Файл: Назначение сфера применения и принципы устройства АВМ, ЦВМ и ГВМ..pdf

Опыт, накопленный в области гибридного аналого-цифрового моделирования, позволил определить путь создания другого типа Г. в. м. Для задач, при решении которых можно ограничиться умеренной точностью вычислений, использование аналоговых подпрограмм в составе программы, выполняемой цифровым автоматом, приводит к значительной экономии машинного времени и снижению требований к объему оперативной памяти. К такому же результату приводит и замена в некоторых специализированных ЦВМ медленно выполняемой чисто цифровой программы умножения обращением к гибридному цифро-аналого-цифровому устр-ву, реализующему операцию умножения. Более существенную экономию времени дает применение аналоговых арифметических блоков, управляемых цифровым способом, в которых выполняются аналоговые операции умножения и сложения. Аналоговое устр-во, оформленное в виде подпрограммы, которое либо вычисляет значения ф-ций либо решает алгебр, или дифф. ур-ния, позволяет отказаться от использования многих команд и от наличия дополнительного цифрового запоминающего устройства с малым циклом обращения.

рисунок 3 ГВМ

Очень эффективным является применение аналоговых подпрограмм при итеративном решении ур-ний в частных производных. Схема возможной гибридной системы для решения двумерных ур-ний в частных производных с нелинейным членом приведена на рис. 1, где ПФП — переключаемый функциональный преобразователь, АЦП и ЦАП — аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. В схеме в качестве аналоговой части взята резисторная сетка Гершгорина, являющаяся моделью ур-ний Лапласа и Пуассона.

рисунок 4 Схема

1. Схема гибридной системы для решения двумерных уравнений в частных производных с нелинейным членом.

2. Схема гибридной вычислительной машины для решения обыкновенных дифференциальных уравнений.

3. Схема обратимого точечного интегратора первого порядка.

4. Схема классификации гибридных вычислительных машин.

Ввод токов в узлы сетки полностью автоматизирован путем присоединения ее через запоминающие источники к управляющему цифровому автомату (ЦА).

Весьма перспективно построение Г. в. м. для решения обыкновенных дифф. ур-ний с краевыми условиями по схеме, приведенной на рис. 2. Использование в ней аналоговой части, построенной на базе обратимых точечных интеграторов, позволяет реализовать краевые условия непосредственно в самих интеграторах. Точечным интегратором  порядка одномерной ф-ции  на отрезке  модель ур-ния , в котором  задаваемая,  получаемая ф-ция, h — шаг дискретизации. Одна из возможных схем обратимого точечного интегратора первого порядка изображена на рис. 3. Обратимым он является потому, что все его полюсы являются равноправными в том смысле, что на каждом из них величины в виде напряжений можно и задавать и получать. В Г. в. м., изображенной на рис. 2, все нелинейные зависимости реализуются в управляющем ЦА. Точечные интеграторы (ТИ) играют в ней роль дискретного квазианалога системы ур-ний  на заданном отрезке . Краевые условия вводятся в схемы интеграторов непосредственно. Роль ЦА сводится к образованию при помощи кодов Q требуемой схемы из интеграторов и к уравновешиванию вычисл. системы так, чтобы точечное изображение вектора  соответствовало решаемой системе дифф. ур-ний (см. Уравновешивания методы).

Классификация Г. в. м. может быть проведена по схеме, приведенной на рис. 4. Существует несколько осн. типов таких машин. Аналоговые машины с цифровым управлением и цифровой логикой способны воспроизводить гораздо более сложные модели по сравнению со стандартными АВМ, сохраняя их положительные качества, в частности, возможность для исследователя активно вмешиваться в процесс поиска решения. На этих машинах могут автоматически выполняться последовательные решения, а результаты, полученные в предыдущих решениях, могут запоминаться и использоваться при выполнении последующих решений. Это дает возможность реализовать итеративный процесс решения, сходящийся к искомому результату, итеративный процесс оптимизации параметров и т. п. Первый удачный пример этого типа гибридизации представляет собой система «HYDAC» фирмы Electronic Associates (США).К машинам такого типа относятся и отечественные Г. в. м. «Аркус» и «Экстрема».

Существуют АВМ с ЦВМ в качестве периферийного оборудования. В таких системах небольшая цифровая машина используется вместе с большой аналоговой системой для решения спец. задач, решить которые было бы трудно или вовсе невозможно с помощью чисто аналоговой аппаратуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Заключение содержит подведение итогов работы, чёткие выводы, анализ степени выполнения поставленных во введении задач.

В заключение можно сделать следующие выводы:

С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение информатики как науки, начало ее истории. Для такой привязки имеется несколько причин. Во-первых, сам термин «информатика» появился благодаря развитию вычислительной техники, и поначалу под ним понималась наука о вычислениях (первые ЭВМ большей частью использовались для проведения числовых расчетов). Во-вторых, выделению информатики в отдельную науку способствовало такое важное свойство современной вычислительной техники, как единая форма представления обрабатываемой и хранимой информации. Вся информация, вне зависимости от ее вида, хранится и обрабатывается на ЭВМ в двоичной форме. Так получилось, что компьютер в одной системе объединил хранение и обработку числовой, текстовой (символьной) и аудиовизуальной (звук, изображение) информации. В этом состояла инициирующая роль вычислительной техники при возникновении и оформлении новой науки.

На сегодняшний день информатика представляет собой комплексную научно-техническую дисциплину. Под этим названием объединен довольно обширный комплекс наук, таких, как кибернетика, системотехника, программирование, моделирование и др. Каждая из них занимается изучением одного из аспектов понятия информатики. Учеными прилагаются интенсивные усилия по сближению наук, составляющих информатику. Однако процесс их сближения идет довольно медленно, и создание единой и всеохватывающей науки об информации представляется делом будущего.