книги из ГПНТБ / Основы вычислительной техники учебник

малое по сравнению с МОЗУ быстродействие, которое ограни­ чивается пакетным методом обработки данных и малой ско­ ростью протяжки ленты. При скорости движения ленты поряд­ ка 2м/с скорость записи (считывания) не превышает 64000 сим­ волов в секунду.

щее перемещение суппорта с держате­ лями головок вдоль радиуса диоков. Размещение информации'

на дисках (рис. 15.15) производится по концентр-ическим окруж­ ностям (дорожкам) различных радиусов. Кроме того, дискиделятся на участки (секторы).

420

'В .настоящее время устройства с дисками различных диа­ метров и конструктивного пополнения являются наиболее со­ вершенными запоминающими устройствами с 'произвольным обращением. Это объясняется тем, что при сравнительно не­ большом объеме они имеют большую рабочую поверхность но­ сителя для запоминания информации.

В существующих типах ЗУ один блок дисковой памяти имеет до 25 диенов. На двух сторонах диска располагаются по 200 кон­ центрических дорожек. Каждая дорожка подразделяется па 5 секторов, каждый ив которых вмещает 200 буквенно-числовых символов. Исходя нз этого, можно подсчитать емкость блока памяти:

При скорости вращения дисков 2400 об/мин скорость пе­ редачи данных составляет 156 кбайт/с.

На основе использования магнитных дисков созданы уст­ ройства о жестко закрепленными пакетам» дисков большого диаметра (до 1 м), способные хранить огромное количество информации! (до 5 -108 дв. ед.), а также недорогие, удобные для использования устройства со сменными пакетами дисков (диаметром до 300 мм). В последнем случае пакет из несколь­ ких дисков может быть снят с устройства и заменен другим, хранящим информацию, подлежащую обработке.

Кроме внешней памяти запоминающие устройства на маг­ нитных дисках могут использоваться в качестве буферных ЗУ для промежуточного хранении информации при обмене ею между устройствами вычислительной машины, работающими с раз­ ными скоростями.

421

ГЛАВА 16

(УВ:Р) не принимают непосредственного участия в самом про­ цессе решения задачи, поэтому их называют также внешними или периферийными - устройствами. Состав, принцип действия и конструкция внешних устройств в значительной степени за­ висят от назначения и особенностей построения процессора ЦВМ.

Устройством ввода называется устройство ЦВМ, обеспечи­ вающее ввод информации (исходных данных и программы) в вычислительную машину. Все 'Существующие в настоящее вре­ мя устройства ввода можно классифицировать по ряду при­ знаков.

По методам преобразования информации устройства ввода делят на автоматические и неавтоматические.

В неавтоматических устройствах ввода информация вво­ дится в машину непосредственно с клавиатуры ЦВМ или с клавиатуры пишущей, клавишной машинки, телеграфного ап­ парата, непосредственно связанных с ЦВМ. Низкая скорость ручного ввода информации и трудность исправления допущен­ ных ошибок в сильной степени ограничивают использование неавтоматических устройств ввода.

Автоматические устройства ввода позволяют вводить спе­ циальным образом подготовленную исходную информацию без участия человека. Они имеют высокую скорость ввода и нахо­ дят преимущественное применение.

В зависимости от способа .представления исходной .информа­ ции устройства ввода делят на устройства ввода с промежу­ точного носителя, устройства ввода письменной (текстовой) ин­ формации, устройства ввода графической информации, устрой­ ства .ввода речевой информации, устройства дистанционного

4-22

ввода информации. Классификация устройств ввода приведена на -рис. 16.1.

К устройствам дистанционного ввода относятся аппараты, способные воспринимать, преобразовывать и вводить инфор­ мацию, поступающую но каналам связи. Они обычно имеют в своем составе преобразователи информации и блоки конт­ роля, обеспечивающие обнаружение и устранение ошибок, воз­ никающих при передаче информации. Такие устройства при­ меняются, в основном, в управляющих машинах.

Устройства ввода графической информации обеспечивают ввод в ЦВМ информации, заданной в виде графиков и диа­ грамм.

К устройствам ввода речевой информации относятся авто­ маты, 'позволяющие автоматически воспринимать, преобразо­ вывать в машинную форму и вводить в машину информацию, произносимую голосом. Эти устройства являются весьма перс­ пективными, но в настоящее время серийно пока нс произво­ дятся.

Устройства ввода письменной информации называют читаю­ щими автоматами. Читающие автоматы обеспечивают автома­ тическое преобразование письменной информации в машинный код и ввод ее в ЦВМ с большой скоростью. Они подразделя­ ются на устройства ограниченного и универсального чтения. Перспективы использования этих устройств несомненны, но современные читающие автоматы имеют большую сложность

ииспользуются пока редко.

Кустройствам ввода с промежуточного носителя относятся устройства автоматического ввода информации, записанной специальным кодом на некотором материальном объекте, на­ зываемом носителем. По виду используемого носителя эти уст­ ройства делят на устройства ввода с перфокарт, устройства ввода с перфолент, устройства ввода с- магнитных, лент.

