چهارشنبه ۰۴ فروردین ۰۰ | ۱۸:۵۵ ۲۳ بازديد
دستگاه یا مجموعه ای از دستگاه ها برای مکانیزاسیون و اتوماسیون پردازش داده ها (محاسبات).رایانه های مدرن با توجه به روش نمایش داده ها به سه طبقه تقسیم می شوند: جریان الکتریکی ، ولتاژ و غیره) ؛ (2) رایانه های دیجیتال ، که در آنها داده ها به صورت مقادیر گسسته متغیرها (اعداد) با ترکیبی از مقادیر گسسته مقداری مقدار فیزیکی بیان می شوند و (3) رایانه های ترکیبی ، واحدهای مختلفی که داده ها را با یک یا روش دیگر نشان می دهند.
از نظر تاریخی ، دستگاههای محاسبات دیجیتال ابتدا ظاهر شدند - به عنوان مثال ، چرتکه ها و پیش سازهای متعدد آنها. در قرن هفدهم دانشمند فرانسوی B. Pascal و بعداً ریاضیدان آلمانی G. W. von Leibniz اولین رایانه های دیجیتالی را ساختند. اولین رایانه ای که برای استفاده عملی مناسب بود ، دستگاه افزودن توماس دی کلمار (1820) بود. دستگاه افزودن V. T. Odhner ، که بسیار گسترده شد ، در سال 1874 ساخته شد. در اوایل قرن بیستم ، جدول آوران برای انجام کارهای مختلف آماری ، دفترداری و مالی - بانکی ظاهر شدند.
ایده ساخت یک رایانه دیجیتال با اهداف عمومی متعلق به پروفسور سی بابیج از دانشگاه کمبریج است. وی در سال 1833 رایانه ای را طراحی كرد كه ویژگیهای آن نزدیك به دستگاههای مدرن است. این طرح جلوتر از نیازهای روز و امکانات فنی برای تحقق بود.
توسعه نظریه مدارهای رله سوئیچینگ و تجربه استفاده از تجهیزات کارت تلفن و پانچ این امکان را فراهم کرد که در دهه 1930 توسعه یک کامپیوتر با کنترل برنامه انجام شود. در ابتدا از رله های الکترومغناطیسی استفاده شد. اولین دستگاه از این دست ، مارک اول ، در سال 1944 در ایالات متحده ساخته شد. اولین رایانه الکترونیکی دیجیتال ، ENIAC (انتگرال الکترونیکی عددی و رایانه) در سال 1946 ، در ایالات متحده نیز ساخته شد.
در اتحاد جماهیر شوروی ، رایانه دیجیتال الکترونیکی MESM (ماشین حساب الکترونیکی کوچک) در سال 1950 در آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی اوکراین تحت مدیریت آکادمیک S. A. Lebedev ساخته شد. MESM آغاز کار در زمینه ساخت ماشین الکترونیکی ریاضی در اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی بود. در سالهای بعد تعدادی رایانه دیجیتال که از نظر بهره وری و مفهوم فنی متفاوت بودند برای تأمین نیازهای اقتصاد ملی در اتحاد جماهیر شوروی شوروی ساخته شدند (به عنوان مثال BESM ، Strela ، M-20 ، M-220 ، مینسک ، اورال و میر)
اولین دستگاههای با عملکرد مداوم در قرن 16 و 17 ظاهر شدند. این موارد شامل قانون اسلاید و ناموگرام برای محاسبات ناوبری است. در اواسط قرن نوزدهم ، ادغام کننده های مکانیکی بسیار ساده ظاهر شدند. کار بر روی رایانه های آنالوگ به طور قابل توجهی در اوایل قرن 20 توسعه یافت. ماشین آلاتی برای حل معادلات دیفرانسیل ، ماشین های یکپارچه سازی الکترومکانیکی و غیره ساخته شدند. در اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی ، آغاز توسعه کامپیوتر آنالوگ به سال 1927 برمی گردد. این با کار S. A. Gershgorin ، M. V. *******pichev ، I. S. Bruk ، V. S. Luk'ianov و دیگران مرتبط است. در طی سالهای 1950 و 1960 ، انواع مختلفی از رایانه های آنالوگ ساخته شده است که بسیاری از آنها کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند.
