Электронно вычислительная техника это что
Электронно-вычислительная техника
В основе электронно-вычислительной техники лежит главное ус- тройство – электронно-вычислительная машина (ЭВМ) или компью- тер. Слово «компьютер» означает «вычислитель».
Первые компьютеры создавались как устройства для вычислений, т. е. как усовершенствованные автоматические арифмометры, кото- рые позволяют проводить без активного участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной инструкции – программе. Кроме того, для хранения данных, проме- жуточных и итоговых результатов вычислений компьютеры содержат хранилища информации – память.
Представление информации в компьютере происходит с помощью кодировки символов – через соответствие между набором букв и чис- лами в двоичной системе счисления. Единицей информации в компью- тере является один «бит», т. е. двоичный разряд, который может прини- мать значение «0» или «1». Восемь последовательных битов составляют
«байт». Более крупными единицами информации являются «килобайт» (Кбайт), равный 1024 байтам, «мегабайт» (Мбайт), равный 1024 Кбай- там, и «гигабайт» (Гбайт), равный 1024 Мбайтам. К примеру, если на странице в среднем помещается 2500 знаков текста, то 1 Мбайт – это примерно 400 страниц, а 1 Гбайт – 400 тыс. страниц.
Сейчас большинство компьютеров по своему устройству и работе соответствуют принципам, сформулированным математиком Джоном
фон Нейманом в 1945 г. Согласно фон Нейману, компьютер должен иметь следующие устройства: арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции; устройство управления, организующее процесс выполнения программ; запоми- нающее устройство, или память для хранения программ и данных; внешние устройства для ввода-вывода информации. В современных компьютерах первые два устройства, как правило, объединены в еди- ное – центральный процессор.
Для работы компьютера необходимо составить программу, меняя которую можно превратить его в рабочее место бухгалтера или редак- тора, художника или конструктора. Программы, работающие на ком- пьютере, можно разделить на три категории. Системные программы – выполняющие вспомогательные функции, к примеру, драйверы или программы-оболочки (операционная система Windows), вспомогатель- ные программы (утилиты). Прикладные программы: табличные про- цессоры, редакторы документов, графические редакторы, издательские системы, программы подготовки презентаций, программы для анима- ции и видео, системы автоматизированного проектирования (САПР). Инструментальные системы (системы программирования), обеспечи- вающие создание новых программ для приложений типа «клиент-сер- вер» или использования глобальной электронной сети Internet.
Большинство современных компьютеров являются совместимыми персональными компьютерами (сокращенно IBM PC). В них заложен принцип «открытой архитектуры» – возможность сборки из незави- симо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. Одна- ко возможности IBM PC все же ограничены, поэтому они могут быть дополнены другими типами компьютеров: мэнфреймами или боль- шими ЭВМ, супер-ЭВМ, рабочими станциями, компьютерами типа Macintosh, мини-ЭВМ.
Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех стан- дартных частей: системного блока, клавиатуры и монитора. К допол- нительным устройствам относятся: внешние – принтер для вывода на печать текста или графического изображения, мышь – устройство, облегчающее ввод информации, и джойстик – манипулятор для игр; внутренние – модем или факс-модем, дисковод для компакт-дисков,
флэш-карта для хранения данных, звуковая карта для воспроизведе- ния и записи звуков.
Выпускаются компьютеры как в «настольном», так и «блокнотном» (ноутбук) исполнении. В ноутбуке все части – системный блок, мони- тор и клавиатура – заключены в один корпус.
В настоящее время большинство компьютеров используются не изолированно от других компьютеров, а постоянно или время от вре- мени подключаются к локальным или глобальным компьютерным се- тям для получения той или иной информации, посылки и получения сообщений и т. д. Локальные сети (сервер и рабочие станции) позво- ляют обеспечить коллективную обработку и обмен данными, совмест- ное использование программ, принтеров, модемов и других устройств. Internet – это общемировая совокупность компьютерных сетей с об- щим адресным пространством. Она включает электронную почту, теле- конференции, серверы новостей и файловые серверы.
