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

где Rm — разрядность знака порядка, Rn — разрядность порядка, /?зм— разрядность знака мантиссы, RM— раз­ рядность мантиссы (все в &-ичных разрядах).

В машинах с фиксированной запятой

содержащихся в коде команды.

в) Р а з р я д н о с т ь з а п о м и н а ю щ е г о у с т р о й ­ с т в а определяется максимальной длиной элемента ин­ формации, который может быть записан в одну ячейку этого устройства.

г) Р а з р я д н о с т ь о п е р а ц и о н н о г о ( а р и ф м е ­

Q=M (^-разрядных чисел).

Евыв=1/твыв (^-разрядных &-ичных чисел в секунду),

24

ность выдачи машиной правильных результатов при однократном решении задачи данного класса:

H = K r(t)P(T).

Здесь Т — полное время решения задачи указанного класса; t — момент начала решения задачи; Р(Т) — вероятность безотказной работы машины за время Т; Kr(t) — коэффициент готовности машины.

Заметим, что для помехозащищенных алгоритмов справедливо выражение

/> (п « 1 -л > т к (7 г

Определения для таких технических характеристик ЦВМ, как система счисления, форма представления чисел (с плавающей или фиксированной запятой), виды кодов, с которыми работают устройства (прямой, обрат­ ный, дополнительный), общая потребляемая мощность,

Некоторые понятия, такие, как эталонная задача, производительность ЦВМ и другие, определяются дальше.

§ 1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ УПРАВЛЯЮ Щ ИХ ЦВМ

ЦВМ можно разделить на два больших класса. Пер­ вый класс объединяет в себе ЦВМ ш и р о к о г о н а ­ з н а ч е н и я , предназначенные для решения научных, ин­ женерно-технических, планово-экономических и других народнохозяйственных задач в вычислительных и инфор­ мационно-логических центрах учреждений и предприятий страны. К машинам этого класса не предъявляются жесткие требования по времени решения задач, посколь­

25

ку расход собственного машинного времени при решении перечисленных выше задач, как правило, во много раз меньше расхода времени на математическую подготовку задачи, программирование, отладку программы и обра­ ботку результатов. Результаты решения этих задач вне­ дряются в народное хозяйство по мере обработки полу­ ченных результатов специалистами-математиками и дру­ гими научными работниками. Универсальность этих

выполняющие функции управляющих звеньев в системах автоматического управления. Главное отличие машин этого класса заключается в том, что они функционируют в реальном масштабе времени, т. е. результаты решения задач управления используются в качестве управляющих сигналов для управления объектами системы. Запазды­ вание в выработке управляющих сигналов цифровой ма­ шины не должно превышать некоторого предела, опреде­ ляемого инерционностью системы, поскольку качество управления может оказаться неудовлетворительным. Цифровые машины этого класса получили название у п р а в л я ю щ и х ЦВМ. Другие отличия управляющих ЦВМ от цифровых машин широкого назначения обуслов­ лены спецификой построения каналов связи между дат­ чиками информации и объектами системы, с одной сто­ роны, и памятью машины — с другой. Кроме того, про­ грамма работы управляющей ЦВМ составляется только один раз, после чего вводится в память машины и хра­ нится там постоянно. Глубоких структурных отличий между машинами обоих классов нет.

Существует несколько основных признаков, по кото­ рым можно различать типы цифровых машин. В качест­ ве этих признаков, как правило, выбираются важнейшие технические характеристики машины и реализуемые в ней способы переработки информации [4].

Классифицировать управляющие ЦВМ по их важней­ шему признаку — назначению — крайне трудно, посколь­ ку оно в первую очередь определяется назначением всей системы управления, а количество существующих систем управления с различным назначением достаточно вели­ ко. Тем не менее, классификация управляющих ЦВМ по ряду приведенных ниже независимых признаков (незц-

26

висимая классификация) позволяет косвенно отразит)., назначение машины.

машины с фиксированной и с плавающей запятой. В слу­ чае фиксированной запятой числа в машине представле­ ны в естественной форме, а запятая, как правило, фик­ сируется перед старшим разрядом. У машин с плаваю­ щей запятой числа представлены в нормальной форме. Каждое число задается мантиссой и порядком.

П о с п о с о б у о б р а б о т к и и п е р е д а ч и чи­

двух-, трех- и многоадресные машины, если последние оперируют с командами одной и той же адресности. Ма­ шины с переменной адресностью оперируют с команда­ ми различной адресности.

По о р г а н и з а ц и и п о р я д к а в ы п о л н е н и я к о м а н д различают ЦВМ с естественным и принуди­ тельным порядком выполнения команд.

П о с п о с о б у в р е м е н н о г о с о г л а с о в а н и я р а б о т ы о т д е л ь н ы х у с т р о й с т в различают син­ хронные и асинхронные машины. В синхронных ЦВМ каждому типу операций отводится фиксированный про­ межуток времени для выполнения, рассчитанный на мак­ симально возможную длительность реализации операций этого типа. В асинхронных машинах время, отводимое па выполнение операции, определяется фактической ее длительностью и очередная операция начинает выпол­ няться сразу же после окончания предыдущей.

П о с п о с о б у о р г а н и з а ц и и в ы ч и с л и т е л ь ­ ног о п р о ц е с с а различают одно-и многопрограммные (мультипрограммные) машины.

Многопрограммные ЦВМ, в свою очередь, делятся на машины с разделением времени и машины с конструк­ тивным разделением процессов.

Первые из них обладают, как правило, развитой си­ стемой прерываний программ по приоритетам и способ­ ны поочередно обрабатывать по разным программам по­

27

ступающую от различных источников информацию в за­ висимости от очередности и важности последней.

ЦВМ с конструктивным разделением процесса вычи­ слений но своим характеристикам приближаются к ком­ плексам вычислительных средств. Они имеют несколько операционных устройств, способных одновременно обра­ батывать информацию по нескольким различным про­ граммам.

По б ы с т р о д е й с т в и ю различают машины с ма­ лым, средним и большим быстродействием соответствен­

Здесь уместно отметить, что эти цифры весьма услов­ ны, поскольку с каждым годом они все больше и больше отстают от реального быстродействия, достигнутого луч­ шими образцами ЦВМ. В настоящее время известны ма­ шины с номинальным быстродействием в сотни миллио­ нов операций в секунду.

По у с л о в и я м э к с п л у а т а ц и и Ц В М делятся на стационарные и мобильные. К последним, в частно­ сти, относятся управляющие машины, предназначенные для управления движением подвижных объектов.

По т и п у п р и м е н я е м ы х э л е м е н т о в разли­ чают релейные, пневматические, ламповые, полупровод­ никовые машины, а также машины, построенные на ин­ тегральных схемах или оптических элементах.

Количество признаков, по которым можно проводить классификацию, условно. Например, можно различать ЦВМ по габаритам, весу, потребляемой мощности, стои­ мости изготовления и эксплуатации и т. д.

По приведенным выше десяти независимым призна­ кам можно классифицировать и ЦВМ широкого на­ значения.

Подобная классификация все же не позволяет опи­

признаков указывают на особенности не только машины в целом, но и на особенности ее важнейших компо­ нент— операционных устройств, памяти и устройств управления. В то же время некоторые независимые признаки (или характеристики) этих устройств могут существенно дополнить перечень сведений о той или иной ЦВМ. Например, сообщение: «стационарная двух­

28