ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ) — совокупность устройств различного функционального назначения, предназначенных для обработки информации (проведение научно-технических расчетов, обработка медицинской информации, подготовка вариантов решений при управлении и т. д.). ЭВМ способна выполнять операции со скоростью до сотен тысяч и миллионов операций в секунду. Вычислительная техника и ЭВМ широко используются в медицине при решении целого ряда проблем здравоохранения, при обработке данных (см.), в управлении (см.) и т. д.
ЭВМ состоит из следующих устройств: входных и выходных (ввод информации, вывод результатов); запоминающих (хранение информации); перерабатывающих (вычислитель, или процессор) и устройств управления. Конкретный набор элементов, комплектующих вычислительную машину, определяется кругом задач, выполняемых данной ЭВМ.
Создание ЭВМ неразрывно связано с достижениями в области электронной техники. Первые ЭВМ (их принято называть машинами первого поколения) создавались на основе электронных ламп. Внедрение в практику полупроводниковой техники позволило создать более компактные и быстродействующие ЭВМ — машины второго поколения.
ЭВМ и работа на ней (1977)
Они создавались с использованием вместо вакуумных радиоприборов полупроводниковых транзисторов и диодов. В машинах третьего поколения были широко применены так называемые интегральные схемы, содержащие в одном модуле десятки и сотни транзисторов, диодов и других элементов.
Это поколение ЭВМ создавалось уже на основе микроминиатюризации с использованием микромодулей, плотность упаковки отдельных элементов в которых в тысячи раз выше, чем в машинах предыдущих поколений. Такие ЭВМ обладают высоким быстродействием, у них резко снижены габариты и потребление энергии.
С их помощью можно производить вычисления со скоростями, превышающими скорости рассчитываемых процессов. В зависимости от быстродействия, объемов запоминающих устройств (см.), общего числа устройств, входящих в ЭВМ, различают большие универсальные ЭВМ, малые (мини) ЭВМ и микро-ЭВМ. Большие универсальные ЭВМ устанавливаются в вычислительных центрах (см.).
Созданы и действуют вычислительные центры (ВЦ) при некоторых больницах, службе скорой помощи, при ряде министерств, в частности при Министерстве здравоохранения СССР и т. д. Существуют также ВЦ коллективного пользования. В таких ВЦ устанавливается ЭВМ достаточно большой мощности, соединяемая каналами связи с устройствами ввода и вывода информации, расположенными непосредственно у потребителей. В вычислительных центрах применяются также малые ЭВМ. Микро-ЭВМ, как правило, целесообразно использовать непосредственно на рабочих местах, создавая автоматизированные рабочие места (АРМ). На основе таких ЭВМ можно оборудовать, например, АРМ лаборанта, медсестры, врача и т. д. Не случайно целый класс микро-ЭВМ получил название «персональных ЭВМ».
Во многих случаях лучшие результаты могут быть получены, если для решения той или иной возникающей задачи одновременно использовать несколько ЭВМ. Это имеет место, если, например, для получения нужных результатов требуется информация, находящаяся в других ЭВМ. Кроме того, при работе на ЭВМ предпочитают использовать уже имеющиеся программы (см.
Передачи СССР 80-х. «ЭВМ» или «Это Вы Можете» (обзор)
Программирование), так как затраты на перепись программ, написанных для одной ЭВМ, для использования на другой часто превышает стоимость написания новых программ. Кроме того, пользователю могут понадобиться уникальные устройства, напр. специализированная ЭВМ, ориентированная на решение определенного класса задач.
Эти проблемы решаются соединением отдельных ЭВМ с помощью каналов передачи данных, в результате чего образуется сеть ЭВМ. Сети ЭВМ позволяют эффективно использовать общие вычислительные ресурсы, в том числе информацию, хранящуюся в памяти любой ЭВМ; отпадает необходимость в дублировании информации, то есть можно пользоваться общим банком данных. Кроме того, сети ЭВМ допускают распределенное решение задач управления различных уровней, способствуют увеличению ассортимента информационных услуг, предоставляемых пользователю, повышению эффективности его обслуживания, более рациональному использованию вычислительной техники и т. п. Они объединяют вычислительные ресурсы отдельных пользователей. Известны различные классы сетей ЭВМ — локальные, учрежденческие, региональные, общесоюзные и др. Их название отражает назначение, размеры и характер использования сетей.