Деятельность современного проектировщика, его творчество не- возможно представить без использования полиграфических компью- терных издательских систем. Они представляют собой комплекс, со- стоящий из персональных компьютеров, сканирующих, выводных и фотовыводных устройств, программного и сетевого обеспечения, ис- пользуемых для набора и редактирования текста, создания и обработки изображений, верстки и изготовления оригинал-макетов, фотоформ, цветопроб, т. е. для подготовки издания к печати.
Компьютерные издательские системы своим появлением и раз- витием в полиграфии обязаны трем основным факторам. Во-первых, персональному компьютеру, позволяющему вести работу по созданию текстов и графических изображений, их набору, верстке, обработке чер- но-белых и цветных изображений, подготовке к графическому оформ- лению. Во-вторых, графическому интерфейсу, дающему возможность отображать на экране шрифты и графику в том виде, в котором они будут в издании. И в-третьих, языку PostScript, позволяющему исполь- зовать единую программную базу для различных выводных устройств – принтеров, лазерных экспонирующих выводных устройств, плоттеров, устройств записи слайдов и цветопробы.
Структура полиграфических компьютерных издательских систем не изменилась с начала ее появления и включает наборную станцию,
сканеры, станции верстки, станции подготовки графического матери- ала, фотовыводные и печатающие устройства.
Неотъемлемой частью компьютерной издательской системы сле- дует считать специализированное программное обеспечение. Для ар- хитекторов и дизайнеров это программы САПР, которые используются для детальной разработки предметов реального мира. Сегодня широ- кое распространение получили программы САПР высокого уровня: AutoCAD и ArxiCAD. Поскольку эти программы предназначены для графического представления архитектурных и дизайн-объектов, их графические возможности обычно достаточно широки. Это очень мощные и гибкие системы с большим количеством разнообразных вы- сокоточных функций. Есть и более простые специализированные про- граммы, разрабатываемые для определенных целей и задач, например для планирования интерьеров или разработки ландшафтных проектов. Большинство программ САПР имеют каркасный режим проекти- рования, когда все объекты отображаются только контурами. Работа в каркасном режиме, без заполнения контуров сплошным цветом или узорами, очень эффективна, она идет быстрее, поскольку отображать
чертежи или рисунки на экране компьютера проще.
Все системы САПР высокого уровня способны создавать как двух- мерные (на плоскости), так и трехмерные (в объеме) изображения. Трехмерное моделирование очень наглядно. Оно необходимо для про- ектирования физических объектов в таком виде, как они выглядят на самом деле. Чтобы детально рассмотреть трехмерные модели с разных сторон, их можно вращать на экране компьютера. Кроме того, для уси- ления реалистичности объекта к изображению можно добавить цвет- ные и теневые детали, задать тот или иной материал.
В большинство систем САПР можно импортировать графические изображения, созданные другими программами. Это могут быть изоб- ражения из других систем САПР, векторные изображения, созданные пакетами для подготовки иллюстраций или растровыми рисунками, которые созданы растровыми редакторами или сканерами. Большинс- тво программ САПР позволяют экспортировать изображения в богатом разнообразии форматов, что делает их доступными для использования другими программами и пользователями.
Для эффективной работы САПР важно знать и уметь пользовать- ся графическими возможностями настольных издательских систем. Способность манипулировать графическими объектами у разных на- стольных издательских систем различна, но многие их характеристики схожи. Существует определенный набор функций машинной графики, которые поддерживаются большинством программ создания и редак- тирования изображений.
У некоторых издательских программ имеются средства для созда- ния машинных графических объектов с нуля. Программы редактиро- вания графических изображений архитектурных объектов и их визуа- лизации существуют самых разных форм и размеров – от примитивных редакторов до профессиональных систем на рабочих станциях. Все они имеют один общий признак: каждая предназначена для создания средствами машинной графики визуального изображения строго опре- деленного вида. Чем бы ни было это изображение – простой копией какого-либо архитектурного объекта или его трехмерной реалистичной моделью – оно необходимо только для достижения одной цели – до- нести до зрителя требуемую визуальную информацию.
