ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 1
Электронные цифровые машины (ЭЦМ) делятся на уни версальные, предназначенные для решения широкого круга математических задач, и специализированные — для решения одной математической задачи или узкого круга задач.
Универсальные ЭЦМ в зависимости от быстродействия и габаритов делятся на большие, малые и настольного типа.
Специализированные — на вычислительные и управля
ющие.
ЭЦМ могут обладать, как указывалось, быстродействием до нескольких десятков тысяч арифметических операций в секунду и точностью вычислений, характеризуемой девятью
десятичными знаками (результат может выражаться девя
тиразрядным десятичным числом).
Потребляемая мощность ЭЦМ — от нескольких десятков ДО' одной —двух сотен киловатт.
Вес оборудования ЭЦМ может составлять величину от нескольких десятков до нескольких тысяч килограммов.
Площадь, требуемая для размещения ЭЦМ, может дости гать нескольких сотен квадратных метров.
ЭЦМ могут иметь в своей аппаратуре более десяти ты
сяч ламп и полупроводников.
ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Большое распространение получили клавишные электро механические счетные машины. Различные задачи этими
машинами решаются следующим образом. Сначала каждая формула подлежащей решению задачи расписывается по
элементарным операциям над двумя числами в графах спе циального бланка. Последовательность выполнения действий задается видом расчетных формул.
Вычислитель наносит на бланк план решения задачи и в соответствии с ним производит вычисления. Для каждой операции он вводит в машину исходные числа, считывая их с бланка. Затем нажимается кнопка, осуществляющая за данную операцию, и на шкале машины изображается резуль тат, переписываемый вычислителем в соответствующую графу бланка.
Электронная цифровая машина построена так, что она
действует подобным же образом. ЭЦМ производит расчеты автоматически на основе программы вычислений (ПВ), со ставляемой заранее. ПВ и исходные данные через устрой-
2 Зак. 553 |
17 |
Гоа. ПУБЛИЧНАЯ |
' |
•ЛАУЧНО-ТКХ'ШЧ^-пАЯ |
s |
ЬИбДИОТСМА СССР |
• |
ство ввода (рис. 5) помещаются в запоминающее устройство (называемое также накопителем, «памятью» машины).
Далее по сигналам устройства управления коды чисел из накопителя подаются в арифметическое устройство, где про изводится заданная программой операция. При необходимо сти результат операции может быть послан через устрой ство вывода на печатающий механизм для печатания ре зультата на бумажном бланке.
Рис. 5. Простейшая функциональная схема электронной цифровой машины
Устройства ввода и вывода представляют собой, как правило, электромеханические приспособления. Устройство ввода автоматически переводит десятичные цифры в двоич
ные, формирует из последних электрические сигналы и вво дит их в накопитель машины. Устройство вывода преобразо вывает электрические сигналы, соответствующие двоичной системе, в электрические сигналы, соответствующие десятич ной системе, с целью печатания результатов расчетов в деся тичной системе.
Арифметическое устройство состоит из сумматора и вспо
могательных цепей. Кроме того, оно содержит электронные переключатели для приема кодов чисел из накопителя и уп
равляющих сигналов от устройства управления. С помощью электронных переключателей цепи арифметического устрой ства переключаются так, чтобы выполнялась заданная про граммой операция.
Электронные переключатели коммутируются сигналами устройства управления. Устройство управления состоит . из
18
различных электронных схем, служащих для формирования
сигналов, которые осуществляют взаимосвязь всех цепей машины для автоматизации ее работы и обеспечивают тем самым выполнение программы вычислений, введенной в на
копитель машины.
Накопители (запоминающие устройства) ЭЦМ выпол
няются на магнитном барабане, магнитной ленте, электрон
но-лучевых трубках, ферритах и других элементах.
Принцип действия накопителей на магнитном барабане и ленте тот же, что' и у широко известных в быту магнитофо нов (приборов для записи и воспроизведения звука).
В последних с помощью электрических сигналов записы вается человеческая речь, музыка и т. д. В накопителях по добным же образом записываются и считываются коды чи сел и команд, представляющих определенное сочетание элек трических сигналов.
Электронно-лучевые трубки, входящие в состав построен ных на них накопителей, сходны по устройству и принципу действия с телевизионными трубками. В последних электрон ный луч изменяет свою интенсивность под действием сигна
лов телевизионного передатчика и, пробегая по экрану трубки, вырисовывает на нем передаваемое изображение. В трубке накопителя электронный луч управляется сигналами кодов чисел или команд. В результате на определенных уча стках трубки накапливаются электрические заряды. Каждый такой участок трубки представляет собой элемент памяти для запоминания одной двоичной цифры (единицы или нуля).
Накопители на ферритах представляют собой совокупность элементов памяти, каждый из которых выполнен на отдель ном ферритовом сердечнике. Ферриты — это материалы, об ладающие магнитными свойствами. Для применения в на копителях каждый из ферритовых сердечников пронизы вается несколькими электрическими проводами. При записи кодов чисел в такой накопитель электрические сигналы по даются по определенным проводам. Магнитное состояние сердечников принимает одно из двух крайних значений. При
считывании кодов чисел сигнал от устройства управления
подается уже в другие провода, пронизывающие сердечники.
