Файл: Плиско В.А. Электронные машины в военном деле.pdf

Сигналы

чисел

Рис. 17. Функциональная схема электронной цифровой машины

Затем в соответствии с кодом операции на дешифраторе операций вырабатываются управляющие сигналы. Они ком­

мутируют цепи машины так, что выполняется заданная опе­ рация, прибавляется единица к коду на счетчике команд

(там вместо числа п станет число п + 1). Кроме того, код адреса результата посылается на дешифратор накопителя и результат выполненной операции переписывается из ариф­ метического устройства в соответствующую ячейку накопи­

теля. Наконец, в заключение данного рабочего такта машины будет установлен на нуль регистр команд и на него из нако­ пителя передается код команды, которая должна выпол­ ниться в следующем такте. В начале следующего такта в со­

ответствии с данными счетчика команд (там число п + 1) передается на регистр команд команда «п + 1» и так далее.

Последовательность выполнения команд изменяется при командах «безусловная передача управления» или «услов­ ная передача управления».

В первом случае гасится код на счетчике команд и на него передается код первого адреса с регистра команд.

37

Поэтому в следующем такте будет выполнена команда, код

которой был указан в первом адресе команды «безусловная

передача управления».

Во втором случае код на счетчике команд гасится и в за­ висимости от наличия или отсутствия сигнала признака с ре­ гистра команд на счетчик будет передан соответственно код второго или первого адреса и в следующем такте будет выполнена соответствующая операция.

Нами рассмотрено решение простейшей задачи прицели­ вания с помощью электронной модели ЭМ и ЭЦМ. На этих примерах можно отметить характерные различия между двумя этими типами электронных вычислительных машин. ЭМ при данном составе блоков и их соединении способна решать только данную конкретную задачу. ЭЦМ в указан­ ном выполнении может решать и любые другие задачи, для чего необходимо только сменить программу вычислений или соответственно расширить имеющуюся программу.

Характерным является также и различие в скорости ра­ боты этих двух типов ЭВМ.

ЭМ работают, как говорят, в натуральном масштабе вре­

мени.

Задержка здесь определяется однократным прохожде­

нием напряжения через электронные схемы, так как все не­ обходимые операции выполняются одновременно парал­ лельно работающими блоками (каждая операция расчета выполняется отдельными блоками).

Получаемая задержка не превышает времени срабаты­ вания органов управления управляемого объекта, и поэтому на ЭМ результаты расчетов в каждый момент времени соот­ ветствуют значениям исходных величин в этот момент. Это и означает работу ЭМ в натуральном масштабе времени.

В отличие от указанного выше операции на ЭЦМ дол­ жны производиться гораздо быстрее по сравнению с посту­ плением исходных данных, потому что все операции в ЭЦМ производятся на одном и том же устройстве (арифметиче­ ском) и каждая из операций занимает конечное время. По­ этому для того чтобы выполнился цикл вычислений из п опе­ раций, каждая длительностью t, потребуется время nt.

Для нормальной работы системы управления необхо­ димо, чтобы это время nt не превышало периода Т регулиро­ вания системы управления.

Период регулирования системы управления — время, по

истечении которого орган управления занимает устойчивое

35

положение после воздействия на не1го управляющего сиг­ нала.

Для выполнения условия nt = Т и требуется большое бы­

стродействие ЭЦМ.

Связь быстродействия ЭЦМ с характеристиками органов управления можно показать на следующем примере. Как показывают опыты, суммарная постоянная времени Т орга­ нов управления поршневых самолетов составляет примерно 0,5 сек1, реактивных самолетов 0,1 сек2. Необходимое коли­ чество операций в цикле расчетов, обеспечивающем выра­ ботку управляющих сигналов, составляет не менее 700.

Тогда время на одну операцию будет:

— для ЭЦМ поршневого самолета

ствию около 8000 операций в секунду.

Из рассмотренного понятно, почему при перечислении па­ раметров ЭМ не упоминается их быстродействие. Это объ­ ясняется тем, что они работают в реальном масштабе вре­

мени, т. е. со скоростью поступления исходных данных.

Быстродействие ЭЦМ играет решающую роль, так как оно определяет возможность использования их в системах регулирования с малой постоянной времени.

ЭЦМ, применяемые для управления различными ви­ дами боевой техники, могут очень мало отличаться одна от другой. Это отличие будет выражаться главным образом в

различных программах работы и различных типах входных и выходных преобразователей (по мощности, характеру воз­ действия на исполнительные механизмы и т. п.).

Особенностью управляющих ЭЦМ, кроме специфичности входных и выходных преобразователей, является значитель­ ное сокращение габаритов оборудования. Понятно, что ма­

шины могут применяться для целей управления при условии,

если их габариты находятся в разумных соотношениях с размерами управляемого агрегата (управляемый снаряд,

орудие и т. п.).

39

Универсальные машины, требующие для своего размеще­ ния площадь от 25 до 300 л<2, конечно, нецелесообразно при­ менять для целей управления агрегатами промышленной и

военной техники.

Поэтому разрабатываемые в ряде стран управляющие машины строятся на таких элементах, что общие габариты их снижаются до размеров телевизионного приемника. Это достигается применением сверхминиатюрных ламп и дета­ лей.

Использование полупроводников и ферритов еще более

снижает габариты, значительно повышает надежность ра­ боты и срок службы машин.