توسعه رایانه های الکترونیکی ارتباط نزدیکی با دستاوردهای حوزه الکترونیک دارد. اولین رایانه های الکترونیکی از لوله های خلاuum استفاده می کردند. معمول است که این رایانه ها را ماشین های نسل اول می نامند. توسعه الکترونیک رادیویی نیمه هادی انتقال به سمت طراحی کامپیوترهای نسل دوم و سوم را ممکن کرد. مشخصه های آنها با یک نمودار منطقی پیچیده تر و با نرم افزار ، که یک برنامه ریزی شده برای سخت افزار است ، مشخص می شود. فناوری ساخت رایانه های نسل دوم با فناوری تولید رایانه های نسل اول تفاوت کمی دارد. لوله های خلا با تریودهای نیمه هادی (ترانزیستور) و دیود جایگزین شدند. رایانه های نسل سوم با مدارهای مجتمع ساخته می شوند که حاوی ده ها ترانزیستور ، مقاومت و دیود در یک ماژول هستند. انتقال به تولید رایانه های دارای مدار مجتمع نیازمند بازنگری تقریباً کامل فناوری تولید رایانه های الکترونیکی بود.
تئوری مدل سازی ریاضی مبنای ساخت رایانه های آنالوگ است. با استفاده از تشبیهات در میان پدیده هایی که در ماهیت فیزیکی آنها متفاوت است ، کامپیوتر آنالوگ فرایندهای محاسبه شده را مدل می کند. بخش عمده ای از تجهیزات رایانه ای آنالوگ از عناصر تصمیم گیری خطی و غیر خطی تشکیل شده است. در رایانه های الکترونیکی آنالوگ این تقویت کننده های DC عملیاتی (یکپارچه ، تقویت کننده ، اینورتر) ، واحدهای ضریب ، غیرخطی بودن معمول ، تأخیرها و غیره هستند. برای حل یک مشکل خاص ، واحدهای یک کامپیوتر آنالوگ در ترکیبات لازم بهم پیوسته اند. داده های خروجی رایانه آنالوگ از قرائت روی نمایشگرها در نقاط ترمینال مدار بدست می آید. رایانه آنالوگ با سرعت بالا در کار ، سادگی در ارتباط با شی مورد بررسی ، امکان تغییر آسان پارامترهای مسئله تحت بررسی هم در هنگام آماده سازی و هم در طول فرایند حل ، دقت نسبتاً کم و محدودیت مشخص می شود. دسته ای از مشکلات قابل حل
حل یک مسئله در رایانه های دیجیتال شامل عملکرد متوالی عملیات حسابی روی اعدادی است که با مقادیر نشان دهنده داده های اولیه مطابقت دارند. اعداد معمولاً به صورت یک دروازه جمع شده از پالس های مکانیکی ، پنوماتیک یا الکتریکی نشان داده می شوند و توسط عناصری ثابت می شوند که هر کدام می توانند چندین حالت پایدار را که دقیقاً با یک رقم عدد مطابقت دارند فرض کنند. قبل از حل در رایانه دیجیتال ، این مشکل به یک سری عملیات متوالی ساده تقسیم می شود و ترتیب آنها تعیین می شود - یعنی یک برنامه محاسبات تهیه می شود.