Вывод. Хотя компьютеры изначально создавались лишь для числен- ных расчетов, скоро оказалось, что они могут обрабатывать и другие виды информации, поскольку представлены одной формой – число- вой. Для обработки различной информации на компьютере надо иметь средства для преобразования того или иного вида информации в чис- ловую форму и обратно. Сейчас с помощью компьютеров производятся не только математические и инженерные расчеты, но и подготавлива- ются к печати книги, создаются графические изображения, кинофиль- мы, музыка, осуществляется управление заводами и космическими кораблями. Компьютеры превратились в универсальное средство для обработки всех видов информации, используемой человеком.
Электронно-вычислительная техника: с чего все началось
Персональный компьютер – то, без чего невозможно представить жизнь современного человека. Но не всегда подобные устройства присутствовали в реальности. Развитие таких устройств началось задолго до появления электричества.
В данной статье будет рассказано о том, каким образом компьютеры и другие «виртуальные машины» пришли в современность. Информация будет одинаково полезна и взрослым, и школьникам.
Вычислительная техника – определение
Сначала требуется понять, что собой представляет ЭВМ. Лишь в этом случае получится выбрать правильное направление в изучении истории.
Трактуется соответствующий термин совершенно по-разному. В широком смысле это – техустройства, включающие в свой состав:
Данные «компоненты» используются для обработки информации и различных процессов. Помогают описывать всевозможные явления. Проводят вычисления, включая математические.
В качестве вычислительной машины сегодня подразумевают компьютеры – персональные, ноутбуки или суперкомпьютеры. Современные технологии позволяют классифицировать все ЭВМ на разные категории.
Классификация электронно-вычислительных устройств
Каждый вычислительный прибор предлагает человеку те или иные возможности. Нынешнее развитие технологий и прогресса предусматривает разделение рассматриваемых машин на следующие области:
Это не самая полная классификация. Из года в год она расширяется. Но перечисленные «блоки» являются наиболее распространенными. Их считают основными.
Этапы развития
В истории развития ЭВМ принято выделять несколько ключевых этапов. К ним относят:
Это условное разделение по хронологическим принципам. Пока использовалась одна вычислительная машина, люди активно развивали другие подобные устройства.
С чего все началось
Вычислительная техника появилась задолго до современности. Все действия человека требовали проведения подсчетов. Пример – обмен, разделение добычи, формирование запасов для дальнейшей жизни.
Раньше наиболее распространенным способом подсчета случило использование собственных пальцев. Позже человек стал задействовать палки, узлы и камни. Но с развитием прогресса требовалось выполнение более сложных задач. Так людям приходилось придумывать различные приспособления, которые смогли бы посодействовать в реализации поставленных целей.
История сложилась так, что в странах были разные меры:
Конвертация из одной системы в другую требовали наличия определенных знаний и навыков. Этим занимались специально обученные лица. Их нередко вызывали из других стран. Так система вычисления потребовала изобретения первых машин вычислительного характера.
Ручной этап
Как только человечество стало нуждаться в вычислениях, оно начало активно использовать различные предметы для этого. И с течением времени изобретать спецустройства для подсчетов.
Изначально применялись палочки, пальцы, узелки и им подобные мелкие предметы. Первая «машина», которая облегчила вычисления – это специальная доска. Называется «абак». Появилась в 5-6 веках до нашей эры.
Здесь процесс вычисления осуществлялся за счет перемещения камешков и костей в углубления бронзовых досок. Они также могли изготавливаться из камня или слоновой кости. С течением времени «абак» получил несколько полосок и колонок. В Греции такое устройство появилось в 5 веке до Н. Э.. Японцы называли такую машину «серобян», а китайцы – «суанпан».
На Руси примерно в 15 веке появился «дощатый счет», который внешне напоминал нынешние счеты. А в 9 веке в Индии изобрели позиционную систему вычисления.
В начале 17 века Леонардо да Винчи смог создать 13-разрядное устройство для подсчетов сумм. Оно включало в себя десятизубные кольца. В основе были стержни, на которых крепились 2 зубчатых колесика. Они отличались по размеру друг от друга.
