обычно используются р е г и с т р ы , представляющие со бой замкнутые в кольцо линии задержки, по которым циркулируют коды чисел. Сдвиг числа на один разряд при суммировании частных произведений осуществляет ся задержкой кода числа на один временной интервал. •
Рис. 36. Кодово-позиционная схема умножения с последова тельным суммированием частных произведений.
В начальный момент времени все регистры очищены. По сигналу «разрешение ввода», приходящему на схемы совпадения Сш и Спг, в линию задержки ЛЗ-2 поступает младшими разрядами множимое, а в регистр ЛЗ-З— множитель.
Определение цифры младшего разряда множителя и формирование первого частного произведения осущест вляется с помощью схем совпадения Сп4 и Cns и инвер тора И]. Если первый разряд множителя равен «1», то высоким уровнем напряжения кода и управляющим (тактирующим) импульсом Т схема Сп4 открывается по обоим входам и переводит триггер Тр в положение «1 ». Триггер открывает схему Сп3, которая пропускает множи мое (задержанное на один временной интервал в ЛЗ-Г) на вход ОС-3. Производится суммирование множимого с нулем. Полученное таким образом первое 'частное про изведение поступает в регистр старших разрядов произ ведения Л З-1 .' Если разряд множителя равен «О», то
112
низкий уровень напряжения инвертируется инвертором Hi и открывает по одному входу Cns. По второму входу СП5 открывается тактирующим импульсом, который пе реводит Тр в положение «О». В этом случае Сп3 закрыто, и на суммирование с частным произведением поступают нули.
Следующий тактирующий импульс подается на схе му умножения в тот момент, когда первое частное про изведение появляется на выходе ЛЗ-4. Этот импульс че рез Cos и Сп6 определяет второй разряд множителя и, в зависимости от его-значения, переводит Тр в «О» или «1». Поступая на СП7 , тактирующий импульс передает в ЛЗ-5 младший разряд первого частного произведения. Начинается получение второго частного произведения. Тактирующий импульс снимается и на входы ОС-3 по
дается множимое (если второй разряд множителя |
«1 ») |
и первое частное произведение (из ЛЗ-4 через Спб). |
|
Операция умножения выполняется таким образом до тех пор, пока множимое не 'будет умножено на все раз ряды множителя. В случае, если множимое и множитель представлены «-разрядными числами, то для выполне ния операции умножения потребуется п таких тактов.
После выполнения операций старшие разряды полу ченного произведения будут записаны в-регистре ЛЗ-4, а младшие— в регистре ЛЗ-5. Таким образом, эта схе ма производит округление результата и позволяет ис пользовать его с двойной точностью (с двойным числом
разрядов). |
схема умножения |
Б. К о д о в о - п о з и ц и о н н а я |
|
с п а р а л л е л ь н ы м в в о д о м |
разрядов и п а р а л |
л е л ь н ы м с у м м и р о в а н и е м |
частных произведений |
(рис. 37). Разряды множителя поступают одновременно на управляющие входы из цепочки четырех клапанов 4К0 б, разряды множимого — на числовые входы цепочек
4К„б.
Количество цепочек клапанов определяется числом разрядов множителя, а количество клапанов в цепочке— числом разрядов множимого. В данной схеме 'число раз рядов Множителя и множимого равно четырем.
В зависимости от того, равна ли цифра множителя «О» или «1 », цепочка клапанов, управляемая этим раз рядом множителя, не пропустит или пропустит множи мое на суммирующую схему. Сдвиг множимого осущест-
8 |
А. Нечаев |
113 |
■Произведение
Ю11' |
' |
,1Q1 |
Рис. 37. Кодово-позиционная схема умножения с параллель ным суммированием частных произведений.
вляется схемно. Все частные произведения суммируются одновременно во всех суммирующих схемах. Результат операции устанавливается «а выходе схемы умножения после окончания переходных процессов в сумматорах.
