Обчислювальна машина, пристрій або сукупність пристроїв, призначених для механізації і автоматизації процесу обробки інформації (обчислень).
Сучасні Ст м. за способом представлення інформації підрозділяються на 3 класи: а) аналогові обчислювальні машини (АВМ), в яких інформація представлена у вигляді безперервний змінних, що змінюються, виражених фізичними величинами (кут повороту валу, сила електричного струму, напруга і т.д.); би) цифрові обчислювальні машини (ЦВМ), в яких інформація представлена у вигляді дискретних значень змінних (чисел), виражених комбінацією дискретних значень якої-небудь фізичної величини; у) гібридні обчислювальні системи, в різних вузлах яких інформація представлена тим або іншим способом.
Історично першими з'явилися цифрові обчислювальні пристрої, наприклад рахівниці і їх багаточисельні попередники (див. Обчислювальна техніка ). У 17 ст французьким ученим Би. Паськалем, а пізніше німецьким математиком Г. В. Лейбніцем були побудовані перші ЦВМ(цифрова обчислювальна машина). Першим придатним для практичного вживання Ст м. став арифмометр Томаса де Кольмара (1820). У 1874 був створений що набув широкого поширення арифмометр Ст Т. Однера. На початку 20 ст з'явилися рахунково-аналітичні машини для виконання різних статистичних, бухгалтерських і фінансово-банківських операцій.
Ідея створення універсальної ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) належить професорові Кембріджського університету Ч. Беббіджу. Він розробив проект (1833) Ст м., по своєму пристрою близькою до сучасної. Проект випереджав запити часу і технічні можливості реалізації.
Розвиток теорії релейно-контактних схем, а також досвід експлуатації телефонної апаратури і рахунково-перфораційних машин дозволили в 30-х рр. 20 ст приступити до розробки Ст м. з програмним управлінням спочатку на електромагнітних реле. Перша така машина «МАРК-1» була побудована в США в 1944. Перша електронна ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) «ЕНІАК» (електронний цифровий інтегратор і обчислювач) була побудована також в США в 1946.
В Радянському Союзі електронна ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) «МЕСМ» (мала електронна рахункова машина) була розроблена в 1950 під керівництвом академіка С. А. Лебедева в АН(Академія наук) УРСР. «МЕСМ» поклала початок роботам в області математичного електронного машинобудування в СРСР. У подальші роки в СРСР створений ряд різних по продуктивності і технічному вирішенню ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) для задоволення потреб народного господарства (БЕСМ, «Стріла», М-20, М-220, «Мінськ», «Урал», «Світ» і ін.).
Перші пристрої безперервної дії з'явилися в 16—17 вв.(століття) До них відносяться логарифмічна лінійка і номограми для розрахунків, пов'язаних з навігацією. У середині 19 ст з'явилися прості механічні інтегратори. Значний розвиток роботи по АВМ отримали на рубежі 19 і 20 вв.(століття) Були розроблені машини для вирішення диференціальних рівнянь, електромеханічна інтегруюча машина і ін. У СРСР початок розробки АВМ відноситься до 1927 і пов'язане з роботами С. А. Гершгоріна, М. Ст Кирпічева, І. С. Брука, В. С. Лукьянова і ін. У 50—60-х рр. було створено декілька типів АВМ, багато хто з яких знайшов широке вживання.
Розвиток електронних Ст м. (ЕОМ) тісно пов'язаний з досягненнями в області електронної техніки. Перші ЕОМ(електронна обчислювальна машина) створювалися на вакуумних радіоприладах; ці Ст м. прийнято називати машинами першого покоління. Розвиток напівпровідникової радіоелектроніки дозволив перейти до конструювання Ст м. другого і третього покоління; для них характерне ускладнення логічної схеми і наявність програмного забезпечення, що є програмним продовженням апаратної частини Ст м. Технологія виготовлення Ст м. другого покоління мало відрізнялася від технології виготовлення Ст м. першого покоління: на зміну вакуумним радіолампам прийшли напівпровідникові тріод-пентоди (транзистори) і діоди. Ст м. третього покоління виконуються на інтегральних схемах, транзисторів, що містять в одному модулі десятки, резисторів і діодів. Перехід до виробництва Ст м. на інтегральних схемах зажадав того, що майже повного передивляється технології виробництва ЕОМ(електронна обчислювальна машина).
