Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Магнитная запись импульсов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 [ 155 ] 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

Деление в ЭЦМ сводится к последовательному вычитанию делителя со сдвигом разрядов.

Таким образом, все арифметические действия сводятся к сложению кодов чисел (прямых или дополнительных).

Для решения более сложных математических задач, включающих такие действия, как извлечение корня, определение тригонометрических величин, дифференцирование, интегрирование и т. п., пользуются методами приближенных вычислений, позволяющих заменить сложную математическую операцию выполнением обычных арифметических действий Так, например, известна следующая

зависимость: sin х = х-- .

22-3. ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫПОЛНЕНИЯ АРИФМЕТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА ЭЦМ

Использование двоичной системы счисления в ЭЦМ и возможность замены всех арифметических операций сложением прямых или дополнительных кодов и осуществлением сдвигов позволяют представить все операции в машине с помощью простых логических операций, реализуемых электронными логическими схемами.

Рассматривая правило сложения в двоичной системе счисления:

0 + 0 = 0

1 + 0=1 0+1=1

1 + 1 = 0+ единица переноса, можно заключить следующее:

1) едини а переноса появляется только в том случае, если И первое И торое слагаемые равны единице;

2) нуль в результате сложения получается в двух случаях:

а) если И первое И второе слагаемые равны нулю И НЕТ единицы переноса; б) если И первое И второе слагаемые равны единице И есть единица переноса;

3) единица в результате сложения получается в случае, если ИЛИ первое, ИЛИ второе слагаемое равно единице И нет единицы переноса.

Результат приведенных логических рассуждений состоит в появлении двух событий: образовании результата сложения и образовании единицы переноса. Каждое из этих событий характеризуется двумя признаками: или оно произошло, или оно не произошло. То же самое относится и к исходным событиям; наличию или отсутствию единицы в слагаемых.

Все варианты сложения получены путем логической связи исходных событий между собой словами И , ИЛИ . НЕ . Эти слова означают трн основных логических операции:

1) операция логического сложения ИЛИ означает, что некоторое событие (в нашем случае появление единицы) имеет место в случае наличия любого ИЛИ всех исходных событий;

2) операция логического умножения И означает, что некоторое событие имеет место в случае наличия одновременно всех исходных событий;

3) операция отрицания НЕ означает, что некоторое событие имеет место только в случае отсутствия другого события.

В ЭЦМ наличию или отсутствию события соответствует наличие или отсутствие электрического сигнала, а выполнение логических операций достигается с помощью трех основных логических схем:

1) схемы несовпадений (логическая схема ИЛИ ), дающей иа выходе сигнал при наличии одного ИЛИ нескольких сигналов на входах;

2) схемы совпадений (логическая схема И ), дающей сигнал на выходе при одновременном наличии сигналов на всех входах;

3) схемы отрицания (логическая схема НЕ ), дающей сигнал на выходе при отсутствии сигнала на входе.

Сложение электрических сигналов, соответствующих цифрам 1 и О в двоичной системе счисления, может быть выполнено с помощью комбинации трех основных логических схем, носящей название одноразрядного двоичного сумматора (рис. 22-2).

И

Перенос^

ИЛИ

И

Сумма

Рис. 22-2.

Эта приближенная формула дает погрешность не более 0%, если X меняется от -83,6° до +83,5°.

Для образования единицы переноса используется схема И , дающая сигнал на выходе в случае равенствг единице обоих слагаемых.

Для получения суммы используется вторая схема И -на выходе которой получается сигнал единицы, когда одно из слагаемых равно единице (на выходе схемы ИЛИ: есть сигнал) и нет переноса (на выходе схемы НЕ есп сигнал). Во всех остальных случаях на обоих выхода: сигнал отсутствует.

Для правильной работы схемы сумматора сигналг на оба входа дол>кны подаваться одновременно, что яв ляется некоторым недостатком. Этого недостатка лишенв сумматоры, в которых вместо элементарных логически, элементов используются электронные реле (триггеры)

Реализация в ЭЦМ более сложных логических опера ций выполняется аналогичным образом.

