Основы информатики и вычислительной техники: Учебно-практическое пособие, страница 33

 

Схема моделирования позволяет выяснить влияние различных параметров системы на ее свойства (переходной процесс). Например, по изменению напряжения на выходе блока 2 можно судить о характере движения системы при различных значениях и Cп после ее отклонения от равновесного состояния на величину начального условия Х(0) и выбрать соответствующие параметры и Cп. (рис.2.4).

 

         АВМ имеют ограниченную точность решения, которая зависит от типа и числа решающих элементов, занятых в схеме моделирования. Поэтому АВМ используются для моделирования технических объектов, имеющих определенные допуска на изготовление, где высокая точность решения не обязательна.

Цифровые вычислительные машины принципиально отличаются от аналоговых. В отличие от АВМ в ЦВМ машинной переменной является не модель самой физической величины, а модель ее дискретного числового эквивалента, характеризуемого количеством разрядов. В связи с этим ЦВМ, в отличие от АВМ, могут выполнять преобразования с любой заданной точностью, определяемой числом разрядов и шагом дискретизации. В отличие от аналоговых цифровые преобразования выполняются последовательно, т.е. операция за операцией. Отсюда следует, что быстродействие ЦВМ, хотя и очень высокое, принципиально ограничено. В то же время выполнение операций последовательно позволяет их автоматизировать, и для этого заранее составляется программа последовательности вычислений и ввода/вывода. Наконец, в отличие от АВМ, ЦВМ являются универсальными, так как используют численные методы, позволяющие свести решение разнообразных задач к выполнению простейших арифметических и логических действий, которые ЦВМ и могут выполнять с высокой скоростью и большой точностью. Так, например, задача вычисления определенного интеграла, т.е. площади подынтегральной функции (рис.2.5) на ЦВМ может быть сведена, в простейшем случае - методом прямоугольников, к стандартной задаче вычисления суммы чисел, т.е.

 

         Заканчивая сравнение аналоговых и цифровых вычислительных машин следует указать на существование класса комбинированных (гибридных) вычислительных машин, состоящих из АВМ, ЦВМ и преобразователей аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогового (ЦАП). При этом аналоговая часть используется обычно для моделирования объекта, а цифровая – для решения уравнений движения объекта, т.е. там где требуется высокая точность решения.

Основу современных цифровых вычислительных машин (компьютеров) образует аппаратура (Hardware), построенная в основном с использованием электронных и электромеханических устройств. Принцип действия компьютеров состоит  в выполнении программ (Software) – четко определенных последовательностей команд, т.е. последовательностей арифметических и логических операций.

         Разнообразие современных компьютеров очень велико, но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие основные устройства: запоминающее устройство (ЗУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), устройство ввода и устройство вывода результатов. Эти устройства соединены каналами связи (рис. 2.6). Двойными стрелками показано движение информации, простыми стрелками – передача управляющих сигналов.