digitalna raČunala sis - · pdf fileulazne jedinice, koje predstavljaju vezu računala s...

Click here to load reader

Post on 30-Aug-2019

2 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • DIGITALNA RAUNALA SIS

    DIGITALNA RAUNALA, strojevi za obavljanje raunskih operacija s numeriki izraenim veliinama (digit engl. znamenka, brojka, cifra). U takvim numerikim strojevima (rus. ) 3 kako se oni takoer nazivaju, predstavljene su znamenke obino diskretnim fizikalnim stanjima. Digitalna raunala izrauju se u isto mehanikoj, mehaniko-pneumatskoj, meha- niko-elektrikoj i elektriko-elektronikoj izvedbi.

    Digitalna raunala mogu se prema svojoj konstrukciji i namjeni svrstati uglavnom u nekoliko grupa: u raunala za opu upotrebu, raunala za obradu podataka i specijalna raunala prilagoena nekoj odreenoj svrsi. U digitalna raunala idu i obina mehanika stolna raunala.

    Digitalna raunala za opu upotrebu slue kao pomono sredstvo pri naunom, projektantskom i razvojnom radu, prvenstveno za rjeavanje isto matematikih problema, tj. za numeriku analizu. Ona imaju memoriju s pomou koje pamte primljene informacije i izvravaju velikom brzinom, samostalno i bez ovjekova uea, sloene nizove raunskih i logikih (nearitmetikih) radnji na osnovi primljenih instrukcija.

    Raunala za obradu podataka slue za pamenje i obradu podataka. Ona su znatno jednostavnija od raunala za opu upotrebu i nalaze veliku primjenu u proizvodnji, raspodjeli i administraciji (v. Obrada podataka).

    Specijalna raunala konstruirana su za rjeavanje nekog odreenog zadatka, pa je stoga tome prilagoena i njihova izvedba. Pojedine jedinice su im obino jednostavnije, a neke uope ne postoje. Takva raunala vre esto samo jednu ili samo nekoliko operacija, a ponekad se mogu i njihove jedinice prespojiti za izvoenje neke odreene operacije.

    Obini mehaniki ili elektromehaniki stolni raunski strojevi slue za obavljanje 4 osnovnih operacija.

    U ovom lanku obradit e se uglavnom samo digitalno raunalo ope upotrebe, jer ono sadri gotovo sve jedinice koje su sadrane u drugim raunalima. Na neka specijalna raunala osvrnut emo se kratko na kraju lanka.

    Potreba za brim odvijanjem raunskih operacija potakla je ljude ve vrlo rano na konstrukciju pom onih ureaja za raunanje. T zv. abakus (lat. abacus) kojim su se sluili stari Egipani, Grci i Rimljani predstavljao je prvi raunski stroj (si. 1). T o je bila ploa sa 8 utora po kojima su se pom icali kamenii.

    zbrajanje i odbijanje. U nju su se podaci unosili runo s pom ou iljka, a rezultati su izlazili automatski. Prvi raunski stroj koji se prodavao za kom ercijalne svrhe konstruirao je Ch. X . Thom as 1820. Prve ideje i nacrte potpuno automatskog mehanikog digitalnog raunala dao je Ch. Babbage u prvoj polovini X IX st. Taj stroj imao je sve elem ente dananjih digitalnih ureaja, kao tosu pam enje, aritmetika i upravljaka jedinica. Taj analitiki stroj trebalo je da slui rjeavanju bilo kakvog algebarskog problema; zbog ondanjeg stanja tehnike nije mogao biti ostvaren, ali i da nije bilo te zapreke, kao isto mehaniki ureaj ne bi bio mogao uspjeti u tom opsegu.

    Prvim raunskim strojevima vrilo se m noenje i dijeljenje viestrukim zbrajanjem odn. odbijanjem; kasnije su se pojavili i strojevi specijalno konstruirani za m noenje, kao npr. stroj L. Bollea iz 1888.

