Введение .
На данном этапе развития человечества использование вычислительной техники во всех сферах его деятельности во многом определяет ускорение научно-технического прогресса. Особенно эффективно вычислительная техника используется при решении научных и инженерных задач, связанными с большим объемом вычислений.
Современные средства вычислительной техники можно условно разделить на два класса : средства спрограммной реализацией вычислительного процесса и со структурно-модульной. Программная реализация алгоритмов обеспечивает универсальность по отношению к виду решаемых задач ; использование для представления чисел формата с плавающей запятой позволяет обеспечить высокую точночть. Однако выполнение вычислительных алгоритмов определяется количеством последовательных элементарных операций и временем их выполнения. Поэтому время решения конкретной задачи зависит от соответствующего алгоритма и даже при использовании быстродействующих элементов может быть неприемлемым для ряда практических применений. Необходимость квантования по времени входных математических переменных приводит при их изменении к дополнительным динамическим погрешностям решения задачи.
Структурно-модульный вычислитель построен из функциональных блоков (модулей) , выполняющих различные математические операции , т.е каждое действие иммет свою аппаратную реализацию . За счет этого быстродействие средств со структурно-модульный реализацией , соответственно выше , чем у вычислительных устройств первого класса. Правда, разрядность у них ограничена 10-16 разрядами , а структурный принцип построения лишен программной гибкости , так как реализуемый алгоритм полностью определяется структурным решением.
По форме представления информации современные средства вычислительной техники разделяют на цифровые , аналоговые и гибридные устройства, машины и комплексы.
В цифровых вычислительных машинах (ЦВМ) алгоритм преобразований осуществляется программными и структурно- программными методами с вытекающими отсюда достоинствами : высокая точность решения , развитое математическое обеспечение , возможность реализации произвольных функций , но вместе с тем неоптимальное построение устройств обработки информации , функциональная и архитектурная избыточность, приводящая к увеличению габаритно-весовых и стоимостных характеристик .
В аналоговых вычислительных машинах (АВМ) алгоритм преобразований осуществляется структурными методами и используется непрерывная форма представления информации. Любая простейшая операция в АВМ выполняется отдельными элементарными блоками машины, что обеспечивает непрерывное решение задачи и высокое быстродействие. Однако точность работы АВМ ограничена точностью изготовления ее отдельных блоков и стабильностью их характеристик в процессе решения задачи, кроме того АВМ не позволяют реализовывать любую функцию и лишены программной гибкости.
В гибридных вычислительных машинах и комплексах (ГВМ и ГВК) алгоритм преобразований осуществляется рациональным сочетанием структурных, программно - аппаратурных и программных методов. ГВМ, совмещающие аналоговую и цифровую обработку информации , что позволяет эффективно использовать положительные качества АВМ и ЦВМ, предназначенные для решения конкретной задачи или группы задач. Они позволяют получить лучшие характеристики либо по быстродействию и сложности оборудования по сравнению с ЦВМ , либо по точности и логическим возможностям по сравнению с АВМ, что позволяет снизить стоимость вычислительных систем и комплексов , необходимых для решения задач атоматизации процесса управления подвижными объектами , а что особенно важно , задач моделирования поведения физических процессов и сложных динамических систем, как в рабочих , так и в экспериментальных ситуациях , и описываемых системами дифференциальных уравнений высокого порядка с большим количеством нелинейностей и т.п.