книги из ГПНТБ / Брага, В. В. Основы технологии машинной обработки статистической информации [учеб. пособие]

исходных данных (буквенных и цифровых). Вся информация пред< варительно записывается на перфокарты, перфоленты, а затем вводится в ЭВМ.

Электронные машины могут иметь различные устройства ввода: с перфокарт и перфолент. В ряде случаев машины оборудуются несколькими устройствами ввода. Для ЭВМ, обрабатывающих экономическую информацию, большое значение имеет устройство

в них нетрудно вносить изменения, их можно предварительно груп­

быстродействие этих устройств повысилось с 300 до 600—700 пер­ фокарт в минуту. Ведутся работы по созданию более быстродей­

теля на работу с заданным числом дорожек. Устройства ввода с перфоленты приобретают все большее значение в связи с разви­ тием различных средств механизации первичного учета, обеспечи­ вающих пробивку данных на перфоленты, агрегатированием вы­ числительных машин с перфоприставками, использованием перфоприставки при передаче данных по каналам связи. Устройство ввода с перфолент при обработке экономических задач особенно целесообразно использовать в том случае, если перфолента полу­ чается автоматически при составлении сводных отчетов на маши­ нах, агрегатированных с перфоприставкой («Аскота-170» и др.). Изготовить перфоленту вручную очень трудно, контроль ленты сложный; поэтому вручную перфорировать перфоленты при обра­ ботке громадных массивов не всегда целесообразно. Устройства ввода с перфоленты широко используются при разработке теле­ графной статистической отчетности, когда данные передаются по

30

Считывание информации производится с помощью электромеханіі* ческих и фотоэлектрических элементов и управляется программой.

Ввод данных в ЭВМ может также производиться со считы­ вающих устройств, обеспечивающих ввод информации со специали­ зированных бумажных бланков, на которых данные записываются с соблюдением определенных правил. Так, например, к машине «Минск-32» может быть подсоединено устройство «Бланк», счи­ тывающее информацию, записанную в виде графических отметок. Это устройство использовалось при обработке материалов Все­ союзной переписи населения 1970 г. Читающее устройство «Рута-701» обеспечивает считывание с документов, на которых информация записана в виде нормализованного шрифта.

Информацию можно вводить и с магнитных лент. Обычно первичные данные сначала переносятся на перфокарты, а затем при помощи специального перезаписывающего устройства пере­ носятся на магнитные лснты. Магнитные ленты, содержащие ин­ формацию, присланную с других вычислительных центров, также являются машинным носителем для ввода информации в ЭВМ.

Информация в ЭВМ может вводиться путем набора данных вручную с пульта управления, с клавиатур пишущих машинок и телетайпов, со специальных устройств—терминалов, расположен­ ных на значительном расстоянии от машины. Ввод информации с пульта применяется крайне редко (только для внесения неболь­ ших поправок), так как им пользоваться неудобно, можно допу­ стить ошибки, которые потом трудно обнаружить. В настоящее время разработана и внедряется аппаратура сопряжения («Минск-1560» и др.) для ввода информации в ЭВМ с телеграф­ ных и телефонных каналов связи.

Запоминающее устройство (ЗУ) часто называют памятью ма­ шины. Оно служит для хранения и выдачи исходных данных, про­ межуточных и окончательных результатов, а также для хранения программы вычислений. ЗУ состоит из ячеек памяти, а ячейки в свою очередь из разрядов. Число разрядов в ячейке у различ­

в десятичной системе, то в момент ввода данных в ЭВМ по спе­ циальной программе производится перевод этих чисел из деся­ тичной системы счисления в двоичную. Для простоты можно пред­ ставить себе, что вся машина состоит из электронных элементов, каждый из которых может быть или включенным, или выключен­ ным. Технически такие элементы легко реализуются. Цифровая десятичная система имеет десять знаков (от 0 до 9), а элементы машины —два состояния; поэтому» информация в машине преобра-

31

зуется в двоичную систему, которая обозначает каждую цифру (букву) с помощью комбинации только двух знаков: нуля и еди­ ницы. Каждое десятичное число будет представлено в виде комби­ наций нулей и единиц, например:

Из примера видно, что каждая десятичная цифра ЭВМ пред­ ставляется в виде четырехразрядного двоичного числа.

