Файл: Журавлев, Ю. П. Системное проектирование управляющих ЦВМ.pdf

следующих основных частей: задающей, управляющей

иобъектовой.

За д а ю щ а я часть предназначена для сбора и пред­

варительной обработки элементов исходной информа­ ции, выступающих в роли аргументов целевой функции системы, и выполняет следующие функции:

—воспринимает и кодирует потоки входной инфор­ мации, используя некоторое множество конечных алфа­ витов;

—распознает и отождествляет внешние образы

(возмущающие воздействия) на фоне текущего состоя­ ния системы;

—передает исходную информацию по каналам свя­ зи в управляющую часть;

—вырабатывает временные координаты и синхро­ низирует функционирование системы во времени.

Задающая часть объединяет в себе датчики и пре­ образователи входной информации, а также устройства

ройств, перерабатывающих исходную информацию в со­ ответствии с определенными правилами, и реализует следующие функции:

— принимает от задающей части закодированные в алфавите некоторого языка, доступного для управляю­ щей части, элементы исходной информации и времен­ ные координаты;

— в зависимости от характера исходной информа­ ции выбирает (в случае детерминированных систем) или вырабатывает (в случае самонастраивающихся си­ стем) оптимальную в некоторых смыслах стратегию реализации целевой функции;

— перерабатывает исходную информацию в соот­ ветствии с оптимальной стратегией; результаты пере­ работки исходной информации выступают в' виде мно­ жества управляющих сигналов, предназначенных для воздействия на объектовую часть системы.

Основу управляющей части системы управления, как правило, составляют вычислительные комплексы, построенные на базе ЦВМ. Поскольку эти машины по

18

Рис. 1.2.

ветствии с заданной программой и выдавать результа­ ты. Поэтому ЦВМ должна иметь:

—устройство ввода информации,

—запоминающее устройство (память),

—операционное (арифметическое) устройство,

—устройство управления,

—устройство вывода информации.

Для связи между человеком-оператором и машиной в случае стационарных систем машина снабжается пультом ручного управления.

На рис. 1.2 сплошными стрелками показаны инфор­ мационные каналы и направления передачи кодов, а пунктирными— сигнальные магистрали, по которым передаются управляющие сигналы.

У с т р о й с т в о в в о д а информации предназначено для передачи извне в запоминающее или операционное устройства ЦВМ необходимой информации.

В управляющих ЦВМ программы хранятся в памя­ ти постоянно, а вводятся только исходные данные, по­ ступающие с объектов системы уже в виде электриче­

зультатов, а также программы, в другие устройства машины. Запоминающее устройство представляет собой массив я че е к , каждая из которых может хранить одно число или представленный в цифровой форме эле­ мент программы.

20

Ячейка состоит из разрядов, предназначенных для хранения отдельных цифр. Каждой ячейке присвоен свой номер, называемый а д р е с о м .

Обычно память машины состоит из нескольких ЗУ

мять), обладающее высоким быстродействием, но не­

щее меньшим быстродействием. Во внешних запоми­ нающих устройствах хранится информация, которая

в памяти машины. В подавляющем большинстве совре­ менных ЦВМ операционные устройства работают в двоичной системе счисления, в которой все числа представляются с помощью двух цифр: 1 и 0. Числа, записанные в других системах счисления, в таких ЦВМ перед обработкой в АУ должны быть предварительно переведены в двоичную систему счисления.

В процессе переработки информации операционное устройство вырабатывает специальные сигналы, позво­ ляющие в зависимости от результата операции выби­ рать дальнейший путь вычисления.

У с т р о й с т в о у п р а в л е н и я обеспечивает авто­ матическое выполнение процесса переработки информа­ ции машиной в точном соответствии с заданной про­ граммой. Программа состоит из отдельных к о м а н д , каждая из которых содержит предписания, какую опера­ цию, над какими числами выполнить и куда отправить результат операции. Устройство управления принимает из ЗУ очередную команду, расшифровывает содержа­ щиеся в ней предписания и вырабатывает управляющие сигналы для других устройств машины, указывая, что им надлежит делать. Одновременно с выполнением опе­ рации в других устройствах машины УУ определяет адрес следующей команды, которую нужно выполнить.

ния вводом информации в машину, пуском, остановом. Пульт управления снабжен не только клавишами (кнол-

21

ками) управления, но и специальной сигнализацией, позволяющей оператору наблюдать за работой машины.

Каждое из устройств ЦВМ обладает конкретными техническими параметрами, совокупность которых опре­ деляет состав основных технических характеристик ма­ шины. К сожалению, некоторые технические характери­ стики не имеют твердо установившихся определений, что приводит к различному их толкованию. Во избежа­ ние этого неприятного обстоятельства ниже приводится система определений и понятий для основных техниче­ ских характеристик, на основе которой построено даль­ нейшее изложение материала.

В качестве элементов информации, с которыми опе­ рирует ЦВМ, выступают коды операций, коды чисел (коды мантисс, порядков, знаков), коды адресов, раз­ личные признаки дополнительных предписаний в кодах команд и т. д.

Набор разнотипных элементов информации, совокуп­ ность которых содержит предписания, определяющие характер и последовательность функционирования ЦВМ в течение некоторого промежутка времени, называется к о м а н д о й .

Топологическое расположение отдельных предписа­ ний в коде команды принято называть ф о р м а т о м к о м а н д ы .

Количество кодов адресов, содержащихся в коде команды, называют а д р е с н о с т ь ю к о м а н д ы . Раз­ личают одно-, двух-, трех- и многоадресные команды.

Если в команде не содержится ни одного адреса, то

только с одноадресными командами, называются о д н о ­ а д р е с н ы м и , только с двухадресными — д в у х а д р е с ­

ность действий, направленных на реализацию в ЦВМ всех предписаний, содержащихся в коде выполняемой команды. Образно выражаясь, можно сказать, что команда—это «приказ», а операция — его выполнение.

Множество команд с одинаковым элементом инфор­ мации, изображающим код операции, образует команды

22

бДНогб типа. Множеству команд одного типа однозначно соответствует множество операций того же типа.

Быстродействие цифровых машин, таким образом, меняется от задачи к задаче, поскольку для разных за­ дач частоты выполнения тех или иных операций раз­ личны.

Н о м и н а л ь н о е б ы с т р о д е й с т в и е Уном есть количество стандартных операций, выполняемых маши­ ной в единицу времени при реализации некоторой про­ граммы, составленной только из стандартных операций:

Бном= 1/ТсТ)

где Тот — время, приходящееся на выполнение одной стандартной операции.

В качестве стандартной может быть выбрана любая операция, входящая в систему операций машины. Часто в качестве стандартной операции выбирают операцию сложения (так называемая «короткая» операция) или операцию умножения («длинная операция»). Поэтому на практике говорят, что такая-то ЦВМ способна вы­ полнять столько-то сложений или умножений («корот­ ких» или «длинных» операций) в секунду.

Номинальное быстродействие не зависит от класса решаемых задач и позволяет ориентировочно сравни­ вать различные ЦВМ по скорости работы.

Под разрядностью ЦВМ понимается набор следую­ щих технических характеристик:

23