Магнитное состояние их изменяется или остается прежним в зависимости от того, какой цифре («1» или «О») соответст вует сигнал. В выходных обмотках сердечников индукти
руются сигналы, представляющие код считываемого числа.
Наиболее перспективными из перечисленных типов нако
2* 19
пителей являются накопители на ферритах. Они характери зуются большой скоростью считывания хранимых сигналов,
большим количеством накапливаемых сигналов, сравни тельно малыми габаритами, большой надежностью работы и большим сроком службы.
Основные блоки электронной модели показаны на ее функциональной схеме (рис. 6).
Рис. 6. Функциональная схема электронной модели
Здесь исходные числа вводятся в виде пропорциональ ных величин напряжений. Это осуществляется органами
ввода исходных чисел, которые представляют собой перемен ные сопротивления, позволяющие устанавливать вручную различные напряжения в соответствии с программой. Пра вильность установки напряжений контролируется по прибо
рам (вольтметрам), расположенным на отдельной панели.
Решение данного уравнения или системы уравнений вы полняется в последовательности, указываемой расчетными
формулами.
Электронные схемы блоков машины позволяют склады вать и вычитать входные напряжения. С помощью специаль ных электронных схем напряжения могут умножаться одно на другое. В состав электронной модели входят так называ емые функциональные блоки — электронные схемы, позво ляющие производить тригонометрические, логарифмические и т. п. преобразования напряжений, подаваемых на их вход. Эти схемы на рис. 6 объединены условно в функциональном
20
блоке. Точность расчетов на электронной модели в большой мере определяется постоянством величины напряжений. Для повышения точности расчетов в электронных моделях име ются блоки стабилизации напряжений.
Количество используемых блоков и последовательность их соединения между собой определяются решаемой зада чей. Поэтому входы и выходы всех решающих блоков выве дены на гнезда панели коммутации, которые соединяются нужным образом перед решением каждой задачи. Резуль таты решения получаются в виде показаний соответствую щих приборов (вольтметров) и, кроме того, могут вычерчи ваться в виде графика с помощью специального прибора,
так называемого шлейфового осциллографа.
ЭЛЕКТРОННЫЕ МАШИНЫ УПРАВЛЯЮТ БОЕВОЙ ТЕХНИКОЙ
Известно, что человек не в состоянии справиться со сложной и ответственной задачей управления некоторыми
современными средствами боя и все операции должны вы полняться автоматически электронной аппаратурой.
Особенно ярко этот факт иллюстрируется требованиями,
предъявляемыми к средствам борьбы с управляемыми раке
тами.
В зарубежной военно-технической литературе содер
жится много материалов, посвященных вопросу борьбы с уп равляемыми ракетами.
Многие авторы приходят к выводу, что для этой цели должны быть использованы антиракеты. В связи с этим пред ставляют интерес приведенные в иностранной печати 1 дан ные расчета времени, необходимого для производства выст рела антиракетой.
В табл. 1 приводятся результаты этих расчетов времени, начиная от момента обнаружения баллистической ракеты ра диолокатором до старта антиракеты.
Эти данные показывают, что время подготовки выстрела
антиракетой составляет около минуты, причем все необходи мые расчеты на ЭЦМ должны производиться не больше чем
за 5 сек.
Отсюда можно заключить, что современные боевые средства должны иметь автоматическое управление.
1 Журнал «Aeronautical Society», № 551, 1956.
21
|
|
Таблица 1 |
|
Операция |
; Время, сек |
Ввод данных о ракете с радиолокатора в ЭЦМ . . . |
15 |
|
Расчеты на ЭЦМ................................................................. |
расчетов на стартовое устрой |
5 |
Передача результатов |
2 |
|
ство .................................................................................... |
устройства |
|
Подготовка стартового |
36 |
|
|
Итого . . |
58 |
Значительная роль в автоматических системах управле
ния боевой техникой принадлежит электронным машинам. Задачей их в таких системах является производство вычис лений с целью выработки сигналов для управления различ ными объектами, например, движением стволов орудий в
процессе прицеливания, пуском и полетом управляемых снарядов и т. п. Расчеты в управляющих ЭЦМ ведутся на
основе заранее составленных программ. Содержание про граммы вычислений каждого конкретного типа машины определяется ее назначением.
Выше указывалось, что управляющая ЭЦМ учитывает
при своей работе параметры внешней среды (например, тем пературу воздуха, скорость ветра), которые измеряются
различными приборами.
Результаты измерений параметров внешней среды и па раметров движения объекта должны вводиться в машину в двоичном коде.
Управляющий сигнал, вырабатываемый машиной, полу чается также в двоичном коде. Для воздействия на исполни тельные механизмы объекта управления этот сигнал преоб
разуется в электрическое напряжение или другую физиче скую величину, способную нужным образом изменить положение соответствующего органа объекта управления.
Ранее упоминалось, что машина может рассчитывать
наилучший способ действий при данной обстановке.
Так, например, для машины системы управления снаря дами, предназначенными для поражения воздушных целей, подобная операция может заключаться в следующем.
Из всех воздушных целей, направляющихся к охраняе
мому объекту, ЭЦМ может «выбрать» наиболее опасную
22