    Raunski strojevi koji su graeni kasnije predstavljali su prevelike i pre- spore sistem e te ekonomski nisu bili opravdani; stoga nisu ni znaili neki naroiti doprinos razvoju automatske raunske tehnike. God. 1936 obradio je A. M . T uring problem atiku numerikog raunala. T ek 1944 izraen je na Pen- silvanijskom univerzitetu prvi elektroniki raunski ureaj nazvan E N IA C - Otada pa do danas digitalna raunska tehnika razvija se tako brzo da se u tom pogledu njen razvoj m oe usporediti jedino jo s razvojem nuklearne i raketne teh nike, koje su, uostalom, takoer mnogo doprinijele razvoju raunala. N aroit napredak u razvoju digitalnih raunala zabiljeen je poevi od 1958, otkad se u takvim ureajima primjenjuju poluvodiki sastavni dijelovi.

    .7090SA tch

    \ \ \MANIAC ( \ O R D V A d K ^ - n O l- - _____ \

    V ^ AVIDAC \ l

    /] D atam aiic/I

    f.LAC . nvoc a n.f.D aSU c

    / /

    MEG

    SI. 1. Prikaz abakusa iz 1504. Slika prikazuje natjecanje izm eu Pitagore (desno), koji se smatrao izumiteljem raunanja s abakusom, i Boetija (lijevo) za koga se vjerovalo da je uveo raunanje s indijskim (arapskim) brojkama. Sudac je boica

    Aritmetika; pobjeuje Boetije.

    Ovo pom ono raunsko sredstvo ostalo je u upotrebi uz izvjesne izmjene sve do X V III stoljea, a ponegdje ga upotrebljavaju jo i danas. Konstrukcijom raunskih strojeva poeli su se ve u X V II st. baviti m nogi strunjaci, npr. E. Gunter (1620), B. Pascal (1642), G. W . Leibniz (1664). T zv. Pascalina iz 1642, izraena po zamisli Pascala, smatra se prvim mehanikim raunalom za

    Jipzboj karticam a ~~

    SI. 2. Stablo razvoja digitalnih raunala

    SI. 2 prikazuje stablo razvoja raunskih strojeva. Oznake na stablu predstavljaju nazive najpoznatijih raunala u svijetu u poetnom periodu razvoja, digitalnih raunala. M noga od tih raunala danas su zastarjela: brzine kojima su radili znatno su prem aene, naini njihova rada i m nogi ureaji koji su ulazili u njihov sastav danas se vie ne upotrebljavaju (npr. elektrostatike memorije,, ivini zadrni vodovi, sklopovi s elektronkama itd .). esto se u razvoju raunala razlikuju tri generacije: u prvu generaciju idu raunala s elektronkama i klasinim sastavnim dijelovima, u drugu raunala s klasinim tranzistorima, s minijaturnim sastavnim dijelovima i ev. tampanim krugovima, a treu i posljednju generaciju ine digitalna raunala izraena u m ikrotehnici s pom ou integriranih sklopova.

    Razlika izmeu digitalnih i analognih raunala. Digitalna raunala valja razlikovati od analognih (v. Analogno raunalo). Digitalna raunala vre s pomou svojih raunskih jedinica operacije sa znamenkama, a analogna raunala rjeavaju pojedine probleme simulirajui promjenljive veliine odgovarajuim modelima. U analognim raunalima veliine se prikazuju neprekidno, nekom duinom, elektrinim naponom, kutom ili na neki drugi nain; numerika, tj. digitalna raunala, pak, rade diskontinuirano, pomou brojeva koji predstavljaju kvantizirane fizikalne veliine. Na taj se nain izraavaju njima takoer funkcije i varijable kojima se oznaava neko stanje fizikalnih veliina, pozicije mehanikih elemenata itd. Da bi se kontinuirano promjenljivi (analogni) podaci mogli obraditi u digitalnim raunalima, oni se pretvaraju s pomou analogno-digitalnih pretvornika u odgovarajue brojeve, diskontinuirane, diskretne (digitalne) veliine, to se naziva kvantiziranjem. Digitalna raunala mogu dakle da slue i za neposredno promatranje fizikalnih modela.