Существуют три способа использования ЭВМ. Самый простой — применение ЭВМ для обработки данных (см.), проведения расчетов, связанных с решением отдельных задач, подготовкой различных отчетных данных и т. д. Следующий способ — применение ЭВМ в информационно-справочных системах (напр., получение сведений о наличии свободных коек, машин скорой помощи, лекарств и т. д.). Наконец, использование ЭВМ в автоматизированных системах управления (см.) позволяет получать не только своевременную и полную информацию, но и находить лучшие решения при управлении (см.). Частным случаем применения ЭВМ в медицине служит машинная диагностика (см. Диагностика машинная).
Для работы на ЭВМ необходимо наличие программ, выполняя которые ЭВМ обеспечивает получение требуемого результата. Написание программ — задача программистов. Однако небольшие программы могут писать и непрофессиональные программисты — напр. врачи.
В современных ЭВМ все чаще применяется диалоговый режим работы, когда у индивидуального пользователя имеется возможность непосредственного общения с ЭВМ с помощью дисплея в процессе решения задачи. Ответы на запросы отображаются на экране дисплея. Диалоговые системы обеспечивают общение пользователя с ЭВМ на естественном языке.
См. также Кибернетика, Кибернетика медицинская, Математические методы (в медицине).
Библиогр.: Каган Б. М. Электронные вычислительные машины и системы. М., 1985.
Источник: xn--90aw5c.xn--c1avg
1. Что такое эвм
Электронная вычислительная машина (ЭВМ), или компьютер — это электронное устройство, которое предназначено для ввода, обработки, хранения и выдачи информации 1 и в котором вычислительный процесс управляется программой.
С середины 60-х годов ХХ столетия проектируются и разрабатываются вычислительные системы, представляющие взаимосвязанную совокупность аппаратных и программных средств.
В настоящее время ЭВМ обрабатывают числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию, которая должна быть представлена в компьютерной форме (на машинном языке), то есть в виде последовательности нулей и единиц. Информация, которая представлена на машинном языке и обрабатывается на ЭВМ, называется данными.
2.Основной принцип построения эвм
ЭВМ обрабатывает данные в соответствии с алгоритмом 2 решения поставленной задачи. Современные ЭВМ строятся на основе принципа программного управления, который предполагает:
— исходные данные, промежуточные и конечные результаты задаются на машинном языке и разделяются на элементы информации, которые называются словами;
— операции над словами выполняют операторы, которые называются командами;
— алгоритм, представленный совокупностью команд, называется программой.
Один из способов реализации программного управления был предложен в 1945 г. американским учёным Дж. фон Нейманом и используется в настоящее время в качестве основного принципа построения современных ЭВМ.
3. Аппаратное обеспечение эвм
3.1.Состав эвм
Из Неймановского принципа программного управления однозначно определяется состав ЭВМ:
— память, для хранения программ и данных;
— арифметико-логическое устройство 3 (АЛУ);
— устройство управления (УУ);
— устройство ввода информации;
— устройство вывода информации.
Запоминающие устройства (ЗУ) предназначено для приёма, хранения и выдачи данных и команд.
В ЭВМ имеется несколько типов ЗУ, которые различаются по своим основным характеристикам — быстродействию и ёмкости. Это объясняется тем, что ни один из типов ЗУ не удовлетворяет двум противоречивым требованиям: высокой скорости приёма и выдачи информации и большой ёмкости.
В современных ЭВМ используются два типа ЗУ: внутренние ЗУ и внешние ЗУ. Внутренние ЗУ характеризуются высоким быстродействием, соизмеримым с быстродействием работы АЛУ, но они не обладают необходимыми характеристиками по ёмкости хранимой информации.
К внутренним ЗУ относится:
— оперативное ЗУ (ОЗУ), которое часто называют RAM (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом;
— постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
— регистры общего назначения (РОН).
ОЗУ служит для хранения выполняемых программ и данных, которые участвуют в операциях. Однако информация в нём сохраняется только до тех пор, пока включён компьютер.
В ПЗУ хранятся постоянные величины (константы) и некоторые программы. Информация в ПЗУ, как правило, записывается при конструировании ЭВМ и в дальнейшем не меняется. При считывании информация в ПЗУ сохраняется.
ОЗУ и ПЗУ образуют Основную Память ЭВМ.
Кэш-память служит для повышения быстродействия работы ЭВМ, так как сохраняет наиболее часто используемые команды и данные.
