Файл: Караваев, Н. И. Электронные цифровые вычислительные машины и программирование учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 101

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Высшее военно-топографическое командное Краснознаменное ордена Красной Звезды училище

Н.И. КАРАВАЕВ, М.М. СЕЛУЯНОВ

ЭЛЕКТРОННЫЕ 1ДОЗР0ВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Под редакцией доцента кандидата технических наук полковника-инженера ЯРОВОГО Б.Д.

Издание ЛВВТКУ Ленинград-1972

В учебном пособии освещен комплекс вопросов, необходимых для понимания принципа работы электронных цифровых вычислительных машин и порядка решения задач на них. Наряду с описанием основ­ ных элементов, уалов и устройств ЭЦВМ рассмотрены общие методы и типовые приемы программирования применительно к условной одноадресной шашине СЭЦВМ-Ч.

Учебное пособие написано старшими преподавателями кафедры радиоэлектрони­ ки и падиогеодеэии ЛВВТКУ: часть перваяподполковншюмьинженером КАРАВАЕВЫМ Н.И., часть вторав - майором-инженером СЕЛУЯНОВЬМ М.М.

Учебное пособие предназначается для курсантов ЛВВТКУ. Оно может быть полезным для офицеров частей ВТС, связанных с ра­ ботой на специализированных ЭЦВМ.

В В Е Д Е Н И Е

Одним иа замечательных достижений научной и техни­ ческой мысли XX в.является создание быстродействующих электронных цифровых вычислительных машин /ЭЦВМ/, которые являются наиболее совершенными представителями так назы­ ваемых кибернетических машин.

К и б е р н е т и к а - наука о процессах управле­ ния в сложных динамических системах живой и неживой при­ роды. Основные положения кибернетики сформулированы аме­ риканским ученым Норбертом Винером в работах, опублико­ ванных в 1948 и 1951 г г . , а своим названием она обязана древнегреческому слову "кибернетис", что значит кормчий, рулевой.

В отличие от таких наук, как физика, химия, которые занимаются установлением и изучением законов движения ма­ терии и энергии, кибернетика изучает законы преобразова­ ния информации в процессах управления.

Кибернетика появилась на основе достижений электро­ ники, автоматики и телемеханики, математики, лингвистики и других наук. Большой теоретический вклад в нее внесли советские ученые А.Н. Крылов, А.А. Чернышев, А.Ф. Шорин,

A.А. Андронов, В.А. Котельников и др.

Всвоем развитии цифровые вычислительные машины прошли три этапа.

Первый этап /вплоть до началаXX в.Дарактеризуется использованием цифровых устройств только механического типа-арифмометров,, настольных бухгалтерских машин и.т.п. Основой ряда типов арифмометров явилось известное "коле­ со Однере", созданное в 1874 г. русским инженером

B.Т. Однером. Среди создателей цифровых машин этого пе­ риода следует назвать имена наших соотечественников:ака­ демика П.Л. Чебышева, разработавшего оригинальную систе­ му построения счетного механизма, академика А.Н. Крылова,


построившего в 1911 году первую в мире машину для решения дифференциальных уравнений, профессора М.А. Бонч-Бруевича, создавшего в 1918 году электронную триггерную ячейку, принцип построения которой широко используется в современ­

ных ЭЦВМ.

 

 

 

Второй

этап / с начала XX в .до 40-х

годов/

анаменует-

ся созданием

и широким использованием

электромеханичес­

ких цифровых

машин. На этом этапе был создан ряд счетно-

аналитических и счетно-перфорационных машин.

 

Третий

этап /начиная с 40-х годов XX в . / -

это этап

развития и совершенствования автоматических цифровых вы­ числительных машин на основе достижений электро- и радио­ техники, электроники, техники полупроводниковых материалов и других отраслей знаний.

Первая электронная цифровая вычислительная машина

ЭНИАК была построена в

США в

1946 г.

Общее число

ламп в

этой машине составляло

около

18 ООО. «Эта машина,

несмотря

на свое несовершенство

/она

не была

машиной с хранимой

программой/ продемонстрировала грандиозные возможности цифровой вычислительной техники. С этого времени начинает­ ся её бурное развитие.