    Nauni problemi mogu se rjeavati bilo analognim bilo digitalnim raunalima, ali su rjeenja dobivena u jednom i u drugom sluaju po svom obliku i po svojim karakteristikama razliita. Dok e se iz analognog raunala dobiti rezultat u obliku neke funkcije, npr. krivulje na oscilografu, digitalno e raunalo dati ope ili pojedinano rjeenje u obliku brojanih podataka, npr. u obliku neke tablice s brojevima. Tanost digitalnih raunala zavisi od njihovih karakteristika, npr. od broja decimalnih mjesta i od vremena koje se eli potroiti za odreenu operaciju; po pravilu je ta tanost vea od tanosti analognih raunala.

    Kombinacija digitalnih i analognih raunala naziva se hibridnim raunalima. Ta su raunala obraena na kraju ovog lanka.

    Sastav i rad raunala ope primjene. Digitalna raunala imaju zadatak da s brojevima i znakovima koje primaju na svom ulazu obave odreene raunske operacije primjenom odreenih

  • 314 DIGITALNA RAUNALA

    logikih postupaka i da na taj nain dobivene rezultate alju u obliku brojeva i znakova kroz izlaz raunala (si. 3).

    Digitalno je raunalo osposobljeno za izvrenje nekog konkretnog zadatka tek poto mu se preda preko jedne ulazne jedinice odgovarajui program, koji se sastoji od niza pojedinih instrukcija.

    Brojevi i instrukcije RaUnalo

    Rezultati u obliku brojeva

    SI. 3. Shema rada digitalnog raunala

    Instrukcije predstavljaju najmanje upute za rad raunala, a sastoje se od dva dijela: operacioni dio sadri nalog za izvrenje odreene operacije, a adresni dio upuuje raunalo gdje e nai podatke s kojima e operaciju izvriti (,argumente) ili kamo treba da smjesti (uskladiti) rezultat. Program koji se predaje raunalu treba da je kodiran3 tj. napisan u takvom obliku i redoslijedu da ga raunalo moe primiti i registrirati. Postupak sastavljanja kodiranog programa zove se programiranje.

    O programiranju u jeziku raunala govori se ako su instrukcije ispisane u programu tano onako kao to e biti uskladitene u pamenju (memoriji) raunala i kasnije izvrene. U takvom programiranju kodiranje je teko i zamorno, pa se u novije vrijeme prelazi sve vie na automatsko programiranje. Pri njemu raunalo samo uestvuje u sastavljanju konanog programa prema kojemu e izvravati operacije. Raunalu se u tom sluaju predaje samo tzv. izvorni program* tj. prema odgovarajuim propisima oformljen zadatak, npr. u obliku formule. Na osnovu toga onda samo raunalo, uz pomo svog posebnog internog programa (tzv. kompilatora), sastavlja nizove instrukcija za izvrenje pojedinih operacija. Taj niz instrukcija sainjava konani objektivni program, koji se pohranjuje u memoriji raunala i na osnovu kojeg raunalo onda obavlja operacije i gotove rezultate ispisuje na jednoj od svojih izlaznih jedinica.

    Pravila tzv. viih ili programskih jezika, kao to su npr. ALGOL, COBOL, FORTRAN, tano propisuju kako treba pri automatskom programiranju pripremiti i oformiti (kodirati) zadatke. Jasno je da se zadatak smije pri automatskom programiranju kodirati samo na onom jeziku za koji postoji u raunalu interni program (taj se normalno isporuuje zajedno s raunalom).

    Samo izraunavanje rezultata raunalo obavlja na isti nain kad je primijenjeno automatsko programiranje kao kad je program izraen i predat u jeziku raunala. Stoga pri opisu raunala i funkcije njegovih dijelova nee biti potr

View more