22-4. СОСТАВ ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ МАШИНЫ И ПРИНЦИП ЕЕ РАБОТЫ

Каждая ЭЦМ содержит следующие основные устрой ства (рис. 22-3):

1. Устройство ввода (УВ) исходных даь ных и программы вычислений, предназначенное для вво^ в машину кодов чисел, участвующих в счете и кодов комащ Предварительно все коды наносятся в виде отверсти (пробивок) на перфокартах или перфоленте и при пр хождении через устройство ввода фотоэлектрическим сп собом превращаются в последовательность импульса

2. Оперативное запоминающее ус р о й с т в о (ОЗУ), предназначенное для хранения исхо; ных данных, программы вычислений и промежуточны результатов счета. Перед началом счета исходные даннь и программа заносятся в оперативное запоминающее ус ройство через устройство ввода. Оперативное запоминаь щее устройство должно обладать способностью быст! воспринимать и выдавать информацию, что в значигельнс степени определяет общее быстродействие машины. В к честве элементов памяти используются электронио-л>ч1 вые трубки, линии задержки, ферритовые кольца и рея (в машинах малой скорости) - магнитные барабаш



§ 22-4]

Состав электронной цифровой машины

Емкость оперативного запоминающего устройства составляет I-4 тыс. чисел.

3. Арифметическое устройство (АУ), предназначенное для выполнения арифметических операций над числами и командами. Основной элемент арифметического устройства - электронный сумматор, включающий триггерные ячейки. Арифметические устройства современных ЭЦМ могут выполнять до ста тысяч арифметических операций в секунду.

4. Устройство вывода результатов (УВР), предназначенное для регистрации результатов счета. Обычно представляет собой электромеханическое или фотоэлектрическое печатающее устройство, преобразующее электрические коды чисел в печатные знаки. Скорость печати доходит до 20 чисел в секунду.

Например, команда

А

В

С

означает: сложить число, находящееся в ячейке А, с числом в ячейке В и направить результат в ячейку С.

Одноадресная команда содержит две части: код операции и адрес второго числа. При этом первое число предварительно запоминается в специальном запоминающем устройстве (регистре), входящем в состав арифметического устройства машины.

Например, команда

В

Программа устройстео

и исходные данные

Внешнее запоминающее устройство

Оперативное запоминающее устройства

Арифметическое устройство

Устройство управления

Устройствп вывода

Рис. 22-3. Блок-схема ЭЦК.

5. Внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), предназначенное для хранения большого объема числового материала, который в процессе счета по частям вводится в оперативное запоминающее устройство или поступает из него. Внешние запоминающие устройства строятся на принципах магнитной записи с использованием магнитных лент и магнитных барабанов. Их емкость может достигать нескольких сотен тысяч чисел.

6. Устройство управления (УУ), предназначенное для управления работой всех устройств машины в процессе счета в соответствии с программой. Оно состоит из большого количества электронных логических схем, связанных между собой.

Решение задачи на ЭЦ.М производится по определенной программе, составленной заранее на основании алгоритма решаемой задачи.

Программа вычислений - последовательность команд, полностью описывающая процесс вычислений.

Каждая команда содержит указания о том, какое действие необходимо выполнить, над какими числами и куда следует направить результат.

Команда выполняется в течение рабочего цикла машины, длительность которого может быть постоянной или переменкой (в зависимости от выполняемой операции).

Все исходные числа и команды перед началом решения заносятся в ячейки оперативного запоминающего устройства. Каждой ячейке присваивается свой порядковый номер (адрес). Операции в ЭЦМ также представляются в виде чисел (числовых кодов).

В большинстве существующих ЭЦ]Н используются трехадресные или одноадресные команды.

Трехадресная команда содержит четыре части: .код операции, адрес первого числа, адрес второго числа и адрес ячейки ОЗУ, куда нужно направить результат.

означает: сложить число, находящееся в регистре АУ, с числом в ячейке В и результат записать в регистре АУ. Для-помещения результата в ячейку ОЗУ необходимо использовать специальную команду посылка в ОЗУ .

В конструктивном отношении одноадресные машины проще трехадресных. Результаты но программы для них имеют больший вычислений объем.

Последовательность работы отдельных устройств ЭЦМ в процессе решения задачи при трехадресных кома1щах состоит в следующем.

Программа решения задачи и исходный числовой материал, представленные в форме цифрового кода предварительно пробиваются на перфокартах или перфоленте и через устройство ввода заносятся в ячейки ОЗУ, часть которых отводится для команд, а часть для чисел. После этого весь процесс счета происходит автоматически. По сигналу устройства управления (УУ) первая команда извлекается из ОЗУ и поступает в' дешифратор команд УУ. В результате расшифровки кода операции УУ вырабатывает группу сигналов (признаков), характерных для каждой .операции. Сигналы признаков поступают на арифметическое устройство (АУ) и настраивают отдельные узлы его на выполнение той операции, в результате расшифровки кода которой образовалась данная группа признаков.

