Глава XIV. ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Математические методы широко используются в науке и технике, однако решение многих важных задач связано с таким большим объемом вычислений, что при обычном ручном счете при помощи арифмометров эти задачи оказывались практически неразрешимыми. Появление электронных вычислительных машин, позволяющих производить вычисления с невиданной ранее скоростью, совершило переворот в применении математики для решения важнейших проблем физики, механики, астрономии, химии и т. п.
Современные универсальные электронные вычислительные машины совершают тысячи и даже десятки тысяч арифметических и логических действий в одну секунду и заменяют труд десятков и сотен тысяч вычислителей. Такая скорость вычислений позволяет рассчитать, например, траекторию полета снаряда быстрее, чем летит сам снаряд.
Помимо высокой скорости исполнения арифметических и логических действий, универсальные электронные счетные машины дают возможность решать разнообразнейшие задачи на одной и той же машине. Эти машины являются качественно новым средством, позволяющим, помимо громадного увеличения производительности труда, решать такие проблемы и задачи, которые ранее считались недоступными.
Во многих случаях расчеты необходимо производить быстро, чтобы полученные результаты имели практическую ценность. Это особенно наглядно видно на примере предсказания погоды на следующий день. При ручном счете вычисления, связанные с надежным суточным прогнозом погоды, могут потребовать нескольких суток. Естественно, что при такой скорости расчетов результаты теряют практическую ценность. Применение электронных вычислительных машин для этой цели позволит полностью и своевременно решать эту задачу.
Быстродействующая электронная счетная машина.
Примером таких машин может служить быстродействующая электронная счетная машина (БЭСМ), разработанная в Институте точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР (рис. 1). За одну секунду машина совершает в среднем 8—10 тыс. арифметических действий. Нельзя не вспомнить,
что опытный вычислитель при помощи арифмометра может выполнить за смену лишь около 2 тыс. арифметических действий. Таким образом, за несколько часов на машине выполняются вычисления, которые опытный работник не сможет сделать за всю свою жизнь. Одна такая машина заменяет колоссальную армию вычислителей, состоящую из нескольких десятков тысяч человек. Только для их размещения понадобилось бы помещение в сотни тысяч квадратных метров.
Рис. 1. Общий вид электронной машины БЭСМ.
На этой электронной машине за время ее эксплуатации решено много задач из различных областей науки и техники. В результате страна получила экономию, исчисляемую сотнями миллионов рублей. Приведем несколько примеров.
Для международного астрономического календаря за несколько дней были подсчитаны, орбиты движения около семисот малых планет солнечной системы с учетом воздействия на них Юпитера и Сатурна. На десять лет вперед определены их координаты, точно высчитано, где они будут находиться через каждые сорок дней. Ранее такие расчеты требовали многих месяцев работы большого вычислительного бюро.
При составлении карт по данным геодезической съемки местности приходится решать систему алгебраических уравнений с большим числом неизвестных. Задачи с 800 уравнениями, требовавшие выполнения до 250 млн. арифметических действий, решались на электронной машине менее чем за двадцать часов.
На ней же подсчитаны таблицы для определения форм контуров наиболее крутых неосыпающихся откосов каналов, что даст большую экономию материальных средств и времени в гидротехническом строительстве. Прежние попытки решить эту задачу хотя бы для одного варианта при работе 15 вычислителей в течение нескольких месяцев не увенчались успехом. На электронной машине подсчеты для десяти вариантов заняли менее трех часов.
Рис. 2. Образец перевода.
На машине можно быстро перепробовать многие варианты решения той или иной задачи и выбрать наиболее подходящий. Это позволяет определить, например, наивыгоднейшую механическую конструкцию моста, найти наилучшую форму крыла самолета, сопла реактивного двигателя, лопаток турбин и т. п.
Практически неограниченная точность расчетов позволяет быстро вычислять на электронных счетных машинах всевозможные таблицы для нужд науки и техники. Чтобы вычислить на БЭСМ таблицы, содержащие 50 тыс. значений интегралов Френеля, потребовался всего один час.