РОН — ячейки памяти, в которых размещаются числа выполняемой команды.
Для хранения больших объёмов информации применяют более дешевые, но значительно менее быстродействующие внешние запоминающие устройства (ВЗУ). ВЗУ имеют много общего с устройствами ввода-вывода, которые рассмотрим позже. ВЗУ и устройства ввода-вывода принято называть периферийными устройствами (ПУ).
ВЗУ обеспечивают долговременное хранение данных и программ на различных носителях информации.
В зависимости от типа носителя ВЗУ делятся на накопители на магнитных лентах (стримеры), накопители на гибких и жёстких магнитных дисках (НГМД и НЖМД), накопители на оптических дисках (CD и DVD) и полупроводниковые накопители (Flash-память).
Следует отметить, что некоторые устройства могут выпускаться как во внешнем, так и во внутреннем исполнении, Например, во внутреннем исполнении, выпускаются дисководы, стримеры, звуковые карты, модемы. Однако, модемы, стримеры и дисководы могут выпускаться и во внешнем исполнении.
АЛУ служит для выполнения арифметических и логических операций над числами и командами, которые представлены на машинном языке.
Основным блоком 4 АЛУ большинства ЭВМ является блок сумматора, осуществляющий сложение двух чисел. Выполнение всех других операций сводится к выполнению операции сложения и некоторых вспомогательных операций, таких как сдвиг числа, преобразование кода числа и других.
УУ служит для управления взаимодействием всех функциональных устройств ЭВМ и необходимо для реализации вычислительного процесса, производимого по заранее составленным и введенным в ЭВМ программам.
В настоящее время УУ и АЛУ объединяют в один блок и называют этот блок — Процессор. В состав Процессора обязательно включается ЗУ небольшой ёмкости: кэш-память и регистры общего назначения.
В зависимости от используемой системы команд различают Процессоры типа:
-CISC (Complex Instruction Set Command) с полным набором системы команд;
-RISC (Reduced Instruction Set Command) с усеченным набором системы команд.
Устройства ввода информации служат для восприятия вводимой информации (исходных данных и программ), её преобразования и передачи в ЗУ ЭВМ. Устройства ввода можно разделить на несколько групп.
Основным средством ввода информации является клавиатура, которая позволяет вводить числовую и текстовую информацию.
Координатные устройства ввода предназначены для работы с графическим интерфейсом программ, то есть обеспечивают перемещение указателя по экрану монитора. Такими устройствами являются: манипуляторы 5 (мышь,джойстик и трекбол), сенсорные панели TouchPad (тачпад).
Сканер — оптическое устройство для ввода и преобразования в компьютерную форму текста, рисунков, фотографий.
Дигитайзер — устройство для ввода графической информации.
В последние годы появились и широко распространяются такие устройства ввода как цифровые видеокамеры, цифровые фотоаппараты и звуковые карты.
Цифровые видеокамеры — подключают к компьютеру для сохранения видеозаписи в компьютерной форме (компьютерном формате).
Цифровые фотоаппараты — подключают к компьютеру для сохранения фотографий на жестком диске.
Звуковая карта преобразует звук из аналоговой формы в цифровую.
Устройства вывода информации предназначены для связи ЭВМ с окружающей средой, то есть с человеком или каким-либо другим автоматическим устройством. Выводимая информация представляется в удобном для дальнейшего использования виде: печатается на бумаге, или отображается на экране монитора, или воспроизводится в виде звуков или электрических сигналов.
Современные устройства вывода можно разделить на несколько групп.
Мониторы — предназначены для отображения числовой, текстовой и графической информации, как вводимой с клавиатуры, так и полученной в результате решения задачи.
Принтеры — предназначены для вывода на бумагу числовой, текстовой и графической информации.
Модемы — предназначены для обмена информацией через телефонную сеть с другими компьютерами. Модемы выпускаются как в виде отдельного устройства, так и могут вставляться внутрь компьютера.
Источник: studfile.net
Электронные вычислительные машины (ЭВМ)
Электронные вычислительные машины — технические устройства, выполненные на основе электронных приборов (см. Электроника). ЭВМ в течение секунд успевают проделать миллионы действий над многозначными числами, множество сложнейших вычислений, освобождая человека от сложнейшей и трудоемкой работы.
