Файл: Основы автоматизации для металлургов..pdf

сложения в секунду. По отношению к скорости работы арифмети­ ческого устройства остальные элементы ЭВМ являются более мед­ леннодействующими. (Проблема согласования во времени работы отдельных устройств ЭВМ в современных машинах решается при помощи так называемой системы разделения времени, о которой будет кратко сообщено далее.)

Специфика ЭВМ в значительной мере определяется конструк­ цией арифметического устройства. Арифметическое устройство представляет собой собственно рабочую часть машины, тогда как

Дополнительные блоки могут быть как включены в состав ЭВМ, так и использованы автономно для вычислений с плавающей запя­ той, для проведения сложных арифметических операций с интер­ претирующими программами и т. п.

Конструкция каждого из указанных блоков также является аг­ регатной. При этом используются стандартные логические эле­ менты и запоминающие звенья, выполненные при помощи инте­

устройства выходит за рамки данной книги, поэтому для иллю­ страции мы ограничимся только примером, где упрощенно пока­ зана схема параллельного двоичного сумматора.

Сумматор должен провести сложение двух (обычно многознач­ ных) двоичных чисел. Это означает, что сумматор должен быть вы­ полнен в виде схемы, на вход которой подается параллельно ком­ бинация импульсов, реализующих эти числа (например, наличие сигнала соответствует цифре 1, отсутствие сигнала — цифре 0), а на выходе образуется такая комбинация выходных сигналов, ко­ торая будет соответствовать результату суммирования рассмат­ риваемых исходных чисел (рис. 115).

Работу блока можно описать на примере сложения двух двоич­ ных, в данном случае четырехразрядных чисел х и у:

184

Выразим все возможные комбинации в виде таблицы (табл. 22) и определим по ней все возможные логические связи при сложении

для сложения трех двоичных однозначных чисел. Алгоритм сложе­ ния можно легко вывести на основании табл. 23, где записаны со­

РЗ Р2 Pi Р0

«4 S3 S2 Si So

185

На основании этого алгоритма складываются последовательно младшие разряды слагаемых и формируется единица переноса из младшего разряда в старший. Этот способ аналогичен способу сло­ жения, применяемому и при руч-

На основании команды программы устройство управляет потоком информации между отдельными частями цифровой ЭВМ и выдает требуемые команды таким образом, чтобы программа вычислений была выполнена; центральное устройство работает совместно с уст­ ройствами управления периферийными элементами. После обеспе­ чения выполнения одной команды устройство выбирает из про­ граммы, заложенной в памяти, следующую требуемую команду, осуществляет в случае необходимости ее корректировку (модифи­ кацию) и переходит вновь к ее реализации.

У небольших ЭВМ, не имеющих внешней системы разделения времени, устройство управления работает самостоятельно; у ЭВМ,

.186

снабженных этой системой, работа устройства координируется уст­ ройством многопрограммного управления.

Команды программы записаны в памяти ЭВМ обычно по опре­ деленным адресам одна за другой так, как они следуют по про­ грамме. В этом случае устройство управления автоматически вы­ бирает в качестве следующей команды — команду по адресу, на единицу большему адреса предыдущей команды. Если команды за­

команда программы. Тогда устройство управления выбирает сле­ дующую команду согласно этому адресу.

В программах часто появляется необходимость провести одина­ ковые арифметические операции с большим числом переменных.

и производить операции со словами, записанными по различным адресам, путем повторения той же команды. Наиболее распро­ страненным способом модификации является прибавление соответ­ ствующего числа (индекса) к адресной части команды. В этих случаях константа модификации заложена в так называемый ин­ дексный регистр — специальное запоминающее устройство (или ячейку памяти) для хранения нескольких бит (ß-модификация), а устройство управления должно быть сконструировано так, чтобы оно было способно осуществить требуемую модификацию.

С точки зрения внутренних функций ЭВМ, устройство управле­ ния дешифрует машинную команду программы и, учитывая мгно­ венное состояние ЭВМ, управляет последовательностью выполне­ ния команд отдельными частями ЭВМ (т. е. преобразует машин­ ную команду в последовательность микрокоманд). Подпрограммы для такой «расшифровки» машинной команды заложены у совре­ менных ЭВМ в быстродействующей памяти, которая или является частью быстродействующего накопителя ЭВМ или, что чаще встре­ чается у современных ЭВМ, представляет собой специальную сверхбыстродействующую память (без разрушения информации) с временем выборки порядка наносекунд (ns). Эта память явля­ ется ядром блока управления и работает совместно с остальными логическими блоками и запоминающими звеньями управляющего устройства.

187