Механический этап
Эволюция ЭВМ напрямую зависела от развития человечества. В 17 веке математические подсчеты стали ключевыми в развитии истории. Это привело к изобретению новых устройств для расчетов. Но до компьютеров было еще далеко.
В 17 веке Паскаль смог сделать «суммирующую» машинку, которую назвали Паскалиной. Она умела:
А в 1670-80-х годах Лейбниц сконструировал счетную машину, которая умела выполнять все арифметические действия. За последующие 200 лет ученые изобрели несколько аналогичных «девайсов». Но все они не получили широкого распространения. Связано это с тем, что машины работали долго.
В СССР в 1879 году Чебышев изобрел счетную машину. Она справлялась с вычитанием и сложением многозначных чисел. Огромную популярность приобрел некий арифмометр. Его изобрел инженер из Питера Однер в 1874. Работала конструкция достаточно быстро.
Электромеханический этап
Активное развитие вычислительной техники началось именно в 19 веке. В 30-х годах 20-го столетия в свет в СССР вышел арифмометр, который приняли за совершенный. Назывался «Феликс». Использовались такие устройства до 1978 года.
Электромеханический этап в истории является не самым долгим. Он длился порядка 60 лет. Начинается с созданием первого в мире табулятора. Это устройство появилось, благодаря инженеру Гурману Холлериту. Произошло это в 1887 году. Машина включала в себя:
Девайс считывал и занимался сортировкой статистических записей, которые делались на перфокартах. Позже фирма Голлерита (Холлерита) стала основой IBM.
Ванновар Буш в 1930 году смог представить миру дифференциальный анализатор. Для его работы требовалось электричество, а для хранения информации не удавалось обходить без электронных ламп. Задействовалась машинка для проведения сложных математических подсчетов.
В 1936 году Алан Тьюринг разработал устройство, которое стало основой современных компьютеров. «Девайс» умел пошагово выполнять операции, запрограммированные во внутренней памяти.
Через год Джордж Стибиц (Америка) изобрел электромеханическое средство для выполнения двоичных сложений. В основе лежала булевая алгебра. Она стала неотъемлемой частью современных ЭВМ.
Начало компьютерной эры
Развитие электрических устройств и человечества требовало от населения создания разнообразных технологий, облегчающих жизнь. Вторая Мировая Война стала крайне важным моментом в рассматриваемом вопросе.
Конрад Цузе (Германия) в 1941 году создал первую вычислительную машину, которая управлялась программами. Она называется Z3. Основана на:
Машина работала в двоичной системе, а также оперировала числами с плавающей запятой. Но первое поколение компьютеров начинается с усовершенствованного устройства Цузе – Z4.
В 1942 году американцы создали ЭВМ на вакуумных трубках, а через год в Англии построили первую секретную и реально признанную электронно-вычислительную машину под названием «Колосс». Там было 2 000 электронных ламп для хранения и обработки данных.
Изначально «девайс» предназначался для взлома и расшифровки кодов секретных сообщений, которые передавались по немецким шифровальным машинам «Энигма». Уинстон Черчилль после войны подписал указ об уничтожении соответствующего устройства.
Появление архитектуры
В 1945 году Джон фон Нейман смог сделать прообраз архитектуры общего назначения, которая используется в основе современных компьютеров. Математик предложил записывать программы в виде кодов непосредственно в память машин. Предусматривалось совместное хранение утилит и данных на «девайсе».
Эта теория стала основой ENIAC. Так назывался первый компьютер, созданный в США. Имел он весьма внушительные параметры:
За секунду такой компьютер производил до 300 операций умножения или 5 000 сложения.
Универсальная программируемая европейская ЭВМ появилась в 1950 году в СССР. Малая электронная счета машина изобретена Сергеем Лебедевым. Быстродействие ограничивалось 50 операциями в секунду. Использовал «девайс» около 6 000 электровакуумных ламп.
В 1952 возникла электронная счетная машина БЭСМ. Тоже разработана под предводительством Лебедева. Выполняло устройство до 10 000 операций. Ввод данных производился через перфоленты и фотопечати.