Для того чтобы представить в виде комбинации нулей и еди­ ниц все буквы алфавита, недостаточно четырех двоичных разря­ дов, в которых возможно только 16 таких комбинаций (24 ). Для этого не хватит и пяти разрядов, так как 25 = 32. Следовательно, для каждой буквы необходимо отвести шесть двоичных разрядов. Восьмиразрядный двоичный код, в котором можно разместить две цифры или одну букву, принято называть символом (байтом).

В 37-разрядной ячейке можно записать максимум девятизнач- -

Всем ячейкам запоминающего устройства присваиваются но­ мера. Номер ячейки называется адресом. В ячейку записывается какое-то число, слово или одна команда. Одна часть оперативного запоминающего устройства отводится под запись программы или системы программ, а в остальные записывается обрабатываемая информация.

Емкость запоминающего устройства является одним из важней­ ших параметров ЭВМ. Она определяет, сколько слов или чисел-мо­ жет одновременно храниться в машине. Другим важным парамет­ ром ЭВМ служит быстродействие, которое зависит от времени

32

большие размеры, но малое время записи и выборки числа из нее (всего несколько микросекунд). Она предназначена для хранения данных, непосредственно участвующих в операциях, производи­ мых арифметическим и управляющим устройствами. Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) выполняются в основном на ферритовых сердечниках и имеют емкость, кратную степени двойки:

в машине «Минск-22» она состояла всего из 8192 ячеек, в машине «Минск-32» — до 65 тыс. ячеек, а в некоторых ЭВМ третьего поко­ ления— до 2 млн. ячеек. Внешняя память предназначена для дли­ тельного хранения больших массивов данных. Она строится на магнитных лентах, барабанах, дисках, на которых можно хранить практически неограниченное количество информации. Время обра­ щения к этой памяти большее, иногда составляет несколько се­ кунд или даже минут. Стоимость этих устройств небольшая.

Память (накопитель) на магнитных лентах размещается в спе­ циальных шкафах , где имеются катушки, в которые вставляется магнитная лента, лентопротяжный механизм, обеспечивающий перемотку лент, и считывающая (записывающая) головка, кото­ рая обеспечивает считывание или запись информации на магнит­ ную ленту. Запись и считывание информации производятся груп­ пами чисел, размещенных в зонах. Между зонами оставляют интервалы длиной 10—15 см, необходимые для разгона и оста­ новки магнитной ленты. Емкость одной магнитной ленты — 100 тыс. ячеек; к одной машине «Минск-22» и «Минск-32» можно подсо­ единить до 16 магнитных лент.

Объем запоминающих устройств ЭВМ имеет большое значение при обработке статистических задач, отличающихся большим ко­ личеством входящей информации.

При решении статистических задач на магнитные ленты запи­ сывается вся входящая информация, так как объема оператив­ ной памяти часто не хватает для ее размещения. Между опера­ тивной и внешней памятью в процессе решения задачи происхо­ дит постоянный обмен информацией, так как все логические и арифметические операции производятся только над информацией, помещенной в оперативной памяти. Поэтому сводные статистиче­ ские таблицы формируются в оперативной памяти. На магнитных лентах записываются вся справочная информация и машинная программа, которые в нужный момент также пересылаются в опе­ ративное запоминающее устройство.

Магнитные диски также относятся к внешней памяти, которая образована набором дисков (пластин) с магнитным покрытием, насаженных на общую непрерывно вращающуюся ось. Такой на-

ции производятся магнитными головками. Память на магнитных дисках имеет большой объем. Один пакет дисков может содер­ жать 8 млн. символов.

Арифметическое устройство (АУ) предназначается для выпол­ нения вычислительных и логических операций. Оно характери­ зуется скоростью выполнения отдельных операций, которая в со­ временных ЭВМ колеблется от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов операций в секунду. Разные операции мо­ гут выполняться в машине с различной скоростью, поэтому надо учитывать среднее быстродействие машины. Числа, над которыми производятся действия, попадают в АУ только из оперативного за­ поминающего устройства (ОЗУ). Если же надо произвести опера­ ции над числами, которые находятся во внешней памяти, то их сна­ чала необходимо переслать в ОЗУ, а затем уже в АУ.

полнения операций. Рассмотрим принцип работы арифметическою

(такт 2). В третий такт будет выполнено сложение чисел, посту­

кая операция сложения осуществляется в том случае, если произ­ водится последовательное сложение нескольких чисел, например данных по графе, и суммирование чисел еще не закончено. Если

Ввод информации в ОЗУ, обмен информацией между ОЗУ и внешней памятью, вывод информации через машину осуще­ ствляются только через АУ. Сложение, умножение и деление вы­ полняются в машине с различной скоростью. При разработке но­ вых ЭВМ стремятся повысить среднее быстродействие ЭВМ. Так, машина «Минск-22» выполняет в среднем 5—6 тыс. операций

34

Кроме того, каждое отдельное устройство ЭВМ имеет блок мест­ ного устройства управления, которое управляет работой только этого устройства.