رایانه های دیجیتال با توجه به روش کنترل خود به سه کلاس تقسیم می شوند: آنهایی که دارای کنترل دستی هستند ، آنهایی که دارای برنامه سخت هستند. و انواع عمومی رایانه های دیجیتال با کنترل دستی شامل رایانه های صفحه کلید ، ماشین های افزودن و رایانه های دارای اهرم هستند. کامپیوترهای دیجیتال رومیزی مدرن تقریباً کاملاً با قطعات الکترونیکی تولید می شوند. فرآیند محاسبات به صورت دستی کنترل می شود که نتیجه آن سرعت کم محاسبه است. رایانه دیجیتال با کنترل دستی ابزاری برای مکانیزه کردن عملیات محاسبه است و فقط برای حل مشکلات بسیار ساده با تعداد محدودی محاسبات مناسب است.
رایانه های دیجیتال با برنامه سخت شامل جدول بندی ها ، ماشین های تخصصی با هدف حل طیف محدودی از مشکلات (به عنوان مثال رایانه های روی صفحه) و غیره هستند. در این رایانه ها فرآیند محاسبات به طور خودکار توسط برنامه ای که روی تابلو برق تنظیم شده یا به طور دائم در دستگاه تعبیه شده است ، کنترل می شود. رایانه دیجیتال با یک برنامه قابل تغییر ابزاری برای اتوماسیون جزئی فرآیند محاسبات است و به سرعت با رایانه های دیجیتال عمومی منظور می شود. رایانه های دارای برنامه داخلی در مواردی که به سادگی ، قابلیت اطمینان ، کم هزینه بودن و اندازه و وزن کوچک نیاز دارند ، در درجه اول برای یک بار استفاده (به عنوان مثال در موشک ها) مورد استفاده قرار می گیرند.
رایانه های همه منظوره با کنترل خودکار برنامه ، تصفیه شده ترین وسیله برای خودکار سازی فرآیندهای کار برانگیز فعالیت ذهنی انسان هستند. رایانه های دیجیتال مدرن با کاربرد عمومی یک مجموعه محاسبات اتوماتیک پیچیده هستند که شامل پردازنده ، حافظه دسترسی فوری ، یک یا چند حافظه خارجی با ظرفیت بزرگ و واحدهای ورودی-خروجی داده می شوند. فرآیند محاسبه توسط دستگاه کنترل و برنامه گرم محاسبات واقع در حافظه کامپیوتر کنترل می شود. بارگیری واحدهای خاص ، هماهنگی عملکرد آنها و کنترل توالی حل مشکلات توسط تجهیزات برنامه انجام می شود. به مجموعه برنامه هایی که این و بسیاری دیگر از توابع را تشکیل می دهد ، نرم افزار می گویند. زبانهای الگوریتمی (ALGOL ، FORTRAN ، COBOL و غیره) برای توصیف حل مسئله استفاده می شود. ورودی داده ها و برنامه های اولیه و خروجی نتایج به بهترین شکل برای کاربر با مجموعه دستگاه های ورودی-خروجی که بخشی از رایانه دیجیتال با هدف عمومی هستند ، انجام می شود. داده های اولیه ممکن است به صورت نمودار ، اسناد دیجیتالی و متنی ، تصاویر جسم در حال محاسبه (به عنوان مثال ، نمای کلی ساختمان ، سطح مقطع بال هواپیما و غیره) ، نمایش سمعی و بصری و دیگران.
رایانه های دیجیتال با بهره وری و دقت بالا در نتایج به دست آمده و با الگوریتم جهانی بودن مشخص می شوند ، که نتیجه این واقعیت است که تنظیم مجدد رایانه دیجیتال برای حل یک مشکل جدید فقط شامل تغییر در برنامه محاسبات و داده های اولیه ذخیره شده در حافظه کامپیوتر ، بدون تغییر در طراحی ماشین خود.
سیستم های رایانه ای ترکیبی از رایانه های آنالوگ و دیجیتال متصل به ارگانیک تشکیل شده اند. تبادل داده بین کامپیوترهای آنالوگ و عمل گسسته از طریق مبدل های ویژه انجام می شود. تقسیم توابع بین ماشینها برای یک سیستم ترکیبی معمول است: از کامپیوتر آنالوگ برای تولید مثل فرآیندهای سریع با دقت محدود متغیرها استفاده می شود و از کامپیوتر دیجیتال برای محاسبات با دقت بیشتر و برای پردازش آماری نتایج استفاده می شود. سیستم محاسبات ترکیبی دقت و سرعت بالایی را در خود جای داده است که دستیابی به آنها فقط با استفاده از یکی از رایانه ها دشوارتر است.