Большой вклад в развитие современной вычислительной техники внесли советские ученые и инженеры, способство­ вавшие созданию научных основ машинной математики и раз­ работавшие многие образцы ЭЦВМ;к их числу в первую очередь следует отнести С.А. Лебедева, И.С. Брука, А.А. Люстерника, А.А. Ляпунова, М.Р. Шура-Бура, Б.И. Рамеева и др.

В СССР первая ЭЦВМ была создана в 1950 г. под руковод­ ством академика Лебедева С.А. - это МЭСН /малая электрон­ ная счетная машина/. Под его же руководством в 1952-1953 гг создается БЭСМ-1, на базе которой разработана и запущена в серийное производство более совершенная машина БЭСЫ-2. Несколько позже созданы машины "Стрела" и "Урал-1". Это были ЭЦВМ первого поколения.

С изобретением в 1948 г. транзисторов и быстрым их совершенствованием возможности цифровой вычислительной


- 5 -

техники значительно расширились. Машины теперь создаются на полупроводниковых и магнитных элементах. Это машины второго поколения.

Характеристики некоторых современных ЭЦВМ показаны в таблице 1 .

В настоящее время разрабатываются ЭЦВМ на так назы­ ваемых интегральных схемах. Это машины третьего поколения.

Наряду с развитием цифровой вычислительной техники все в большей степени совершенствуется методика програм­ мирования вычислений! высшей ступенью которой является автоматическое программирование, требующее минимальной затраты труда математиков-программистов.

Сфера применения ЭЦВМ уже сейчас весьма широка. Они используются в самых различных областях науки и техники для решения математических и технических задач, для авто­

матического

управления объектами или процессами и т.д.

Перспективы

развития и применения ЭЦВМ еще более

обширны.

В настоящее

время ведутся серьезные исследования

по рас­

ширению границ применения цифровых машин в области интел­ лектуального труда. Новой проблемой является создание обучающих машиносновного технического средства, облег­ чающего и обеспечивающего реализацию методов программиро­ ванного обучения. Наступит время, когда сфера применения машин расширится до таких пределов, что для человека от­ падет необходимость в так называемой черновой работе.

Коммунистическая партия Советского Союза и Советское правительство прядают большое значение развитию в нашей стране математического машиностроения, и в частности элек­ тронных цифровых вычислительных машин.

В программе КПСС указано: "Получат широкое примене­ ние кибернетика, электронные счетно-решающие и управляю­ щие устройства в производственных процессах промышленнос­ ти, строительной индустрии и транспорта, в научных исследо­ ваниях, в плановых и проектно-конструкторских расчетах в сфере учета и управления".

T u n

Система

машины

счисление

Урал-2

бооичная

Урал-14

Эооичнао

Урал-16

 

Б Э С М - 2

дЬоичндЗ

Б Э С М - 4

Эооичная

Б Э С М - 6

абоичная

Минск-22

аБоичнар

Минск" 32

абоыцная

М - 2 2 0

Зооичнае.

срорм а

раэряЗ-

НЗресность SbtoTpoOeu*СреОнее

о ъ

У

праЭс-гай пе­

но&ть

команЭ

стЬив

Емкость

Время

ния

чисел

(опер- /сек)

обречения

ЧЧСв/1

 

 

(мксек)

фиксирован­

1

5000

2 0 ч в

го

ная и пяа&а-

 

 

 

 

 

ючая

 

1

450.00 (±)

8192 %

9

сриксироЬэн-

ная и плвба-

 

 

3000 (У:)

(65536)

 

кэдая

4S

1

50000

1 6 3 9 ч

9

сриксироЬан-

ная и плаЬа-

 

 

 

03IO72)

 

юцая

 

 

 

 

 

ллаоакжвя

39

3

10 ООО

4 0 9 6

10

плабаюи/ая

45

3

2 0 ооо

ч о 9 6

6

 

 

 

 

 

(8192)

 

плабающэя

48

1

1 ООО ООО

32768

2

фиксиробан-

3?