В. Н а к а п л и в а ю щ а я |
с х е м а |
умножения с. п а- |
||
р а л л е л ь н ы м |
в в о д о м |
разрядов |
и п о с л е д о в а |
|
т е л ь н ы м |
с у м м и р о в а н и е м частных произведений |
|||
(рис. 38). |
В этой |
схеме используется накапливающий |
||
сумматор с параллельным вводом разрядов слагаемых и последовательной передачей единицы переноса. Опера ция умножения производится с помощью двух регистров 4Ргд— множимого и 4Рг2— множителя, сдвигателя вле-
ч —
во 4Сд, цепочек клапанов 4K0 6j и 4КгУправление последовательностью работы элементов схемы осущест вляется блоком местного управления (БМУ).
Приведенная схема рассчитана на перемножение двух четырехразрядных чисел.
Предварительно множимое и множитель записывают ся соответственно на регистры 4Рг!И 4Рг2. Блок местно-
114
Произведение
Й~^1 б~^Ч |
б"~Н б ~ т б~р1 б"7^ л |
|
Ь-Г НР—Г |
ь -J H-J V -J V |
|
|
|
«Сд |
|
|
«Коб, |
|
« К р |
4.Рг, |
Блок |
|
Множимое |
«Рг> |
|
|
местного |
|
|
упрабле- |
Множитель |
|
ния(БМУ) |
||
Рис. 38. Накапливающая схемаумножения с последова тельным суммированием частных произведений.
го управления обеспечивает поочередное подключение выходов 4Рг, начиная с младших разрядов множителя к управляющему входу цепочек 4K0 6i и одновременно с этим выдает сигналы сдвига множимого на 0 , 1 , 2 и 3
разряда влево.
Если младший разряд множителя равен «1», то в первом такте множимое 'без сдвига проходит на крайние правые разряды суммирующей схемы и записывается на счетчики.
Во втором такте множимое сдвигается на один раз ряд влево и суммируется с первым частным произведе нием и т. д.
После окончания операции умножения полученное произведение снимается с анодов счетчиков суммирую щей схемы.
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Запоминающее устройство ( ЗУ) — та часть элект ронной цифровой машины, в которой' введенная инфор мация может быть сохранена, а позднее выведена для дальнейшего использования. Такие устройства часто на зывают п а м я т ь ю ма шины.
Информация (в виде кодов чисел и команд) в запо минающем устройстве обычно разделена на группы, как правило, совпадающие по количеству разрядов с кодом числа и команды. Каждая такая группа называется м а ш и н н ы м с ловом. Расположение машинных слов в ЗУ фиксировано: каждое слово занимает часть запо
минающего устройства, которая называется |
я ч е йк о й . |
Чтобы иметь возможность получать любое |
число или |
любую команду вне зависимости от порядка их располо жения в ЗУ, место, занимаемое машинным словом, обо значают а д р е с о м ячейки, которой присваивается определенный номер. Количество машинных слов, кото
рое может' |
одновременно |
храниться |
в запоминающем |
|
устройстве, |
определяет его |
е м к о с т ь , |
т. |
е. емкости ЗУ |
соответствует количество его ячеек. |
|
удовлетворять |
||
Запоминающее устройство должно |
||||
следующим требованиям: допускать возможность записи новых данных в ячейки, где расположены уже исполь зованные числа и команды; обеспечивать хранение дан ных практически сколь угодно долго, позволяя читать (извлекать) любое число раз информацию, хранящую ся в определенном месте ЗУ, не изменяя ни его содер жимого, ни содержимого соседних ячеек. Процессы за писи информации в запоминающее устройство и считы вания из него называются о б р а щ е н и е м к ЗУ. Время,
116
необходимое для осуществления этих процессов, назы вается в р е м е н е м о б р а щ е н и я .
