Файл: Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник.pdf

Наличие запоминающего устройства — одна из особенностей ЭЫВМ. Они бывают очень разнообразны, но должны удовлетво­

менно может храниться. Быстродействие запоминающего устрой­ ства обратно пропорционально его емкости (памяти).

ЭЦВМ обычно содержат .внешние и внутренние (оператив­ ные) запоминающие устройства. Внешние запоминающие устрой­ ства обладают большой емкостью, но менее быстродейственны, чем оперативные, и потому служат резервом для внутренних за­ поминающих устройств. Запоминающие устройства хранят и быстро выдают программы, исходный числовой материал и про­ межуточные материалы счета. Оперативные запоминающие уст­ ройства обычно выполняются на ферритовых тороидах. Типовой его объем свыше двух тысяч двоичных чисел. В качестве внеш­ них запоминающих устройств используются магнитные барабаны и магнитные ленты. Работа внешних запоминающих устройств напоминает работу обычного магнитофона с той разницей, что запись состоит из последовательных импульсов (единиц) и пауз (нулей). Каждое число или команда занимает одну -ячейку опе­ ративной или внешней памяти, причем каждая ячейка содержит одинаковое число элементов, равное максимальному количеству разрядов двоичного числа, с которыми данная машина работает. Ячейке присваивается номер, который в двоичном коде называет­ ся адресом.

Управляющее устройство обеспечивает автоматическое выпол­ нение программы, которая была введена в устройство ввода дан­ ных. Оно состоит из генератора, который выдает управляющие импульсы, определяющие ход работы машины. На функциональ­ ных схемах ЭЦВМ одинарными линиями связи обозначают пере­ дачу чисел, а двойными — передачу сигналов и для синхрониза­ ции. Управляющее устройство обеспечивает согласование работы

заданной программы.

Из устройства управления команды (адреса) поступают в опе­ ративное запоминающее устройство, а команды (код операции) в арифметическое устройство. В арифметическое устройство из запоминающего устройства также поступают числа и команды, и оно выполняет запрограммированные арифметические действия над введенными в него числами. После выполнения арифметиче­ ских действий результаты из арифметического устройства пере­ сылаются в запоминающее устройство и одновременно в управ­ ляющее устройство поступает признак результата операции. Как

только предыдущая операция завершена, в управляющем устрой­ стве к адресу выполненной команды добавляется единица. Так как команды размещаются в последовательных ячейках и выпол­ няются по очереди — автоматически получается адрес следующей команды, и работа машины повторяется в той же последователь­ ности.

(номера ячеек) тех цифр, над которыми будут производиться операции. Код

Арифметические устройства ЭЦВМ предназначены для выпол­ нения арифметических и логических операций над числами, вве­ денными в машину. Они бывают параллельного и последователь­ ного действия, и соответственно машины называются машинами последовательного и параллельного действия.

Варифметическое устройство последовательного действия цифры поступают одна за другой, и операции выполняются раз­ ряд за разрядом, как при ручном счете. В арифметическом уст­ ройстве параллельного действия все цифры одного числа посту­ пают одновременно, и операции выполняются над всеми разряда­ ми одновременно. Очевидно, что арифметические устройства параллельного действия работают быстрее, но они дороже, так как для них требуется большее количество различных схемных блоков.

Всостав арифметического устройства входят; сумматор; блок управления работой сумматора; блок управления умножением и делением; блок управления сдвигом разряда; блок преобразова­ ния кода числа и т. д. Эти блоки собираются из триггерных ячеек, вентильных схем, преобразователей, катодных повтори­ телей.

Благодаря применению логических элементов возможности ЭЦВМ еще более расширяются, потому что они позволяют вы­ полнять любые сложные логические задачи и арифметические операции (сложение, вычитание, умножение и деление). Эти по­ следовательно выполняемые арифметические операции при ис­ пользовании приближенных методов вычисления позволяют ре­ шать алгебраические и дифференциальные уравнения.

К логическим операциям, которые выполняют цифровые вы­ числительные машины, относятся: логическое сложение («ИЛИ»); логическое умножение («И»); логическое отрицание («НЕ»).

100

Эти операции могут быть изображены как элементы логической

му положению, когда электрический импульс на выходе В появ­ ляется или в случае подачи импульса на вход А, или на вход Б. При логическом умножении «И» (рис. 77,11) импульс на выход Л поступит только при одновременной подаче электрических им­ пульсов на вход А и вход Б. Логическое отрицание «НЕ»

(рис. 77,111) наступает при отсутствии сигнала на входе А. Пра­ вила сложения могут быть заменены набором логических опера­ ций, а сложением, в свою очередь, могут быть выполнены все арифметические операции.

С л о ж е н и е двоичных чисел выполняется поразрядно, т. е. первый раз­ ряд первого слагаемого складывается с первым разрядом второго слагаемого,

, ю'п-лхгз+охгчлхг^хг^и

f 1100=1Х 23+ 1 Х 2 а+ 0 Х 2 | + 0Х 2||=12

0111 = 1Х24+ 0 Х 2 3+ 1 Х 2 2+ 1 Х 2 1+ 1Х2°=23

При выполнении логических операций нуль появляется, если первое и вто­ рое слагаемые равны нулю и нет переноса Единицы в высший разряд. Следо­ вательно, два одинаковых импульса поступят на логический элемент «ИЛИ» и с него на логический элемент «И». Если же первое и второе слагаемые равны единицам, в результате получится нуль и логический элемент «НЕ» даст пере­ нос единицы в высший разряд. Единица в результате сложения получится, если первое или второе слагаемое равно единице и нет„единицы переноса.

101

Изображенная на рис. 77 логическая схема может, таким об­ разом, выполнять сложение одноразрядных двоичных чисел, по­ даваемых на вход логического элемента «ИЛИ». Такая схема на­

- Если одноразрядные сумматоры соединить параллельно, полу­

Рис. 78. Блок-схема многоразрядного сумматора

высшего разряда через линии задержки ЛЗ, которые задержива­ ют прохождение импульса с выдержкой времени, большей, чем время самого импульса. Выдержка времени необходима, чтобы импульс переноса не совпал по времени с импульсом слагаемого,

впротивном случае он «потеряется».

Вы ч и т а н и е двоичных чисел осуществляется цифровыми машинами при помощи дополнительного кода, который заключается в том, что в двоичном числе в каждом разряде нуль заменяется единицей, а единица — нулем и до­ бавляется единица к низшему разряду. Преобразование кода производится в блоке преобразования.

Например, двоичное изображение числа 11 будет 1011. При замене в каж­ дом разряде нуля на единицу и единицы на нуль получим 0100. Теперь не­ обходимо добавить 0001, получим обратный код 0101. Чтобы вычесть, следует уменьшаемое сложить с дополнительным кодом вычитаемого и отбросить еди­ ницу старшего разряда в полученной сумме.

Например,

0X0 = 0; 1X0=0; 0X1=0; 1X1 = 1.

102