Файл: Бакиров Р.О. Применение современных электронных вычислительных машин при расчете и проектировании конструкций инженерных сооружений учебное пособие.pdf

§ 2. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ КОМАНДЫ МАШИНЫ

Внастоящее время выпускается значительное число электрон­ ных цифровых вычислительных машин. Количество и возможности: команд различных машин неодинаковы. Однако по назначению можно выделить следующие характерные группы команд: ариф­ метические, управления, логические, печати, обмена информацией.

Всвязи с тем, что общие принципы программирования не за ­ висят от конкретного типа машины, вопросы программирования! ниже разбираются для условной одноадресной машины, которую в дальнейшем будем называть ЭЦВМ-У.

Для удобства изложения введем несколько обозначений:

0001), 0002) — восьмеричные числа — номера ячеек памяти для размещения программы;

< С > — ячейка, отведенная для хранения величийы /;

(s) — содержимое сумматора (выше указывалось, что одноад­ ресная машина все действия производит через сумматор);

(0) — код операции, например ( + ) и (-» ), обозначает содер­ жание действия, предусмотренного программой ( « + » сложение,

«-> » — безусловная передача управления и т. д.);

(s)= (s) + < / > — содержание сумматора складывается с ве­

личиной I, и сумма записывается в сумматор;

(s) = (s) + (n) — содержимое сумматора складывается с содер­ жимым ячейки номер п, и сумма записывается в сумматор.

Условимся, что все команды машины, за исключением операций управления, имеют стандартную передачу управления.

Арифметические операции

К арифметическим относятся операции, производящие сложе­ ние, вычитание, умножение и деление. При выполнении арифмети­ ческих операций в машине обычно вырабатываются управляющие сигналы ср и со. В некоторых машинах при делении на нуль сигнал Ф не вырабатывается, но на панели загорается специальная лам­ почка, и машина останавливается.

22

В частности, приведенные выше команды означают, что содер­ жимое сумматора складывается с содержимым ячейки номер п или

Из этой таблицы следует, что при принятых обозначениях ни­ чего запоминать не нужно, ибо вид команды соответствует обще­ известной математической символике.

Логические операции

Реальные машины обычно имеют целый набор логических опе­ раций: формирование чисел, присвоение знака числу, сдвиг числа на определенное число разрядов, сравнение чисел и т. д. Эти коман­ ды, весьма существенные для программиста, в связи с предназна­ чением пособия, здесь не рассматриваются. Из этой группы опера­ ций остановимся лишь на операции сравнения, приведенной в табл. 4.

23

Операции управления

Мы рассматриваем машину с последовательным порядком вы­ полнения команд, поэтому для разветвления вычислительного про­ цесса служат операции управления: безусловной и условной пере­ дачи управления, передачи управления с возвратом и останов (см. также § 1). Основные характеристики этих операций приведены в табл. 5.

Вспомогательные операции

Вспомогательными будем называть операции пересылки, пере­ вода и печати, характеристика которых приведена в табл. 6.

24

ПРОСТЕЙШАЯ ПРОГРАММА

Дана четырехшарнирная прямоугольная обделка подземного сооружения, на которую действуют нагрузки от горного давления q и е (см. рис. 1). Максимальная величина изгибающего момента в верхнем ригеле определяется по формуле (1). Требуется соста­ вить программу однократного использования в предположении, что

25

исходные данные q, /, 8 находятся в памяти машины соответствен­

но в ячейках < q > , <С1>, < 8> .

Используя принятые обозначения и рассмотренную выше систе­ му команд, для вычисления М по формуле (1) легко составить следующую простейшую программу 2.

П р о г р а м м а 2

В данном случае мы имеем следующие элементы описания за­ дачи: постановку (характеристика физической сущности, расчетная схема), математическую формулировку [формула ( 1)], исходные данные — (q, I, 8), выходной результат (величина М) и особое тре­ бование к программе (одноразового пользования, исходные данные находятся в памяти). Ввиду исключительной простоты задачи опи­ сание последовательности вычислений производить в данном слу­ чае не потребовалось.

Из элементов программирования в данном примере налицо лишь программирование в условных (содержательных) адресах, так как выбор численного метода и алгоритмизацию в данном слу­ чае производить не требуется.

РАЗВЕТВЛЯЮЩАЯСЯ ПРОГРАММА

Наличие в машине логических операций позволяет составлять программы, обеспечивающие разветвление вычислительного про­ цесса.

Пусть требуется построить разветвляющуюся программу для предыдущего примера при условии, что после вычисления макси­ мального момента по формуле ( 1) определяется напряжение в опасном сечении согласно выражению

b, h — соответственно ширина и высота элемента.

26

Кроме того, следует предусмотреть сравнение расчетного и до­ пускаемого (для материала конструкции) напряжений согласно условию

При выполнении этого условия необходимо выдать на печать единицу < 1> (признак того, что расчетное напряжение недопусти­ мо для материала конструкции) и остановить машину; в противо­ положном случае нужно напечатать а и остановить машину.

Принципиальное отличие описания рассматриваемой задачиот предыдущей заключается в том, что оно, во-первых, кроме рас­ четных формул, содержит логическое условие (6), во-вторых, кро­ ме математической формулировки, включает описание последова­ тельности вычислений, приводящее к конечному результату. Прав­ да, исключительная простота задачи позволила произвести лишь, словесное описание последовательности вычислений, хотя при ре­ шении практических задач это сравнительно редкое явление.

Перед программированием напомним читателю, что условная машина работает с числами в двоичной системе счисления, поэто­ му перед выдачей результата на печать необходимо перевести его

27