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
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 |
2ч |
1 |
5000 |
2 0 ч в |
го |
|
ная и пяа&а- |
|
|
|
|
|
|
ючая |
|
1 |
450.00 (±) |
8192 % |
9 |
|
сриксироЬэн- |
2ч |
|||||
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) |
|
|
|
|
4в |
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;