Материал: Нечаев А.Н. Устройство и работа электронных цифровых машин

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

сериалы задачи ё организациях, не имеющих собствен­

ной машины,

а для решения пересылать их в вычисли-

" тельные центры.

Возможна

и другая организация работ: исходные

данные задачи, набираемые оператором на клавиатуре, в виде групп соответствующих электрических сигналов поступают непосредственно в машину и записываются в ее запоминающих устройствах. После окончания вычис­ лений машина автоматически выдает результаты на пе­ чатающее устройство. Такая синхронная работа возмож­ на только на малых вычислительных машинах. При ма­ шинах, обладающих высокой производительностью, этот порядок приведет к нерациональному использованию машинного времени и вызовет значительное удорожание решения задачи.

Независимая система внешних устройств делает це­ лесообразной организацию промежуточного звена меж­ ду внешними устройствами и машиной — комплектовоч­ ного отделения. Такое отделение позволяет рационально организовать работу на машине, кроме того, в нем со­ средоточиваются и комплектуются исходная и конечная документация решаемых на машине задач, стандартные программы, константы и другие материалы. Хорошо ор­ ганизованная библиотека программ задач, когда-либо уже решенных на машине, дает возможность использо­ вать для решения новых.задач часть ранее составленных программ.

Состав и взаимодействие блоков системы внешних устройств существенно зависят от качества и количест­ ва исходных данных, видов документации, принятых для введения в машину, и способа представления исходных данных в документации. Вид и форма документов, выво­ димых из машины и обрабатываемых на внешних устройствах, также могут‘быть различными, они зависят от типа машины и характера решаемых задач.

Для ввода исходных данных в машину в качестве до­ кументации обычно используются, как мы уже сказали, перфокарты, перфоленты- и магнитные ленты.

В большинстве электронных цифровых машин ис­ пользуют стандартные 80-колонные перфокарты, на каждой из которых в закодированном виде записывает­ ся до 12 чисел или команд. Кроме этой информации на 'карту могут быть записаны-номер задачи, номер перфо­

159

карты и нанесены синхронизирующие маркерные пробив­ ки. В нормальных условиях перфокарты могут храниться длительное время; многократное (до нескольких сотен раз) считывание информации не приводит к значитель­ ному ухудшению их качества. Перфокарты очень удобны для комплектации исходных данных, так как их можно перекладывать в самых различных комбинациях. Они используются как в вводных, так и в выводных устрой­ ствах машины.

Запись информации на перфокарты производится с помощью клавишного устройства, работающего совме­ стно с входным перфоратором. Клавиатура клавишного устройства для набора исходной информации бывает различных типов. В некоторых малых машинах исполь­ зуется десятиклавишная клавиатура, клавиши которой со­ ответствуют цифрам десятичной системы счисления. Опе­ ратор нажимает клавиши в порядке, соответствующем вводной информации. Наиболее часто применяется так называемая полная клавиатура, имеющая столько рядов по десять клавиш, сколько десятичных разрядов в чис­ лах, вводимых в машину. Работать на такой клавиатуре, так же как и на десятиклавишной, можно по слепому ме­ тоду, но несколько медленнее: опытный оператор спосо­ бен набирать три-четыре знака в секунду. Зато полная клавиатура дает возможность проверять все число перед пробивкой его на перфокарте.

Использование для набора данных специально при­ способленной клавиатуры пишущей машинки позволяет одновременно с нанесением информации на перфокарты печатать вводимые данные на бумаге. Это создает до­ полнительные удобства для контроля правильности под­ готовки данных.

Исходные числовые

данные

набираются

на

кла­

вишном

устройстве в десятичной

системе счисления, а

' команд

программы — в

восьмеричной.

Клавишное

устройство, выполненное

на . электромагнитном

реле,

преобразует код набранного числа в электрические сиг­ налы и передает их во входной перфоратор. При этом преобразовании десятичные цифры чисел автоматиче­ ски переводятся в двоично-десятичную систему счисле­ ния, а восьмеричные цифры команд — в двоичную.

Входной перфоратор предназначен для автоматиче­ ской пробивки (перфорации) отверстий на карте в со-

160

Аналогично производится подготовка перфолент. Ши­ рина ленты определяет максимальное количество доро­ жек, по которым может производиться запись и считыва­ ние информации. Чаще всего применяются стандартные пятидорожечные бумажные телеграфные ленты, а также

35-миллиметровые ленты из кинопленки на

11 дорожек

(например, в машинах типа «Урал»).