از نظر تاریخی ، دستگاههای محاسبات دیجیتال ابتدا ظاهر شدند - به عنوان مثال ، چرتکه ها و پیش سازهای متعدد آنها. در قرن هفدهم دانشمند فرانسوی B. Pascal و بعداً ریاضیدان آلمانی G. W. von Leibniz اولین رایانه های دیجیتالی را ساختند. اولین رایانه ای که برای استفاده عملی مناسب بود ، دستگاه افزودن توماس دی کلمار (1820) بود. دستگاه افزودن V. T. Odhner ، که بسیار گسترده شد ، در سال 1874 ساخته شد. در اوایل قرن بیستم ، جدول آوران برای انجام کارهای مختلف آماری ، دفترداری و مالی - بانکی ظاهر شدند.
ایده ساخت یک رایانه دیجیتال با اهداف عمومی متعلق به پروفسور سی بابیج از دانشگاه کمبریج است. وی در سال 1833 رایانه ای را طراحی كرد كه ویژگیهای آن نزدیك به دستگاههای مدرن است. این طرح جلوتر از نیازهای روز و امکانات فنی برای تحقق بود.
توسعه نظریه مدارهای رله سوئیچینگ و تجربه استفاده از تجهیزات کارت تلفن و پانچ این امکان را فراهم کرد که در دهه 1930 توسعه یک کامپیوتر با کنترل برنامه انجام شود. در ابتدا از رله های الکترومغناطیسی استفاده شد. اولین دستگاه از این دست ، مارک اول ، در سال 1944 در ایالات متحده ساخته شد. اولین رایانه الکترونیکی دیجیتال ، ENIAC (انتگرال الکترونیکی عددی و رایانه) در سال 1946 ، در ایالات متحده نیز ساخته شد.
در اتحاد جماهیر شوروی ، رایانه دیجیتال الکترونیکی MESM (ماشین حساب الکترونیکی کوچک) در سال 1950 در آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی اوکراین تحت مدیریت آکادمیک S. A. Lebedev ساخته شد. MESM آغاز کار در زمینه ساخت ماشین الکترونیکی ریاضی در اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی بود. در سالهای بعد تعدادی رایانه دیجیتال که از نظر بهره وری و مفهوم فنی متفاوت بودند برای تأمین نیازهای اقتصاد ملی در اتحاد جماهیر شوروی شوروی ساخته شدند (به عنوان مثال BESM ، Strela ، M-20 ، M-220 ، مینسک ، اورال و میر)
اولین دستگاههای با عملکرد مداوم در قرن 16 و 17 ظاهر شدند. این موارد شامل قانون اسلاید و ناموگرام برای محاسبات ناوبری است. در اواسط قرن نوزدهم ، ادغام کننده های مکانیکی بسیار ساده ظاهر شدند. کار بر روی رایانه های آنالوگ به طور قابل توجهی در اوایل قرن 20 توسعه یافت. ماشین آلاتی برای حل معادلات دیفرانسیل ، ماشین های یکپارچه سازی الکترومکانیکی و غیره ساخته شدند. در اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی ، آغاز توسعه کامپیوتر آنالوگ به سال 1927 برمی گردد. این با کار S. A. Gershgorin ، M. V. *******pichev ، I. S. Bruk ، V. S. Luk'ianov و دیگران مرتبط است. در طی سالهای 1950 و 1960 ، انواع مختلفی از رایانه های آنالوگ ساخته شده است که بسیاری از آنها کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند.
