2.1. Формы представления информации

Для получения исходных данных решаемой задачи, алгоритме ее решения и выдачи результатов вычислений вычислительная машина использует изменение какой-либо физической величины.

В большинстве случаев в качестве носителя информации используется изменение напряжения постоянного тока. Применимы две формы представления численного значения переменной, например, X:

1. в виде одного сигнала – напряжения постоянного тока, которое сравнимо с величиной X. Например, приХ= 1845 единиц на вход вычислительного устройства можно подать напряжение 1,845 В (масштаб представления 0,001 В/ед.) или 9,225 В (масштаб представления 0,005 В/ед.);

2. в виде нескольких сигналов – нескольких напряжений постоянного тока, которые, например, сравнимы с числом единиц в X, числом десятков вX, числом сотен вXи т. д.

Первая форма представления информации называется аналоговойилинепрерывной. Величины, представленные в такой форме, могут принимать любые значения в каком-то диапазоне. Они могут быть сколь угодно близки друг к другу, но все-таки, хотя бы в принципе, различимы. Характерная особенность таких величин отсутствие разрывов между значениями, которые может принимать данная аналоговая величина.

Вторая форма представления информации называется цифровойилидискретной. Такие величины принимают вполне определенные значения. В отличие от непрерывной величины количество значений дискретной величины всегда будет конечным.

Использование аналоговой формы представления требует меньшее число устройств. Устройства для обработки непрерывных сигналов могут интегрировать сигнал, выполнять любое его функциональное преобразование, имеют высокое быстродействие. Однако весьма сложной оказывается техническая реализация устройств логической обработки непрерывных сигналов и их длительного хранения. Поэтому подобная форма представления в основном используется в аналоговых вычислительных машинах (АВМ), которые предназначены для решения задач, описываемых системами дифференциальных уравнений: исследования поведения подвижных объектов (машин, роботов, судов, летательных аппаратов); моделирования ядерных реакторов, гидротехнических сооружений, газовых сетей, электромагнитных полей и биологических систем; решения задач параметрической оптимизации и оптимального управления. На АВМ строились, например, системы управления процессами переработки нефти и выплавки стали.

Аналоговые вычислительные машины не могут решать задачи, связанные с хранением и обработкой больших объемов информации, которые легко решаются при использовании цифровой формы представления информации, реализуемой цифровыми электронными вычислительными машинами (ЭВМ).