Файл: Мелькумов, Л. Г. Вычислительная техника в управлении предприятиями угольной промышленности.pdf

и в соответствии с правилами сложения двоичных чисел будем иметь

, IllllO

^t^ НІИ

1011101

Переведем число 1011101 в десятичную систему:

1011101 = l∙26 + 0∙25 + 1∙244- 1∙2≡+ l∙22+0∙2i-+ l∙2θ =

= 64+ 16⅛∙ 8 + 4 + 1 = 93.

Рассмотрим умножение двух чисел 15 и 12:

152=1111

123= 1100.

Умножим левые и правые части: 15X12 = 180;

Illl

X

ПОР

0000

0000

+

Hll

Illl

10110100

Переведем число 10110100 в десятичную систему:

10110100 = 1 ∙27 + 0∙26 + 1 ∙25 + 1 ∙24 + 0∙23 + 1 ∙22 + 0∙21 + + 0-2° = 128 + 0 + 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 0 = 180.

При вычислении приходится оперировать как положительны­

ми, так и отрицательными двоичными числами. Поскольку запи­ си их должны различаться, для изображения знаков чисел

вводятся специальные обозначения (коды) : положительный знак изображается нулем, отрицательный — единицей.

Для различных машин принято различное содержание дво­

103

а для букв такие комбинации:

А OOllOO Г OOllll

БOOllOl Д 010100

В001110 и т. д.

Так как машина оперирует только с двоичными числами,

перед началом работы программы десятичные числа должны быть переведены в двоичную систему. Это осуществляется спе­

циальными устройствами, входящими в состав ЭВМ.

§ 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Современные электронные универсальные и управляющие вычислительные машины содержат десятки тысяч элементов (диодов, триодов, ферритов, сопротивлений, конденсаторов и т. д.). Классификация ЭВМ по различным признакам показа­ на на рис. 16.

Для рационального размещения в малом объеме большого количества элементов, составляющих конструкцию машин, ис­

пользуются принципы: деления общей схемы машины на отдель­ ные первичные участки; минимума связей между элементами; функционального назначения (используется чаще).

Функциональный блок — это законченная конструкция с вы­ полненным на ней монтажом. Он может заменяться блоком,

имеющим такие же электрические параметры и размеры. Прин­

ципиальная схема ЭВМ состоит из схем, выполняющих простей­ шие активные функции (усиления сигналов, формирования, ге­ нерирования), а также из схем, выполняющих более сложные

функции (управления, регулирования, синхронизации, уравнения

масштабов и т. п.). Для изображения структуры вычислитель­ ных машин пользуются блок-схемами. Блок-схема показывает связь структурных элементов машин между собой и порядок движения информации внутри машины. Наиболее распространен­ ная упрощенная блок-схема ЭВМ показана на рис. 17.

Согласно рис. 17, АУ предназначено для выполнения арифме­ тических и логических операций над числами, поступающими в него. Скорость АУ зависит от конструкции и может достигать

сотен тысяч и миллионов операций в секунду.

Основной частью любого АУ является сумматор, который обеспечивает непосредственное выполнение действия сложения.

Кроме того, он выполняет и другие действия. Сумматоры быва­ ют многоразрядные и одноразрядные, преобладают последние. В АУ входят регистры, количество которых зависит от состава выполняемых операций. Регистры в разных сочетаниях исполь­ зуются также для выполнения логических операций. Один

регистр служит только для одного числа. Кроме того, в состав АУ входят преобразователи, сдвигатели, вентили и другие эле­

менты.

104

АУ

Рис. 17. Принципиальная фунв циональная блок-схема ЭВМ:

минающее устройство; УУ — устрой­ ство управления; ПУ — пульт уп­ равления; / — устройство ввода; 2 — устройство вывода

Взапоминающем устройстве хранятся числа, поступающие

вАУ. Оно состоит из ячеек, в каждой из которых может хра­

ниться одно или несколько исходных чисел. В ЗУ хранятся так­ же промежуточные результаты, получаемые в АУ, команды

I — ячейки; II — разрядные шины

(последовательным) порядком выполнения команд и с произ­ вольным (принудительным) порядком выполнения команд.