2

8000

ч09б

14

ная

и плава­

 

 

 

(8192)

 

ющая

 

 

 

 

 

фиксирован­

37

г

2о ооо

16 Звч

Ik

ная и плаба-

 

 

 

Сев 536)

 

ючая

 

 

 

 

 

плаба ющая

45

ъ

25 ООО

4096

6

 

 

 

 

 

(16 Звй)

»•

ЭЦВМ

Та5яио,а1

ЕмкостьЗУ

Емкость ЗУ

Емкость

на магнитной

на кианит ном

ПЗЧ

ленте

(сяоЬ)

 

оар&5«.не

 

 

СсяоЬЬ

 

 

в «8192

8192

24

&*49152

(573ч 4)

 

 

 

262. ооо

 

0,12

2» 5/20

 

4

4 * 16 364

 

16

б\1 ООО

 

1,6

 

1616ч

4 Об)

65 536


-7 -

Директивами ХХ1У съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971-1975 годы пре­ дусмотрено " увеличить выпуск средств вычислительной техники в 2,4 раза, в том числе электронных вычислитель­ ных машин в 2,6 рева. Освоить серийное производство ново­ го комплекса электронных вычислительных машин на базе интегральных схем. Создать комплекс технических средств, обеспечивающих автоматизацию процессов регистрации, сбора, хранения,передачи и обработки информации

Директивы успешно выполняются. В сообщении ЦСУ СССР

об итогах выполнения государственного плана развития на­ родного хозяйства СССР в 1971 году отмечается,что произ­ водство приборов, средств автоматизации и вычислительной техники возросло по сравнению с 1970 годом на \7%.

Применение ЭЦВМ в военном деле развивается в основном

втрех направлениях:

а/ для решения научно-технических задач военно-приклад­

 

ного характера;

 

 

б/

для

управления

войсками;

 

в /

для

управления

объектами

вооружения.

Решение многих научно-технических задач военно-приклад­ ного характера требует проведения либо вычислительных ра­ бот в большом объеме,либо сложных экспериментальных ис­ следований. Использование для этих целей ЭЦВМ дает воз­ можность ревко сократить сроки проведения необходимых вы­ числений, а в ряде случаев позволяет заменить дорогостоя­ щие экспериментальные исследования и испытания различных объектов расчетами на машинах, что приводит к значитель­ ной экономии средств и времени.

Решение научно-технических аадач осуществляется, как правило, с помдщью универсальных ЭЦВМ.

ЭЦВМ, используемые для управления войсками, обеспечи­ вают решение двух основных задач управления:

1 / сбор, обработка и индикация данных о противнике и своих войсках, а также о местности, погоде и дру­ гих факторах, влияющих на ведение боевых действий;


- 8 -

2/ проигрывание различных вариантов боя или опера­ ции с целью подготовки необходимых сведении для командира.

Для решения задач управления войсками используются информационно-логические машины, обладающие запоминающими устройствами большой емкости, реализующие большое количест­ во логических операций.

Электронные цифровые машины, применяемые для управле­ ния объектами вооружения, строятся главным образом как специализированные.

Широкое применение находят электронные цифровые вы­ числительные машины в частях ВТС, Они позволили существен­ но ускорить процесс обработки полевых измерений. На смену клавишным электромеханическим вычислительным машинам по­ ступила электронная десятиклавишная вычислительная машине ЭДВМ /ЭДВМ-П/.

Это не автоматическая программно-управляемая машина. Каждый раз для выполнения той или иной операции необходи­ мо нажимать исполнительную клавишу. Но она имеет большие преимущества.

Скорость выполнения операций несравненно выше, чем у электромеханических машин, она бесшумна, не имеет движу­ щихся механических деталей и поэтому обладает большой на­ дежностью.

Её некоторые характеристики:

 

 

1 /

Максимальное

время выполнения операций:

-

сложения и вычитания

-

0,02

сек;

-

умножения и деления

-

0,3

сек;

-

операции перевода и

извлечения квадратного корня

 

 

 

-

2,5

сек;

-

вычисление прямых тригонометрических функций

 

 

 

-

3,5

сек;

-

вычисление

a-zctg х

-до

17

сек.

2 /

При выполнении одной из операций обеспечивается

 

точность:

 

 

 

 

-при сложении и вычитании - 16 верных десятичных разрядов;