توسعه رایانه های الکترونیکی ارتباط نزدیکی با دستاوردهای حوزه الکترونیک دارد. اولین رایانه های الکترونیکی از لوله های خلاuum استفاده می کردند. معمول است که این رایانه ها را ماشین های نسل اول می نامند. توسعه الکترونیک رادیویی نیمه هادی انتقال به سمت طراحی کامپیوترهای نسل دوم و سوم را ممکن کرد. مشخصه های آنها با یک نمودار منطقی پیچیده تر و با نرم افزار ، که یک برنامه ریزی شده برای سخت افزار است ، مشخص می شود. فناوری ساخت رایانه های نسل دوم با فناوری تولید رایانه های نسل اول تفاوت کمی دارد. لوله های خلا با تریودهای نیمه هادی (ترانزیستور) و دیود جایگزین شدند. رایانه های نسل سوم با مدارهای مجتمع ساخته می شوند که حاوی ده ها ترانزیستور ، مقاومت و دیود در یک ماژول هستند. انتقال به تولید رایانه های دارای مدار مجتمع نیازمند بازنگری تقریباً کامل فناوری تولید رایانه های الکترونیکی بود.
تئوری مدل سازی ریاضی مبنای ساخت رایانه های آنالوگ است. با استفاده از تشبیهات در میان پدیده هایی که در ماهیت فیزیکی آنها متفاوت است ، کامپیوتر آنالوگ فرایندهای محاسبه شده را مدل می کند. بخش عمده ای از تجهیزات رایانه ای آنالوگ از عناصر تصمیم گیری خطی و غیر خطی تشکیل شده است. در رایانه های الکترونیکی آنالوگ این تقویت کننده های DC عملیاتی (یکپارچه ، تقویت کننده ، اینورتر) ، واحدهای ضریب ، غیرخطی بودن معمول ، تأخیرها و غیره هستند. برای حل یک مشکل خاص ، واحدهای یک کامپیوتر آنالوگ در ترکیبات لازم بهم پیوسته اند. داده های خروجی رایانه آنالوگ از قرائت روی نمایشگرها در نقاط ترمینال مدار بدست می آید. رایانه آنالوگ با سرعت بالا در کار ، سادگی در ارتباط با شی مورد بررسی ، امکان تغییر آسان پارامترهای مسئله تحت بررسی هم در هنگام آماده سازی و هم در طول فرایند حل ، دقت نسبتاً کم و محدودیت مشخص می شود. دسته ای از مشکلات قابل حل
حل یک مسئله در رایانه های دیجیتال شامل عملکرد متوالی عملیات حسابی روی اعدادی است که با مقادیر نشان دهنده داده های اولیه مطابقت دارند. اعداد معمولاً به صورت یک دروازه جمع شده از پالس های مکانیکی ، پنوماتیک یا الکتریکی نشان داده می شوند و توسط عناصری ثابت می شوند که هر کدام می توانند چندین حالت پایدار را که دقیقاً با یک رقم عدد مطابقت دارند فرض کنند. قبل از حل در رایانه دیجیتال ، این مشکل به یک سری عملیات متوالی ساده تقسیم می شود و ترتیب آنها تعیین می شود - یعنی یک برنامه محاسبات تهیه می شود.
رایانه های دیجیتال با توجه به روش کنترل خود به سه کلاس تقسیم می شوند: آنهایی که دارای کنترل دستی هستند ، آنهایی که دارای برنامه سخت هستند. و انواع عمومی رایانه های دیجیتال با کنترل دستی شامل رایانه های صفحه کلید ، ماشین های افزودن و رایانه های دارای اهرم هستند. کامپیوترهای دیجیتال رومیزی مدرن تقریباً کاملاً با قطعات الکترونیکی تولید می شوند. فرآیند محاسبات به صورت دستی کنترل می شود که نتیجه آن سرعت کم محاسبه است. رایانه دیجیتال با کنترل دستی ابزاری برای مکانیزه کردن عملیات محاسبه است و فقط برای حل مشکلات بسیار ساده با تعداد محدودی محاسبات مناسب است.