Путь чисел в машину начинается с кодирующего блока (см. рис.). В нем числа и команды переводятся на «машинный» язык и поступают во вводное устройство. Затем исходные данные задачи направляются в запоминающее устройство, предназначенное для хранения условий и программы решения задачи, промежуточных и окончательных результатов, многочисленных числовых величин, которые могут понадобиться при вычислении.
После выбора исходных данных в блоке памяти вся необходимая информация в виде электрических сигналов поступает в арифметическое устройство. Здесь включаются в работу многочисленные сумматоры — электронные «арифмометры», схемы умножения, деления, вычитания.
Окончательный результат вычислений поступает в выводное устройство и выдается чаще всего в виде графиков или числовых таблиц, которые печатаются на бумажных рулонах или бланках. Для этой цели широко используют буквопечатающие телеграфные аппараты — телетайпы и электрические пишущие машинки.
Очень удобен для получения сведений от ЭВМ экранный пульт — дисплей, представляющий собой телевизор с добавлением устройств запоминания информации и выдачи ее на экране. Руководит всей работой вычислительной машины управляющее устройство. Оно воедино связывает отдельные части ЭВМ и командует ими: какая из них и когда должна вступать в действие, что и как делать. Программа работы машины заранее составляется квалифицированными специалистами (см. Программирование) .
Первые ЭВМ появились в середине 40-х гг. XX в. В развитии вычислительной техники выделяют 4 поколения ЭВМ. 1-е поколение (40-е — начало 50-х гг.) выполнялось на электронных лампах. В качестве памяти использовались магнитные барабаны и электроннолучевые трубки. ЭВМ тогда применялись только для численного решения научно-технических задач.
2- е поколение ЭВМ (середина 50-х — начало 60-х гг.) было основано на полупроводниковых приборах (см. Полупроводники), в качестве памяти машин использовались магнитные ферритовые сердечники. Эти ЭВМ были в 10 раз экономичнее машин предыдущего поколения. Использовались они не только в счетных операциях, но и в автоматизации производственных процессов.
3- е поколение (60-е гг.) обеспечивалось интегральными схемами (см. Микроэлектроника) с миниатюрными (диаметром до 0,3 мм) ферритовыми сердечниками. ЭВМ стали экономичными и быстродействующими, использовались во многих отраслях народного хозяйства.
4- е поколение ЭВМ (с конца 60-х гг. по настоящее время) основано на больших интегральных схемах (БИС) и интегральных носителях информации в запоминающих устройствах. Широко применяются микропроцессоры — устройства для обработки данных. Создание микропроцессоров связано с успехами новейшей микроэлектронной технологии, позволившей интегральными методами изготавливать большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы на поверхности кремниевого кристалла размером всего в несколько Квадратных миллиметров. В современных интегральных схемах на одном кристалле располагается до 500 тыс. электронных элементов! Применение микропроцессоров во много раз уменьшило размеры электронных устройств, повысило их надежность, удешевило производство.
В будущем появится вычислительная техника, основанная на иных физических принципах, в частности оптические машины, в основу устройства которых положены методы голографии, а линии связи заменены оптическими волокнами.
По своей производительности электронные вычислительные машины подразделяются на большие, мини- и микроЭВМ. С развитием элементной базы будет происходить дальнейшая микроминиатюризация ЭВМ. Предполагается, что к концу 80-х гг. персональные микроЭВМ займут первое место среди изделий электронно-вычислительной техники. Типичная персональная ЭВМ состоит из блока сопряжения, устройства отображения (дисплея) и клавиатуры.
Исходная программа для ЭВМ составляется на одном из алгоритмических языков высокого уровня — Бейсик, Фортран, Паскаль, Фокал и др. (Алгоритм — набор правил, лежащий в основе программы для ЭВМ.) Затем программист с помощью клавиатуры вводит закодированную информацию в память машины. ЭВМ широко используются в научных исследованиях и технических расчетах, обработке информации (в том числе планировании, учете, прогнозировании и т. п.), в автоматическом управлении, в сфере образования, применяются в самых различных отраслях народного хозяйства, среди которых — производство, транспорт, связь и др.
С 1985/86 учебного года в программу школ нашей страны введен курс информатики и вычислительной техники. В специальных школьных вычислительных кабинетах учащиеся знакомятся с принципами действия ЭВМ, осваивают алгоритмические языки и основы программирования.
ЭВМ используются и на уроках по другим школьным предметам.
Источник: yunc.org