Сигналы, относящиеся к адресной части команды, воздействуют через УУ на ОЗУ таким образом, что сначала из ОЗУ вызывается в АУ число по первому, а затем - по второму адресу.

АУ исполняет заданную операцию над числами. К моменту окончания операции УУ подготавливает соответствующие цепи машины для записи результата операции из АУ в ячейку ОЗУ, указанную по третьему адресу.

Таким образом, в течение рабочего цикла машины УУ осуществляет синхронизацию работы отдельных узлов и устройств машины так, чтобы обмен информацией межд ними происходил во вполне определенной последовательности.

Количество команд, уже выполненных машиной, фиксируется счетчиком команд, расположенным в УУ. Число, накопившееся в счетчике, указывает номер ячейки ОЗУ, из которой вызывается следующая команда (если команды выполняются последовательно). Если программой предусмотрено изменение порядка выполнения команд, то для этого предусматривается специальная команда, по которой содержимое счетчика изменяется таким образом, чтобы в следующем такте из ОЗУ бьша вызвана соответствующая команда.



При необходимости результаты выполнения отдельных операций выводятся из машины через устройство вывода и печатаются.

Вычислительные возможности ЭЦМ в значительной степени определяются емкостью (количеством ячеек) ОЗУ Обычно она не превышает 2-4 тыс. ячеек.

Если объем вычислений таков, что емкость ОЗУ ока-зьшается недостаточной, то программа и ресь числовой материал записываются во внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), откуда они в процессе решения переписываются по частям в ОЗУ Емкость ВЗУ достигает десятков и сотен тысяч чисел. В качестве носителя информации во ВЗУ используют магнитные барабаны и магнитную ленту. Принцип записи тот же, что и в магнитофоне.

22-5. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЦМ

Электронная цифровая машина состоит из большого числа простых стандартных элементов (ячеек), определенным образом соединенных между собой и образующих отдельные блоки и устройства машины. К основным элементам ЭЦМ относятся: 1) схема совпадений (схема И ), имеющая несколько входов и создающая сигнал на выходе только

£ Я

0 0 BXf ВХ2 Вхз

f f f



Рис. 22-4. Схема совпадений (о) и собирательная схема (б). Сигнал на выходе в схем с падений появляется только в случае, когда на все входы поданы положительные сигналы высокого уровня и диоды не проводят. Сигналы на выходе в собирательной схеме появляются н случае, когда хотя бы на один из входов подан положительный сигнал высокого уровня (для отрицательных сигналов работает как схема совпадений).

в случае одновременного наличия сигналов на всех входах (рис. 22-4, а);

2) схема несовпадений (схема ИЛИ , собирательная схема), - имеющая несколько входов и создающая сигнал на выходе в случае наличия сигнала на одном из входов (рис. 22-4, б);

3) схема отрицания (схема НЕ , инвертор), имеющая один вход и создающая на выходе сигнал, обратный по фазе входному (однокаскадный усилитель);

ч

ч

ч

-0&

тор

тор

1 -высокий уровень

г о-низкий уровень

Рис. 22-6. Пример построения избирательной схемы (дешифратора).

ril-!

Вход Сброс

Рис. 22-7. Триггерный счетчик.

Состояние цепочки триггеров отображает в двоичном коде число импульсов, поступивших на вход.


Счетный вход(ано8нь1й)

входУст. 0

Сброс

вX

55е 1 t

Т

Уст„1-

-Уст. 0 Сброс

Счетный вход

Условное обозна-feHue триггера на схемах

Рис. 22-5. Схема триггера машины Урал .

Состоянию О соответствует наличие тока в левом триоде лампы, а состоянию 1 - отсутствие тока б нем. Сеточные входы служат для установки триггера в состояние О нли 1 . Счетный вход служит для перевода триггера из одного состояния в противоположное. Цепь сброса служит для установки триггера в состояние О . Триггер используется в схемах регистров. При образовании сеточного счетного входа (показано пунктиром) используется в схемах счетчиков и сумматоров.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 [ 155 ] 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95