Чуть позже началось создание больших ЭВМ «Стрела» и «Урал». Последние разработки устройств аппаратно и программно совместимы друг с другом. Для них имелся широкий спектр периферических устройств, благодаря чему удавалось менять комплектацию «девайса».
Лампы, которые использовали первые компьютеры, быстро выходили из строя. Транзисторы, изобретенные в 1947, решили соответствующую проблему. Через электрические свойства проводников удавалось выполнять математические вычисления, но быстрее и с меньшим потреблением энергии.
Транзисторы массово производятся американской компанией «Техас Инструментс». В 1946 в Массачусетсе возник первый построенных на транзисторах компьютер второго поколения – TX-O.
Использование ЭВМ началось не только в военных целях, но и в государственных. Различные фирмы и компании применяли такие компьютеры для подсчетов. Это привело к созданию новых технологий. Пример – разработка высокоуровневых языков программирования. К ним относят:
Были разработаны приложения-трансляторы, при помощи которых коды с перечисленных языков преобразовывались в команды, считываемые задействованным компьютером.
Интегральные микросхемы
В 1958-60-х Роберт Нойс и Джек Килби выпустили в свет интегральные микросхемы. В основе находились кремниевые или геманиевые кристаллы. Микросхемы достигали в размерах не более сантиметра и работали быстрее «предшественников». Использовали меньше энергии. Это – шаг к появлению третьего поколения компьютеров.
В 1964 фирма IBM создала первый компьютер семейства SYSTEM 360. В основе него лежали интегральные микросхемы. Так началось массовое производство компьютеров. Мир увидел более 20 тысяч экземпляров SYSTEM 360.
В 1972 СССР разработали единую серию компьютеров. Это – стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров с общей системой команд. В основе лежит американская система IBM 360.
Далее компания DEC предложила вниманию мини-компьютер PDP-8. Это – первый коммерческий проект соответствующей области. Небольшая стоимость позволила приобретать девайс даже небольшим корпорациям.
В это же время начали развиваться операционные системы, а также периферийные устройства. Языки программирования тоже получили более широкое распространение и развитие.
Персональные компьютеры в мире
Четвертым поколением компьютеров считают девайсы, созданные после 1970. Тогда возникли интегральные микросхемы. С ними компьютеры обладали такими характеристиками и особенностями:
Стив Джобс и компания Apple – первые производители персональных компьютеров. Сконструированы такие девайсы в 1976. Назывались Apple 1. Стоили по 500 долларов. В 1977 в свет вышло поколение Apple 2.
Компьютеры начали походить на бытовые приборы: получили не только широкое распространение, но и оригинальные дизайн с интерфейсов, которым было удобно пользоваться рядовому юзеру.
В 1979 IBM выпустила свой первый компьютер на рынок товаров и услуг. А в 1981 появился первый микрокомпьютер. Он имел:
В 1984 Apple разработала машину Macintosh, обладающую удобным пользовательским интерфейсом.
Пятое поколение
Начинается примерно с 1992 года. Концепция получила формулировку: вычислительные машины, созданные при помощи сверхсложных микропроцессоров. У них параллельно-векторная структура, позволяющая одновременно выполнять десятки последовательных команд, заложенных в программное обеспечение.
У таких машин несколько сотен процессоров с параллельной работой. Помогают создавать эффективно функционирующие сети и очень быстро производить обработку данных.
Нынешнее время
Примерно с 2013 года началось стремительное развитие машин вычислительного типа шестого поколения. Представлены электронными и оптоэлектронными ЭВМ с работой на основе десятков тысяч микропроцессоров. Они наделены параллелизмом. Способны моделировать архитектуру нейронных биологических систем, благодаря чему возможно успешное распознавание сложных образов.
Сейчас для «крупных» операций в качестве решений используют суперкомпьютеры. Они не предназначаются для стационарного «домашнего» применения. Обладают множеством функций и огромной мощностью. Основная сфера применения – Big Data.
Технологии и IT стремительно развиваются. Неизвестно, какие еще идеи будут реализованы в ближайшее время. Но в эру цифровых технологий разработчики стараются внедрять в свои машины искусственный интеллект.