Основою для побудови аналогових обчислювальних машин є теорія математичного моделювання . Використовуючи аналогії між різними по фізичній природі явищами, в АВМ моделюють процеси, що розраховуються. Велику частину устаткування АВМ складають лінійні і нелінійні вирішальні елементи. У електронних АВМ — це операційні підсилювачі постійного струму (інтегратор, підсилювач, інвертор), блоки коефіцієнтів, типових нелінейностей, запізнювання і т.д. Для вирішення конкретного завдання блоки АВМ сполучають між собою в необхідних комбінаціях. Вихідні дані на АВМ отримують за свідченнями індикаторів у вузлових точках схеми. АВМ характеризується високою швидкодією, простотою сполучення з досліджуваним об'єктом можливістю легкої зміни параметрів досліджуваного завдання як при її підготовці, так і в процесі рішення, порівняно невисокою точністю і обмеженістю класу вирішуваних завдань.
Рішення задачі на цифрових обчислювальних машинах полягає в послідовному виконанні арифметичних операцій над числами, відповідними величинам, що представляють вихідні дані. Числа представляються зазвичай у вигляді сукупності механічних, пневматичних або електричних імпульсів і фіксуються елементами, кожен з яких може приймати ряд стійких станів, строго відповідних певній цифрі числа. Перед рішенням на ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) завдання розчленовується на ряд послідовних простих операцій і встановлюється їх черговість, тобто складається програма обчислень.
За способом управління цифрові Ст м. підрозділяються на 3 класи: з ручним управлінням, з жорсткою програмою і універсальні. До ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) з ручним управлінням відносяться настольниє клавішні обчислювальні машини, арифмометри, Ст важелів м. і ін. Сучасні настільні ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) виготовляються майже повністю на електронних елементах, Управління обчислювальним процесом здійснюється уручну, що визначає низьку швидкість обчислень. ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) з ручним управлінням є засобом механізації розрахункових робіт і придатні для вирішення лише простих завдань з обмеженим об'ємом обчислень.
ЦВМ з жорсткою програмою. До них відносяться табулятори, спеціалізовані машини, орієнтовані на вирішення вузького круга завдань, наприклад бортові обчислювачі і т.п. У цих Ст м. управління обчислювальним процесом здійснюється автоматично програмою, що набирає на комутаційній дошці або постійно закладеної в конструкцію машини. ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) з комутованою програмою є засобом часткової автоматизації обчислювального процесу і швидко витісняються універсальними ЦВМ(цифрова обчислювальна машина). Ст м. з програмою, закладеною в конструкції, застосовуються в тих випадках, коли потрібні простота, надійність, низька вартість малі габарити і маса, головним чином в умовах разової дії (наприклад, на ракетах).
Універсальні ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) з автоматичним програмним управлінням — найбільш досконалий засіб автоматизації трудомістких процесів розумової діяльності людини. Сучасна універсальна ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) є складним автоматизованим обчислювальним комплексом, до складу якого входять процесор, оперативний пристрій, що запам'ятовує, одне або декілька зовнішніх пристроїв великої ємкості, що запам'ятовують, пристрою введення — виведення інформації і ін. Управління обчислювальним процесом здійснюється пристроєм управління і програмою обчислень, розміщуваною в пам'яті ЕОМ(електронна обчислювальна машина). Завантаження окремих пристроїв, координація їх роботи, управління послідовністю вирішення завдань здійснюються програмними засобами. Комплекс програм, що виконують ці і ряд інших функцій, називається математичним забезпеченням . Для опису рішення задачі використовуються алгоритмічні мови алгол, фортран, кобол і ін. (див. Мова програмування ). Введення вихідних даних, програм і виведення результатів у вигляді, найбільш зручному для споживача, здійснюються комплексом пристроїв введення — виводу, що входять до складу універсальної ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) (див. Введення даних, Виведення даних ). Вихідні дані можуть задаватися у вигляді графіків, цифрової і текстової документації, зображення об'єкту, що розраховується (наприклад, загальний вигляд будівлі, профіль крила літака і т.д.), светозвукової індикації і пр.
ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) характеризуються високою продуктивністю, точністю отримуваних результатів і алгоритмічною універсальністю, обумовленою тим, що перебудова ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) на рішення нової задачі полягає лише в заміні програми обчислень і вихідних даних, що зберігаються в пам'яті Ст м., без зміни конструкції самої машини.
Гібридні обчислювальні системи складаються з органічно зв'язаних між собою АВМ і ЦВМ(цифрова обчислювальна машина). Обмін інформацією між Ст м. безперервної і дискретної дії здійснюється через спеціальні перетворювачі. Для комбінованої системи типове розділення функцій між машинами: АВМ використовується для відтворення швидко протікаючих процесів з обмеженою точністю змінних величин, а ЦВМ(цифрова обчислювальна машина) — для обчислень з вищою точністю і для статистичної обробки результатів. У гібридній обчислювальній системі поєднуються висока точність і швидкодія, які складніше отримувати за допомогою лише одній із Ст м.
