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