А. В. Петров, В. Е. Алексеев, М. А. Титов, В. И. Суровцев, П. Н. Шкатов Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах М., «Высшая школа», 1974. 299 с. с ил.


Основой современной научно-технической революции является бурное развитие электронной вычислительной техники, широко используемой во всех областях научной, производственной и хозяйственной деятельности. В настоящее время вычислительная техника располагает различными техническими средствами и почти неограниченными возможностями для выполнения работ, связанных с логической обработкой информации и вычислениями Так, без вычислительных машин немыслимо решение трудоемких задач, выбор оптимальных вариантов проектов, рациональной структуры устройств, эффективного использования комплексов машин и систем различного назначения.
Вычислительная машина становится незаменимым инструментом в руках инженера-исследователя, открывает большие возможности в новых разработках. До применения быстродействующих вычислительных машин искусство исследователя заключалось в основном в максимальном упрощении задачи, выявлении и отбрасывании тех факторов, которые не оказывают существенного влияния на изучаемый объект. Расчетная часть при разработке новых образцов техники составляла небольшую долю и сводилась к приближенным решениям. Задача решалась в основном путем проведения эксперимента, что требовало больших затрат труда, времени и материальных средств. В настоящее время искусство исследователя состоит в том, чтобы наиболее полно и точно охарактеризовать изучаемое явление и дать его строгое математическое описание.
Сократить путь от сложных математических уравнений до получения конкретных результатов, ускорить выполнение простейших вычислительных операций и освободить человека от утомительной работы помогает вычислительная машина.
Необходимость в своевременной и качественной обработке всевозможной информации приводит в настоящее время к широкому использованию вычислительных машин для управления процессами и объектами в различных областях промышленности, транспорта, в военном деле. Автоматические и автоматизированные системы управления осуществляют сбор, хранение, передачу и переработку информации, отражающей состояние регулируемых объектов. Информация, выработанная системой, используется для оперативного воздействия на управляемый объект (или процесс) с целью поддержания нужного состояния. Основу подобных систем управления составляют вычислительные машины.
Несколько обособленно следует выделить область использования вычислительных машин для выполнения экономических расчетов, научно обоснованного экономического анализа деятельности промышленных предприятий и различных отраслей народного хозяйства.
Ведение хозяйства при социалистическом способе производства обязывает специалистов учитывать разнообразные факторы (например, затраты труда на различные виды продукции), сравнивать прошлые затраты с настоящими и будущими, оценивать имеющиеся ресурсы и обеспечивать наиболее выгодные условия для развития народного хозяйства. Поэтому использование вычислительных машин для оптимального планирования, расчета всех трудовых затрат, себестоимости выпускаемой продукции и фондов заработной платы, определения расходов основных и вспомогательных материалов и т. д. позволяет улучшать и совершенствовать административно-хозяйственную деятельность производства.
Вычислительные машины в зависимости от того, какими величинами представлена в них информация, делят на аналоговые (АВМ) и цифровые (ЦВМ). Используются и комбинированные аналого-цифровые вычислительные- машины, сочетающие в себе как аналоговый, так и дискретный принцип действия.
АВМ строят из элементов, в которых изменение тока, напряжения или других величин удовлетворяет тем же уравнениям, что и параметры изучаемого на них явления; поэтому их называют аналоговыми, или моделирующими. Исходные данные, вводимые в АВМ, представляют собой непрерывно изменяющиеся во времени значения каких-либо физических величин (напряжений, токов, углов поворота, длин и т. п.). Решение задачи в машине производится параллельно на всех ее элементах, соединенных между собой в соответствии со структурной схемой решаемой задачи. Результаты решения выводятся на экран электронно-лучевой трубки или фиксируются на измерительных приборах (например, вольтметре).
ЦВМ оперируют цифровыми величинами, принимающими ряд отдельных (дискретных) численных значений, представленными в виде электрических импульсов или перепадов напряжений. Процесс решения задачи на такой машине состоит из отдельных последовательных элементарных арифметических операций: сложения, вычитания, умножения, деления (последовательность выполнения операций задается в программе вычислений, заранее составленной). Результаты решения выводятся из машины в виде, удобном для восприятия человеком.
При использовании аналоговой или дискретной машины в той или иной области следует иметь в виду их сравнительную характеристику.
Достоинство АВМ — высокое быстродействие, определяемое длительностью переходных процессов в деталях элементов, простота конструкции, наглядность и простота ввода и вывода данных, возможность эксплуатации машины техническими работниками без большой предварительной подготовки, простота в изменении параметров исследуе-
мой задачи, возможность работы в различных масштабах времени. Высокое быстродействие позволяет использовать АВМ в качестве управляющих машин во многих системах автоматического регулирования, где необходимо получать решения в том масштабе времени, в каком протекают сами управляющие процессы.
Недостаток АВМ — невысокая точность получаемых результатов решения (0,5—10%) и узкоспециализированность (предназначены в основном для решения линейных и нелинейных систем дифференциальных уравнений различного порядка).
Достоинство ЦВМ — универсальность (на них может быть решена практически любая задача, если разработан численный метод решения); большая точность вычислений, зависящая от величины разрядной сетки машины.
Элементарные операции ЦВМ выполняют со скоростью, достигающей сотен тысяч и даже миллионов операций в секунду, что обеспечивается высоким быстродействием элементов и совмещением во времени многих вспомогательных операций.
Недостаток ЦВМ — довольно трудоемкий и длительный процесс подготовки задачи для решения.
Возможности ЦВМ определяются уровнем развития теории и техники программирования, а также быстродействием процессора и емкостью памяти машины. При наличии современных высокопроизводительных вычислительных средств проблема их рационального использования может быть решена только подготовкой квалифицированных программистов.
В основу книги положены лекции, читаемые на протяжении многих лет авторами на кафедре «Электронные вычислительные машины МВТУ им. Баумана.
Материал в учебнике представлен таким образом, что может быть хорошо усвоен при различном количестве часов, отводимых в учебных планах на изучение курса «Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах». Изложение некоторых разделов, в частности алгоритмических языков и припципов устройства некоторых современных ЦВМ, предполагает наличие особенностей преподавания этого курса в различных вузах.
Авторы признательны и благодарны коллективу кафедры «Вычислительная техника» Ленинградского института точной механики и оптики и докт. техн. наук, проф. В. И. Дракину за ценные указания, сделанные в процессе рецензирования данного учебника. - Все замечания по книге просим направлять по адресу: Москва, Неглинная ил., 29114 , издательство «Высшая школа».