Аналоговые и цифровые вычислительные машины

Вычислительные машины в зависимости от того, какими величинами представлена в них информация, делят на аналоговые (АВМ) и цифровые (ЦВМ).

Используются и комбинированные аналого-цифровые машины.

В процессе работы любой АВМ лежит процесс математического моделирования – это особая форма моделирования. Задача моделирования воспроизвести явление, подобное оригиналу и исследовать его. Математическое моделирование основано на идентичности математических уравнений, описывающих явления в оригинале и модели, которые отличаются по своей физической природе. Одинаковые по форме математические соотношения называются изоморфными. Математический изоморфизм различных физических систем позволяет одни системы исследовать с помощью других.

ЦВМ оперируют цифровыми величинами, принимающими ряд дискретных численных значений, представленными в виде импульсов или перепадов напряжений. В ЦВМ информация представляется в виде совокупности цифр в позиционной системе счисления (двоичной, десятичной, двоично-десятичной). Наибольшее распространение получила двоичная система счисления.

Количественное значение физической величины при этом может изменяться в довольно широких пределах, практически не влияя на точность решения математической задачи. Решение задачи сводится к выполнению отдельных арифметических действий над исходными числами. Точность работы ЦВМ зависит в основном от выбранного количества разрядов позиционного кода, а не от класса точности изготовления ее отдельных деталей.

Структурная схема ЦВМ представлена на рисунке 16.

Процессы в машине реализуются в центральном процессоре, который включает арифметико-логическое устройство и устройство управления.

В него входят логические схемы, сумматор, ряд регистров и элементы управления. С помощью этих узлов можно осуществлять 4 арифметических действия. Устройство управления предназначено для обеспечения автоматического выполнения программы вычислений и имеет связь со всеми устройствами машины.