Тенденции показывают то, что фирмы-производители стараются по сей день совершенствовать рассматриваемые «девайсы». Настоящее время демонстрирует следующее — они больше ориентированы на «рядового пользователя». Наделяются не только красивым интерфейсом, но и обладают неплохими мощностями.
Также вам может быть интересна статья «Компьютер – как все начиналось».
P. S. Интересуют компьютеры и сфера информационных технологий? Обратите внимание на профессиональные курсы Otus!
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Электронно-вычислительная техника
Электронно-вычислительная техника относится к наиболее универсальному виду техники, который даже на уровне современного развития находит применение почти во всех областях научно-технической деятельности человека. [1]
Электронно-вычислительная техника используется при решении тех или иных инженерных задач, результаты которых используются в структуре проектно-сметной документации ( ПСД) на строительство скважин почти в каждой научно-исследовательской и проектной организации Миннефтепрома. [5]
Электронно-вычислительная техника используется в учете в большинстве случаев лишь для механизации наиболее трудоемких процессов: учета продукции, расчетов с поставщиками, покупателями, с автотранспортными организациями, расчетов по зарплате и некоторых других. Применение электронно-вычислительных машин для автоматизации учета в системе материально-технического снабжения открывает большие перспективы в организации машинной обработки учетно-плановых работ, а также в изменении функций, выполняемых учетным персоналом. Появляется возможность широко использовать различные технические устройства сбора и регистрации учетной информации, позволяющие механизировать процесс создания первичного бухгалтерского документа и обеспечивающие непосредственное поступление информации с места ее возникновения в память ЭВМ. Изменяется способ передачи на вычислительную установку по каналам связи. ЭВМ используют более прогрессивные и экономичные машинные носители. Так, на смену перфорационным носителям ( перфокартам, перфолентам) приходят более экономичные магнитные носители ( магнитные ленты, магнитные карты и др.), отличающиеся более плотной записью информации, многократным использованием и большой скоростью ввода информации в ЭВМ. [6]
Использование электронно-вычислительной техники не исключает необходимости расчетов электромагнитов по приближенным формулам, исходя из двух соображений. Во-первых, необходимо иметь исходные варианты оптимального проектирования. Во-вторых, в условиях учебного, особенно курсового проектирования, необходима наглядность при выявлении зависимостей размеров и параметров электромагнитов от физических процессов, происходящих в них. Это облегчается при использовании упрощенных приближенных формул. [7]
Внедрение электронно-вычислительной техники и комплекса технических средств, обеспечивающих автоматизацию отдельных операций, функций и в целом процесса управления, является прогрессивным на данном этапе коммунистического строительства. Автоматизация процесса управления требует определенных капитальных затрат на проектирование, создание и внедрение технических средств, а также текущих эксплуатационных расходов по обслуживанию системы управления. Поэтому при создании автоматизированной системы управления на конкретном предприятии следует выявить необходимость и целесообразность капитальных затрат для проведения данных работ. [8]
Использование электронно-вычислительной техники создает объективные условия для более глубокого и качественного усвоения учебного материала, позволяет значительно ускорить и повысить точность технических расчетов, повышает общую культуру рабочего, позволяет применять более эффективные организационные формы и методы обучения. Однако методика использования электронно-вычислительной техники в средних профтехучилищах еще недостаточно разработана и поэтому методические разработки по этому вопросу очень нужны преподавателям. [9]
Развитие электронно-вычислительной техники предоставляет конструктору дополнительные возможности для обработки инженерно-технической информации. [10]
Использование электронно-вычислительной техники при проектировании объектов и управлении ходом строительства, широкое применение макетов установок и отдельных технологических блоков оборудования упрощает и ускоряет процессы проектирования и строительства, а также производство монтажных и пусконаладочных работ. [12]
Применение электронно-вычислительной техники в аналитической химии должно занять достойное место, как и при изучении других химических дисциплин. [14]
Применение электронно-вычислительной техники непрерывно растет. Это обусловлено повышением требований к качеству и количеству аналитической информации, основанием новых методов анализа, увеличением объема числовых данных, обработка которых по времени превосходит возможности аналитика. [15]