В машинах первого типа вся совокупность команд записы­ вается в некоторой группе ячеек памяти, имеющих последова­

тельные номера. После выполнения команды (К), хранящейся в К-й ячейке, машина переходит к.выполнению команды (Λ-H)

и так до тех пор, пока не встретится специальная команда «оста­

новить». Большинство современных электронных цифровых ма­

шин имеет как естественный, так и принудительный порядок выполнения команд, т. е. часто указывается номер ячейки (ад­ рес) хранящей ту команду, которая должна выполняться вслед

за данной.

Для решения математических, логических и информационных задач в машинах конструктивно предусматривается возможность

выполнения определенного набора элементарных операций, ко­ дируемых в виде отдельных команд. Каждый тип машины имеет свою систему операций и соответствующий набор команд.

Одноадресные машины работают по принципу последова­ тельного выполнения команд. -Двух- и трехадресные машины

могут■ работать как в естественном, так и в принудительном ре­

жимах. Трехадресные машины с естественным порядком выпол­ нения команд более других соответствуют характеру арифмети­ ческих действий. Как правило, арифметические действия произ­ водятся над двумя исходными числами и приводят к третьему числу — результату операции.

Четырехадресная машина имеет, как правило, принудитель­ ный порядок выполнения команд. Для управления ими применя­ ются команды, а четвертый адрес — для указания адреса ячей­ ки, хранящей очередную команду.

Ввод исходных данных в ОЗУ происходит обычно из внешне­ го накопителя, а также с помощью устройства ввода. Оттуда же поступают команды программы. Затем данные из ОЗУ переда­ ются в АУ под воздействием сигналов оператора или команд программы. Результативная информация выводится из ОЗУ во внешний накопитель и на печатающее устройство с помощью устройства вывода. В качестве материалов для ОЗУ чаще всего используются ферритовые сердечники. Для хранения большого объема цифровых данных применяется определенное количество сердечников, образующих ферритовый куб.

Емкость оперативного запоминающего устройства весьма ограничена (поскольку это дорогостоящая часть ЭВМ), оно не предназначено для долговременного хранения информационных массивов, а используется для хранения программы решаемой в данный момент задачи, оперативных данных для этого решения и необходимых служебных программ, организующих вычисли­

тельный процесс.

Внешнее запоминающее устройство (ВЗУ) пред­ назначается для ввода исходной информации в ОЗУ, хранения

108

промежуточной, результативной и постоянной информации, стан­ дартных программ и т. д. Оно непосредственной связи с АУ не имеет. Иначе ВЗУ называют внешним накопителем или про­ сто накопителем. Для хранения информации в ВЗУ используют­ ся: перфокарты и перфоленты; магнитные и ферромагнитные

материалы (ленты, барабаны, диски, пленки, магнитная прово­ лока, ферритовые сердечники — информация фиксируется в виде намагниченных участков).

используется магнитная лента. Лента разделяется на зоны и до­ рожки, на которые с помощью специальных головок наносится

(и с них считывается) информация. Более прогрессивны ВЗУ на магнитных дисках.

Буферное запоминающее устройство (БЗУ) предназначается для обеспечения согласованной работы разных устройств электронной машины при движении информации. О достоинствах системы памяти ЭВМ можно судить по следую­ щим показателям: количеству информации, которое они способ­

ны хранить (емкость) ; скорости, с которой происходит фиксация и воспроизведение информации (быстродействие); надежности

функционирования; занимаемому объему; потребляемой мощно­

сти (экономичность).

Под емкостью памяти (Al) понимается количество информа­ ции в битах, которое может быть зафиксировано данной запо­ минающей системой, блоком ЗУ, т. е.

жет использоваться удельная емкость μ, оцениваемая количест­ вом информации в битах, приходящейся на единицу физическо­ го объема:

109