Цифровая вычислительная машина

(ЦВМ), вычислительная машина, преобразующая величины, представленные в виде набора цифр (чисел). Простейшие вычисления, известные с древнейших времён, – это сложение и вычитание. Для выполнения этих вычислений служили абаки и счёты. Эти инструменты не только складывали и вычитали числа, но и хранили результат. Первым пригодным для практического применения устройством считается суммирующая машина, изобретённая в 1642 г. Французским математиком и философом Б. Паскалем. Важнейшим действием в машинах Паскаля был автоматический перенос единицы в следующий, высший разряд (так же, как при обычном сложении десятичных чисел в старший разряд числа переносят десятки, образовавшиеся в результате сложения единиц, сотни – от сложения десятков и т.

Д.). Благодаря этому появилась возможность складывать многозначные числа без вмешательства человека. Этот принцип использовался в течение почти 300 лет (с сер. 17 до нач. 20 в.) при построении арифмометров (приводимых в действие от руки), а позднее и электрических клавишных машин (с приводом от электродвигателя). Первые вычислительные машины выполняли сложение и вычитание, перенос единицы в следующий разряд при сложении (или изъятие единицы при вычитании), сдвиг (перемещение каретки вручную в арифмометрах, автоматически в электрических машинах), умножение (деление) осуществлялось последовательными сложениями (вычитаниями). При этом машина выполняла арифметические операции над числами, человек управлял работой машины, вводил в машину числа, записывал промежуточные и окончательные результаты, искал по таблицам значения различных функций, входящих в расчёт.

При такой организации вычислительного процесса скорость вычислений не превышала 125 операций в час. Значительным событием в развитии вычислительной техники стало создание счётно-перфорационных машин. Эти машины все операции над числами, кроме поиска табличных функций и ввода исходных данных, выполняли сами. Они имели арифметическое устройство, память, устройство ввода (с перфокарт) и вывода данных (на перфокарту либо на бумагу). Арифметические операции выполнялись так же, как и в арифмометрах, посредством механических перемещений, что весьма ограничивало их быстродействие. К 1970-м гг. Счётно-перфорационные машины, как и сохранившиеся до этих пор арифмометры, окончательно вышли из употребления в связи с заменой их электронными ЦВМ.

Все предыдущие ЦВМ работали с десятичной системой счисления. Каждая ЦВМ имела цифровые элементы с 10 устойчивыми состояниями по числу цифр той системы счисления, которая принята в данной ЦВМ. Напр., в арифмометрах такими элементами служили т. Н. Цифровые колёса, принимающие 10 определённых положений (в соответствии с принятой десятичной системой счисления). В электронных ЦВМ предпочтение отдано двоичной системе счисления, в которой имеются лишь две цифры. 0 и 1. Объясняется это тем, что электронные цифровые элементы (и ламповые, и полупроводниковые) наиболее просто реализуются с двумя устойчивыми состояниями. Протекает через них ток – не протекает (1–0). Переход на двоичную систему счисления не только облегчил представление чисел, но и существенно упростил выполнение операций над ними.

Способность вычислительной машины выполнять, помимо арифметических, ещё и логические операции, вывела электронные ЦВМ за пределы их прямого назначения (решение численных задач), ЦВМ стали универсальными преобразователями дискретной информации. В кон. 1960-х гг. Благодаря преимуществам как по быстродействию, так и по универсальности применения электронные ЦВМ заняли доминирующее положение на мировом рынке вычислительных машин. Свыше 95 % всех вычислительных устройств составляли электронные ЦВМ. В результате уже в сер. 1970-х гг. Среди специалистов вычислительной техники, в учебной, научной и научно-популярной литературе утвердился термин ЭВМ (за рубежом – компьютер) как синоним цифровой вычислительной машины..