Запоминающие устройства имеют три независимых режима работы: прием, хранение и выдача информа ции. Прием информации называется з а п и с ь ю, а вы дача — с ч и т ы в а н и е м .
При записи информации в какую-либо ячейку ЗУ производится поиск адреса нужной ячейки, стирание ра нее хранившейся в ней информации и запись новой ин формации. В большинстве ЗУ стирание выполняется не посредственно записью новой информации, или же оно производится одновременно с записью. В том и другом случае процесс стирания старой информации почти не увеличивает времени записи. Таким образом, полное время обращения к запоминающему устройству при за писи информации складывается из времени поиска нуж ной ячейки и времени записи.
Процесс считывания информации, записанной по ка кому-либо адресу, состоит из поиска нужного адреса, собственно считывания и записи выданной информации по тому же адресу, из которого она была считана. За пись считанной информации (т. е. ее восстановление.) необходима в тех типах запоминающих устройств, у ко торых считывание сопровождается стиранием, в резуль тате чего информация теряется. Такие ЗУ называются устройствами с потерей информации при считывднии. Они имеют увеличенное время считывания, так как при записи считанной информации обычно используется то же оборудование, которое служит для записи новой. Та ким образом, полное время обращения к запоминающему устройству при считывании складывается из времени поиска нужного адреса, времени собственно считывания и времени восстановления информации. У большинства типов ЗУ время обращения при записи и считывании ин формации приблизительно одинаково.
Классификация - запоминающих устройств
Запоминающие устройства всех типов характери зуются их основными параметрами — емкостью и време нем обращения. К ним предъявляются требования наи-
117
большей емкости и минимального времени обращения. Однако эти требования противоречивы: до настоящего времени практически еще не создано экономичное и имеющее малые габариты запоминающее устройство, ко торое обладало бы емкостью, достаточной для решения больших задач, и в то же время — малым временем обра щения, отвечающим быстродействию современных ЭЦВМ. Поэтому в быстродействующих вычислительных машинах, как правило, применяется несколько различ
ных типов запоминающих устройств. |
з а п о м и н а ю щ е е |
Один из них — о п е р а т и в н о е |
|
у с т р о й с т в о , сокращенно — ОЗУ |
(иногда его назы |
вают внутренней памятью). Оно имеет высокое быстро действие и поэтому используется непосредственно с арифметическим устройством и устройством управления машины. Как правило, ОЗУ имеет емкость, ограничен ную несколькими тысячами машинных слов, а время об ращения — порядка долей или единиц микросекунд. В качестве оперативных запоминающих устройств в маши нах применяются: акустические линии задержки (в по следние годы — реже), электронно-лучевые трубки, •маг нитные сердечники и магнитные барабаны.
Другой вид запоминающего устройства — в н е ш н е е
з а п о м и н а ю щ е е у с т р о й с т в о (ВЗУ), или |
внеш |
няя память. Оно обладает емкостью в несколько |
сотен |
тысяч и даже миллионов ячеек, но у него большое время
обращения (до нескольких минут). Чаще |
всего в каче |
|
стве внешних запоминающих устройств |
используются |
|
магнитные ленты и магнитные диски. |
|
|
П р о м е ж у т о ч н ы е , |
или б у фе р н ые , з а п о м и |
|
н а ю щи е у с т р о й с т в а |
(ПЗУ) служат для хранения |
|
информации, получаемой из внешнего ЗУ или из устрой ства ввода для передачи в оперативную память маши ны. Переписывание информации из промежуточного ЗУ производится значительно быстрее, чем непосредственно из медленнодействующих устройств; это повышает эф фективность использования машины. Таким образом, ПЗУ используются для в р е м е н н о г о хранения инфор мации при обмене ею между устройствами, которые об ладают разными скоростями действия. Промежуточные запоминающие устройству имеют емкость, среднюю меж ду емкостью ОЗУ и ВЗУ, — обычно порядка нескольких десятков тысяч ячеек; по своему быстродействию они
118