размещение

Принято параллельно-последовательное

информации на перфолентах, т. е. каждое

число или

команда пробивается на нескольких строках ленты. Пер­ форация производится на телетайпах или на специально разработанных устройствах.

Ввод в машину данных с перфолент или перфокарт производится читающим устройством. В современных машинах используются читающие устройства, работаю­ щие на электромеханическом и фотоэлектрическом принципах.

Электромеханический принцип считывания информа­ ции заключается в том, что перфоноситель пропускается через транспортирующий блок, в котором установлены Металлические щеточки, ощупывающие перфокарты по колонкам, а перфоленты — по дорожкам. С другой сто­ роны перфоносителя установлен металлический контакт­ ный валик. Если в перфоносителе имеется отверстие, то щеточка, попадая в него, замыкает электрическую цепь через контактный валик и подаст электрический сигнал в машину. При отсутствии отверстия электрическая цепь размыкается, и сигнал в машину не подается.

Трение между щеточкой и перфоносителем ограничи­ вает скорость считывания 40—50 строками в секунду, так как при больших скоростях транспортировки перфо­ носитель быстро изнашивается.

Фотоэлектрическое считывание позволяет значитель­ но увеличить скорость ввода — свыше 200 строк (чи­ сел) в секунду с перфокарт и свыше 150 чисел в секунду с перфоленты. В таких устройствах используются фото­ элементы или фотодиоды, которые освещаются источни­ ком света, расположенным с другой стороны перфоно­ сителя. Если на карте или ленте имеется отверстие, то через него луч от источника света попадает на фотоэле­ мент, в котором вырабатывается электрический сигнал, поступающий после усиления в машину.

Наибольшую скорость ввода данных в машину можно

162

"получить при помощи магнитной ленты. В некоторых ма­ шинах подготовку магнитной ленты, т. е. нанесение на нее исходных данных, можно проводить независимо от машины. Для этого используется специальное устрой­ ство перезаписи, которое позволяет информацию, запи­ санную на перфокартах, переписывать непосредственно на магнитные ленты. Бобина с подготовленной лентой переносится на машину и устанавливается на одном из лентопротяжных блоков внешнего запоминающего устройства. Скорость ввода таким способом может пре­ вышать 1000 чисел в секунду.

Результаты решения задачи могут выводиться на пеофокарты, перфоленту или непосредственно на пишу­ щую машинку. При использовании перфокарт и перфо­ лент в качестве устройства вывода применяется перфо­ ратор результатов, аналогичный входному. Скорость пер­ форации результатов на карты составляет около 20 чи­ сел в секунду, а на ленты — до 10 чисел. Быстродейст­ вующее печатающее устройство, используемое в боль­ шинстве машин, позволяет печатать в десятичной систе­ ме счисления результаты, выдаваемые непосредственно из машины, со скоростью 20 чисел в секунду.

При работе устройств ввода-вывода с машиной

скорость передачи информации определяется быстродей­ ствием этих устройств. Скорость существующих электро­ механических устройств весьма низка, поэтому при вво­ де в машину больших массивов информации или при выводе большого числа результатов затрачивается зна­ чительная часть рабочего времени машины. Это обстоя­ тельство играет особенно значительную роль при экс­ плуатации информационно-логических машин, опери­ рующих с огромными объемами информации.

Проблема повышения производительности таких ма­ шин решается в двух направлениях. Во-первых, создает­ ся такая структура машины и устройств ввода и вывода информации, которая позволяла бы передавать инфор­ мацию без прекращения и даже без замедления выпол­ нения основной программы решения задачи. Ввод и вы­ вод информации при такой структуре может произво­ диться одновременно по нескольким каналам. Во-вто­ рых, разрабатываются новые сверхбыстродействующие устройства ввода-вывода с использованием различных физических и химических принципов.

11*

163

Для ускорения процессов подготовки и ввода инфор­ мации в машину в настоящее время создаются надежные устройства, позволяющие вводить данные путем непо­ средственного их считывания с первичных документов. Значительно повысить скорость ввода можно, применив считывание информации электронным лучом с фото­ носителя, обладающего большой плотностью записи данных.

В настоящее время уже известно несколько методов, которые можно положить в основу при создании автома­ тических считывающих устройств.

Для ускорения процессов вывода информации из ма­ шины также разрабатывается большое количество раз­ личных методов: фотографический, электроискровой, электрографический, электрохимический и др.

