск», «Мир», серии ЕС-ЭВМ и др.

ЭВМ первого поколения были ориентированы преимущественно на численное решение научно-технических задач, с относительно небольшим объёмом входной и выходной информации. ЭВМ второго поколения, помимо решения научно-технических задач, применяли для обработки планово-экономической информации и решения управленческих задач. Расширение сферы применения ЭВМ и возросшая сложность задач вызвали необходимость автоматизации процесса программирования, стимулировали разработку новых языков программирования. Для ЭВМ третьего поколения характерны модульный принцип построения, программная совместимость, наличие базового программного обеспечения, возможность выполнения нескольких программ одновременно. Главная особенность ЭВМ четвёртого поколения – широкое использование БИС и СБИС практически во всех элементах и устройствах ЭВМ с сохранением основных структурных решений ЭВМ третьего поколения. Для ЭВМ четвёртого поколения характерно резкое разделение на две категории. Одна категория – это мощные (мэйнфрейм) и сверхмощные ЭВМ (суперЭВМ) общего назначения, являющиеся по существу вычислительными системами, способными выполнять сотни миллионов и миллиарды операций за 1 с, и мини – и микроЭВМ индивидуального пользования – т. н. персональные ЭВМ (персональные компьютеры), настольные и портативные, с быстродействием до нескольких сотен тысяч команд в секунду. Мощные ЭВМ устанавливают в вычислительных центрах для коллективного пользования, используют в компьютерных сетях, в научных и исследовательских центрах для решения задач аэродинамики, метеорологии, физики высоких энергий и т. п. На основе персональных ЭВМ создаются автоматизированные рабочие места конструкторов, технологов, экономистов, исследователей и других специалистов; ими пользуются редакторы, врачи, писатели, бухгалтеры, финансисты, управляющие (менеджеры) всех уровней, мультипликаторы и др. В сер. 80-х гг. появились вычислительные системы с элементами искусственного интеллекта, эксплуатационные возможности которых позволяют условно отнести их к ЭВМ пятого поколения.