ЭЛЕКТРОННЫЕ МАШИНЫ «ДУМАЮТ»

Как следует из рассмотренных примеров, ЭЦМ способны выполнять не только чисто вычислительные операции, но и некоторые логические (сравнение, условная передача упра­ вления ит. п.).

При их выполнении машины могут сравнивать различные величины. В зависимости от результатов сравнения в даль­ нейшем выбирается та или иная последовательность работы.

При отсутствии неисправностей ЭЦМ быстро и безошибочно производят повторные однообразные действия и при этом «не устают».

Последнее важно в том отношении, что многие процессы умственной деятельности человека заключаются в,повторе­

нии однообразных операций, причем характер последующих

операций определяется результатом предыдущих.

Это означает, что указанные процессы протекают по строго определенному формальному предписанию (т. е. ал­ горитму), которые можно запрограммировать.

Известно, например, что в деятельности крупных воен­ ных штабов анализ поступающих данных, их обработка и составление соответствующей документации складывается из последовательностей элементарных операций нескольких

типов, которые осуществляются в строгом соответствии со

специальными инструкциями и схемами.

В иностранной печати указывается на возможность ис­

пользования электронных машин при решении оперативно­

тактических вопросов. Часто такая возможность иллюстри­ руется опытом использования ЭЦМ для реализации правил шахматной игры.

40

Разработка программ для игры на машине в шахматы,

шашки и другие игры, исследование вопросов машинной так­ тики и стратегии игры имеют большое значение. Положи­ тельные результаты таких работ позволяют использовать ЭЦМ для решения некоторых оперативно-тактических вопро­ сов. Кроме того, предоставляется возможность получить законы построения различных автоматических устройств, ко­ торые могут найти применение в военном деле.

О характере ведущихся в этом направлении работ сооб­ щает американский журнал «Telecommunications Reports», № 24, 1953, указывающий, что в ВВС США работают над созданием электронной машины, которая в соответствии с планами штаба должна подсчитывать данные о личном со­ ставе, материальной части, учебно-боевой подготовке и т. п.

В накопителе машины такого назначения должен хра­ ниться разнообразный справочный материал.

Проверка справочного материала, выборка, запоминание

и печатание нужных сведений — это такие операции, выпол­ нением которых ежедневно занимается большое количество

служащих различных специальностей, в том числе и военно­ служащих. Очевидна целесообразность переложения этой

утомительной однообразной работы на машины.

При решении подобных задач электронные машины обла­ дают новыми возможностями, не присущими другим маши­ нам.

Для более подробного рассмотрения данного вопроса уме­ стно коротко остановиться на элементарных теоретических

основах, раскрывающих характер умственной деятельности человека и возможности облегчения ее путем переложения части этой работы на машины.

Мозг человека состоит из элементарных частиц (нейро­ нов), количество которых достигает 10—15 миллиардов. Их деятельность заключается в электрическом возбуждении. В зависимости от наличия последнего нейроны, подобно элек­ тронным схемам (триггерам), действуют по принципу «да» (цепь воздействия возбуждения замкнута) или «нет» (ука­ занная цепь разомкнута).

Впродолжение своей жизни человек «тренирует» свою

память, накапливая в мозгу различные сведения. Профессия

человек'а определяет преимущественный характер сведений.

Впроцессе умственной деятельности человек решает тот или иной вопрос путем отыскания в своей памяти накоплен­ ных сведений.

41

Теперь при наличии машин, способных запоминать раз­ личные сведения и быстро их отыскивать, становится реаль­ ной постановка вопроса об электрическом моделировании некоторых процессов умственной деятельности человека.

Электрическое моделирование, как уже говорилось, осно­ вано на факте единства законов природы. Последнее в дан­ ном случае подтверждается тем, что простейшие элементы человеческого организма и машины (нейроны мозга и триг­

геры машин) действуют в соответствии с подобными физиче­ скими принципами.

В каждом процессе моделирования оригинал (натуру) за­ меняют аналогом (моделью).

В данном случае за натуру принимается человек, напри­

мер, ищущий в различных книгах ответ на интересующий его вопрос. Предполагается, что для данного человека ответ на этот вопрос неизвестен, в то время как в книгах и справоч­ никах содержатся ответы на его составные части.

Модель — электронная машина — должна осуществлять отыскание ответов на вопросы.

Для этого содержание соответствующих книг, справочни­ ков и т. п., закодированное с помощью определенного соче­

тания электрических сигналов, должно храниться в запоми­ нающем устройстве машины. У большинства электронных

машин имеется два типа накопителей (или, как говорят, па­ мяти) : оперативный и долговременный.

Первый тип памяти характеризуется большой скоростью

выбора накапливаемых в нем сигналов, но сравнительно

небольшим количеством хранимых сигналов, второй тип памяти обладает меньшим быстродействием, но обеспечивает

сохранение большого числа сигналов, посредством которых закодированы те или другие сведения.

Подобие между функциями, выполняемыми человеком, и функциями, выполняемыми машиной, в рассматриваемом случае состоит в следующем.

Мозг человека — это его оперативная память. В своей оперативной работе человек использует только накопленный личный опыт. Однако в результате развития науки и техники для решения того или иного вопроса человеку все время приходится обращаться к долговременной памяти. Такой па­ мятью для него являются книги, справочники, инструкции,

наставления и т. п., в которых сосредоточен опыт многих людей.

Использование этой памяти требует много времени. Ме­ ханизация данной отрасли умственного труда крайне необ-

42