Ф о т о г р а ф и ч е с к и й метод основан на фотографи­ ровании результатов, выводимых на световое табло, со­ стоящее из малогабаритных неоновых лампочек. При вы­ воде данных из машины зажигаются соответствующие лампочки, изображающие цифры числа. Перед световым табло устанавливается фотозаписывающее устройство, работающее с большой скоростью при непрерывном дви­ жении пленки. Проявленная и высушенная пленка ис­ пользуется для чтения результатов или поступает в устройство, где производится перепечатывание их на фо­ тобумагу.

Э л е к т р о и с к р о в о й метод регистрации данных основан на использовании явления электрического раз­ ряда между двумя электродами. Цифры выводимых из машины чисел при перемещении бумаги между электро­ дами воспроизводятся в виде комбинаций сквозных от­ верстий.

Особенно перспективными считаются э л е к т р о г р а ­

ф и ч е с к и е (ксерографические) устройства вывода

ин­

формации, обеспечивающие печатание результатов

на

бумажной ленте, на

которую предварительно

нанесен

чувствительный слой.

Выводимые данные они

записью

вают на бумаге посредством электрической искры, воз­ действующей на чувствительный слой по контуру, соот­ ветствующему начертанию цифры. Запись становится видимой после протягивания ленты через цветной поро-- шок, оседающий на заряженных местах бумаги. Для со­ хранения записи бумагу подвергают термообработке.

' Скорость вывода таким способом достигает 200—300 тыс. знаков в секунду.

При э л е к т р о х и м и ч е с к о м способе вывода дан­ ных' их регистрация производится металлическим элект­ родом, имеющим механический контакт с поверхностью специальной бумаги, пропитанной электролитом. Другой стороной бумага соприкасается с пластиной, являющейся вторым электродом. На электроды подаются импульсы напряжения. Проходящий через бумагу ток вызывает разложение электролита, и в местах реакции цвет бума-' ги изменяется, чем воспроизводятся соответствующие цифры.

Устройства ввода-вывода ЭЦУМ

Другой вид устройств ввода-вывода информации представляют преобразователи данных из непрерывной формы в цифровую и обратно.

Вэлектронных цифровых вычислительных и инфор­ мационно-логических машинах преобразователи могут использоваться в качестве построителей графиков. В этом случае данные, поступающие в виде таблиц резуль­ татов в цифровой форме, передаются на преобразова­ тель, который записывает их в виде кривой на листе бумаги.

Таким образом автоматизируется процесс обработки данных, получаемых из машины.

Вэлектронные цифровые управляющие машины (ЭЦУМ), работающие в системах автоматического уп­

равления производством, необходимо автоматически вво­ дить исходные данные с датчиков, измеряющих парамет­ ры состояния системы,’И выводить командные сигналы на исполнительные органы. При этом • приходится пре­ образовывать непрерывные' величины (заданные, напри­ мер, в форме механического перемещения или величины электрического напряжения) в соответствующие им чис­ ловые эквиваленты. Устройства для преобразования не­ прерывной формы представления величин в цифровую применяются также при совместной работе аналоговых

ицифровых машин, а также для сопряжения аналоговой

ицифровой частей в комбинированных аналого-цифро­

вых машинах. - ......................

В настоящее .вре^'судаедвуёт’-.большое .. ..количество

1 6 3 -

различных схем преобразователей. В зависимости от принципа действия и характера входного сигнала они бывают механическими (входной сигнал измеряется ве­ личиной угла поворота оси, линейными перемещениями и т. п.) или электрическими (входной сигнал измеряется величиной напряжения или тока). Следует заметить, что механический входной сигнал, представленный, напри­ мер, поворотом оси, может быть легко преобразован в электрический непрерывный сигнал присоединением этой оси к ручке потенциометра. С другой стороны, электри­ ческое напряжение легко преобразовать с помощью сер­ вомеханизма, заставив его изменять механическое по­ ложение оси.

В электронных цифровых управляющих машинах применяются и механические и электрические преобразо­ ватели, причем первые используются широко, так как они имеют по сравнению с электрическими некоторые преимущества — у них выше точность и в некоторых слу­ чаях большая скорость работы.

Примером механического преобразователя может служить устройство с диском, схематически изображен­ ное на рис. 58. Оно состоит из диска 1, источника света 2

Рис. 58. Преобразователь с кодирующим диском:

/ — кодирующий диск; 2 —-источник света; 3 — фотоэлементы.

166

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124908