رایانه های دیجیتال با برنامه سخت شامل جدول بندی ها ، ماشین های تخصصی با هدف حل طیف محدودی از مشکلات (به عنوان مثال رایانه های روی صفحه) و غیره هستند. در این رایانه ها فرآیند محاسبات به طور خودکار توسط برنامه ای که روی تابلو برق تنظیم شده یا به طور دائم در دستگاه تعبیه شده است ، کنترل می شود. رایانه دیجیتال با یک برنامه قابل تغییر ابزاری برای اتوماسیون جزئی فرآیند محاسبات است و به سرعت با رایانه های دیجیتال عمومی منظور می شود. رایانه های دارای برنامه داخلی در مواردی که به سادگی ، قابلیت اطمینان ، کم هزینه بودن و اندازه و وزن کوچک نیاز دارند ، در درجه اول برای یک بار استفاده (به عنوان مثال در موشک ها) مورد استفاده قرار می گیرند.
رایانه های همه منظوره با کنترل خودکار برنامه ، تصفیه شده ترین وسیله برای خودکار سازی فرآیندهای کار برانگیز فعالیت ذهنی انسان هستند. رایانه های دیجیتال مدرن با کاربرد عمومی یک مجموعه محاسبات اتوماتیک پیچیده هستند که شامل پردازنده ، حافظه دسترسی فوری ، یک یا چند حافظه خارجی با ظرفیت بزرگ و واحدهای ورودی-خروجی داده می شوند. فرآیند محاسبه توسط دستگاه کنترل و برنامه گرم محاسبات واقع در حافظه کامپیوتر کنترل می شود. بارگیری واحدهای خاص ، هماهنگی عملکرد آنها و کنترل توالی حل مشکلات توسط تجهیزات برنامه انجام می شود. به مجموعه برنامه هایی که این و بسیاری دیگر از توابع را تشکیل می دهد ، نرم افزار می گویند. زبانهای الگوریتمی (ALGOL ، FORTRAN ، COBOL و غیره) برای توصیف حل مسئله استفاده می شود. ورودی داده ها و برنامه های اولیه و خروجی نتایج به بهترین شکل برای کاربر با مجموعه دستگاه های ورودی-خروجی که بخشی از رایانه دیجیتال با هدف عمومی هستند ، انجام می شود. داده های اولیه ممکن است به صورت نمودار ، اسناد دیجیتالی و متنی ، تصاویر جسم در حال محاسبه (به عنوان مثال ، نمای کلی ساختمان ، سطح مقطع بال هواپیما و غیره) ، نمایش سمعی و بصری و دیگران.
رایانه های دیجیتال با بهره وری و دقت بالا در نتایج به دست آمده و با الگوریتم جهانی بودن مشخص می شوند ، که نتیجه این واقعیت است که تنظیم مجدد رایانه دیجیتال برای حل یک مشکل جدید فقط شامل تغییر در برنامه محاسبات و داده های اولیه ذخیره شده در حافظه کامپیوتر ، بدون تغییر در طراحی ماشین خود.
سیستم های رایانه ای ترکیبی از رایانه های آنالوگ و دیجیتال متصل به ارگانیک تشکیل شده اند. تبادل داده بین کامپیوترهای آنالوگ و عمل گسسته از طریق مبدل های ویژه انجام می شود. تقسیم توابع بین ماشینها برای یک سیستم ترکیبی معمول است: از کامپیوتر آنالوگ برای تولید مثل فرآیندهای سریع با دقت محدود متغیرها استفاده می شود و از کامپیوتر دیجیتال برای محاسبات با دقت بیشتر و برای پردازش آماری نتایج استفاده می شود. سیستم محاسبات ترکیبی دقت و سرعت بالایی را در خود جای داده است که دستیابی به آنها فقط با استفاده از یکی از رایانه ها دشوارتر است.
کوالا چه میخورد و از چه خوراکیهایی تغذیه میکند؟