Для управления потоками информации и их коммутации в ма­ шине «Минск-32» имеется специальное устройство обмена (УО). К устройству управления ЭВМ относится также пульт управления, который состоит из панели сигнализации и панели ручного управ­ ления или пишущей машинки. Он обычно выполнен в виде отдель­ ного стола или наклонной плоскости, подключенной к устройству управления машины. Пульт управления служит для запуска ма­ шины, контроля за ходом вычислений и оперативного вмешатель­ ства в работу машины в случае необходимости.

На панели сигнализации машины «Минск-22» непрерывно отра­ жаются результаты вычислений, состояние и режимы работы основных устройств машины. На панели ручного управления имеются клавиатуры, кнопки, тумблеры и переключатели. При помощи клавиатуры можно вводить числа и программу в запоми­ нающее устройство (ручной ввод), но обычно для этого исполь­ зуется автоматический ввод, осуществляемый путем пропуска пер­ фокарт, перфолент через устройства ввода. Клавиатурой пульта управления в основном пользуются для внесения каких-либо изме­ нений в программу или исходную информацию, которые были авто­ матически введены в машину и записаны в ячейку. Для этого на клавиатуре достаточно набрать номер ячейки, набрать правиль­ ный результат и послать его в машину. В результате этого перво­ начально записанное число в ячейке погасится и вместо него за­ пишется новое число.

Основной режим работы ЭВМ автоматический, т. е. машина не останавливается, пока не будет выполнена вся программа вычис­ лений. Вместе с тем машина может работать и в таком режиме, когда каждая команда выполняется только после подачи вручную определенного сигнала с пульта управления." Такой режим при­ меняется при отладке программ. Но для автоматизации отладки имеются отладочные программы, с помощью которых выдается на печать вся интересующая программиста информация. Приме­ нение отладочных программ позволяет анализировать решение задачи без излишних затрат машинного времени.

Устройства вывода служат для выдачи из машины результатов решения задачи. Средние и большие электронные вычислительные машины, предназначенные, для обработки экономической инфор­ мации, имеют, как правило, несколько устройств вывода, позво­ ляющих получать результаты решений в виде напечатанных таблиц, а также на перфокартах и перфолентах. Кроме этого, неко­ торые ЭВМ могут выводить информацию в виде графических изо­ бражений на световое табло, телеэкран или непосредственно в ка­ налы связи. Печатающие устройства машины могут быть различ­ ными. Наиболее важным для обработки экономической информа­ ции является алфавитно-цифровое печатающее устройство, обес-

36

печивающее печать в одной строке до 128 знаков. Такое устрой­ ство позволяет получить результаты обработки в виде готовых таб­

400 строк в минуту. Разработаны быстродействующие печатающие устройства, обеспечивающие скорость печати до 2000 строк в ми­ нуту.

ѵЭлектронные вычислительные машины могут выводить резуль­ таты решения также на узкую бумажную ленту в виде столбца цифр, в каждой строке которого содержится до 16 знаков. В ка­ честве устройства ввода-вывода на печать в ЭВМ могут также использоваться пишущие машинки и телетайпы, но скорость вводавывода здесь небольшая (7 знаков в секунду). Поэтому эти устрой­ ства не используются при обработке экономической информации, имеющей большой объем выводимых данных.

Вывод на машинные носители информации осуществляется на специальных устройствах. В качестве устройства вывода на пер­ фокарты могут служить итоговые перфораторы, репродукторы, обеспечивающие скорость перфорации до 120 карт в минуту. Вы­ вод на перфоленты осуществляется с помощью перфоратора ленты

смаксимальной скоростью 80—150 знаков в секунду.

§2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭВМ «МИНСК-32»

Многопрограммная универсальная машина средней производи­ тельности «Минск-32» применяется для выполнения научно-техни­ ческих расчетов и решения информационно-логических задач большого объема, является продолжением машин второго поко­ ления, программно совместима с ЭВМ «Минск-22М», но имеет ряд преимуществ: увеличенную память, повышенную скорость работы,

деления—15-4-275 мксек. Машина может оперировать или 37-раз­

вычислитель (процессор). Емкость оперативного запоминаю­ щего устройства — 16 384 ячейки, но ее можно увеличить в четыре раза. Каждая ячейка содержит 38 двоичных разрядов: 37 инфор­ мационных и один контрольный;

запоминающее устройство на магнитных лентах. К машине можно подсоединить 5—8 механизмов;

устройство ввода с перфокарт, обеспечивающее ввод инфор­ мации в машину с 45или 80-колонных перфокарт со скоростью 600 перфокарт в минуту;

37

устройство ввода с перфолент, обеспечивающее ввод информа­

устройство вывода на печать, обеспечивающее вывод инфор­ мации на широкую бумажную ленту со скоростью 400 строк в ми­

бланков и т. д. К вычислителю машины относятся также устрой­ ство управления обменом с внешними устройствами и централь­ ный пульт управления. Устройство управления обменом обеспечи­ вает связь между вычислителем и внешними устройствами. Обмен информацией осуществляется в машине по двум каналам, быстро­ му и медленному. Через быстрый канал подключаются устрой­ ства, в которых скорость обмена соизмерима с быстродействием

медленнодействующие внешние устройства, устройства ввода и вывода на перфокарты и перфоленты, печатающее устройство, пи­ шущая машинка. К вычислителю может быть подключено одновре­ менно до 136 различных внешних устройств. Одновременно с вы­ полнением программ может происходить обмен с одним устрой­ ством быстрого канала (т. е. с одной магнитной лентой) и с не­ сколькими устройствами медленного канала.

Центральный пульт управления машины состоит из двух ча­ стей: пульта инженера, оформленного в виде самостоятельного стола, и пульта оператора, выполненного в виде переносного пуль­ та и расположенного на столе рядом с пишущей машинкой. Пульт инженера предназначен для отладки машины, проведения про­ филактической проверки и отыскания неисправностей. Состоит из двух панелей: панели индикации и панели управления. На панели индикации располагаются сигнальные лампочки, показывающие состояние отдельных устройств и блоков машины. На панели уп­ равления расположены клавиши, при помощи которых можно по­ гасить отдельные регистры или занести в них информацию. Пульт оператора и пишущая машинка служат для работы операторов во время выполнения программ, на пульте расположены различные клавиши управления. Пишущая машинка служит для выдачи операТору сообщений о ходе выполнения программы, а также для вво­ да в машину отдельных указаний.

Машина может одновременно решать несколько задач по раз­ ным программам. Режим многопрограммной работы машины по-

39

зволяет совместить обмен информацией с одним или несколькими внешними устройствами и с работой вычислителя по одной из ра­ бочих или служебных программ, имеющихся в оперативной па­ мяти. Это повышает общую производительность машины. Возмож­ ность многопрограммной работы машины обеспечивается тем, что во время довольно медленного ввода информации в машину боль­ шую часть времени (99,2%) оперативное запоминающее устройство машины простаивает. Поэтому это время используется для работы вычислителя по одной из программ, а также для обмена с другими внешними устройствами. В оперативной памяти машины одновре­ менно может храниться до четырех рабочих и восьми служебных программ. Решение задачи на машине обеспечивается наличием операционной системы.

Программирование для машины «Минск-32» допускается только на алгоритмических языках или машинно-ориентированных.

§ 3. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЭВМ

Решение статистических задач на ЭВМ требует выполнения ряда подготовительных этапов, которые выполняются в опреде­ ленной последовательности. Вначале экономисты различных под­ разделений осуществляют постановку задачи; в ней приводятся ха­ рактеристика входящих отчетов, правила преобразования показа­ телей, элементы логического и арифметического контроля информа­ ции, характеристика получаемых в результате решения сводных таблиц и др. Постановка задач служит основой для составления технического задания, а далее для программирования системы ма­ шинных программ.

В процессе работы над машинной программой программист вначале составляет общую1 логическую блок-схему решения задачи. Блок-схема представляет собой графическое изображение после­ довательности решения задачи, содержит перечень конкретных арифметических и логических операций, которые выполняются над статистическими отчетами.

Блок-схема изображается набором взаимно соединенных прямо­ угольников, в которых отражено содержание операций и показана последовательность их выполнения. Блок-схема еще не является программой для работы машины, так как символика, принятая для написания блок-схем, не понятна машине. Поэтому на основе блоксхемы необходимо составить машинную программу. Машинная программа может быть составлена различными способами.

Машинная программа составляется в несколько этапов. Сна­ чала программируются отдельные части программы в условных адресах, осуществляется распределение памяти, затем программа

39