Перфокарта представляет собой прямоугольную карточку строго определенных размеров, изготовленную из плотной бумапи или тонкого картона. Наибольшее распространение полу­ чили 80-'колонные перфокарты (рис. 16.2), поле которых раз­ бито на 12 горизонтальных строк и 80 вертикальных колонок. Запись информации производится путем пробивки прямоуголь­ ных отверстий на пересечении строк и колонок. Вид записи зависит от типа машины и принятого «ода записи информации. Для записи всей входной информации используется группа (колода) перфокарт.

Перфолента представляет плотную бумажную или целлу­ лоидную ленту. Наибольшее распространение получила питипозиционная бумажная лента шириной 17,5 мм, поскольку она может применяться для передачи данных по обычным теле-

423

Рис. 16.1

графным линиям связи со стандартным телеграфным обору­ дованием. Информация на ленте записывается путем пробивки круглых отверстий на пяти дорожках, причем на каждой строке записывается одна цифра или знак. Кодировка чисел и ко­ манд зависит от типа эксплуатируемой машины. Запись чисел и команд н«а перфоленте в служебном коде машины «Минск-22»

представлена на рис. 16.3. Рабочая и служебная информация записывается на 2, 3, 4, 5 дорожках, .признак служебной инфор-

4 2 5

мадии записывается на первой дорожке. Синхронизирующая дорожка попользуется для записи (считывания) синхроимпуль­ сов и в некоторых случаях для .протягивания ленты. В .некоторых машинах («Урал-1», «Разда:н-2») применялась 35-;mim целлуло­ идная перфолента, в качестве которой использовалась зачер­ ненная кинопленка.

К достоинствам перфолент можно отнести дешевизну 'самой ленты, высокую (до 1000 знаков в секунду) скорость ввода и возможность записи информации практически любого объема.

Устройства ввода с магнитных лент по принципу действия аналогичны внешним запоминающим устройствам на магнитной ленте.

Аппаратура устройства ввода с промежуточного носителя состоит из трех основных частей, имеющих относительно само­ стоятельное значение: перфорирующего устройства (перфора­ тора), считывающего устройства и устройства контроля (конт­ рольннка).

Перфоратором называется устройство, предназначенное для записи исходной информации на перфокартах и перфолентах

ввиде системы отверстий, изображающих код двоичного числа.

Внастоящее время используется несколько типов перфораторов, различающихся между собою конструкцией и принципом рабо­ ты. Независимо от конструкции перфоратор обычно имеет в

своем составе клавиатуру, шифратор и пробивной механизм. На панели клавиатуры размещается ряд клавиш, с помощью которых производится набор цифровых, буквенных и других знаков при записи информации на перфоленту и перфокарту. Шифратор обеспечивает преобразование (шифрацию) набран­ ных знаков в двоичный код. Пробивной механизм предназначен для пробивки отверстий при записи информации на перфоленту или перфокарту.

Контрольник служит для проверки правильности нанесенной перфорации.

§ 16.2. Устройства считывания информации

Устройства считывания информации предназначены для съема информации с перфокарт и преобразования ее в кодовые сигналы, пригодные для использования в ЦВМ. Для считывания информации с носителя используются контактные и бесконтакт­ ные способы.

При контактном способе считывания каждая позиция носи­ теля контролируется контактными элементами, в качестве ко­ торых используются подпружиненные иглы, щетки, штифты и т. п. При наличии отверстий ;в соответствующей позиции контактные элементы проникают через них и замыкают элект­ рические контакты. Благодаря этому в выходных цепях образу-

426

ютея единичные имЦуЛьсныё сигналы достаточной амплитуд^ и мощности. Если отверстия нет, то замыкание контактов не происходит и в выходные цепи подается нулевой сигнал. Основ­ ным недостатком контактных способов является ограниченная скорость считывания информации, обычно не превосходящая 20—30 чисел в рекунду.

Из бесконтактных способов считывания наибольшее .рас­ пространение получил фотоэлектрический способ. В фотоэлект­ рических устройствах считывании носитель информации 3 пе­ ремещается между источником света-и фотодиодами (рис. 16.4). В качестве источника света применяется лавина накаливания 1 с длинной нитью. Для получения узкого в вертикальном сечении пучка света применяются цилиндрические линзы 2. Конструк­ тивновсе фотодиоды (ФД) объединяются в одном блоке, на­ зываемом считывающей головкой. Сигнал с фотодиода посту­ пает на усилитель. Неосвещенный фотодиод имеет большое обратное сопротивление, поэтому с резистора R снимается низ­ кий потенциал. При освещении фотодиода его обратное сопро­ тивление уменьшается примерно на порядок, при этом с ре­ зистора R снимается отрицательный импульс.

Количество диодов в головке определяется ко­ личеством позиций носи­ теля, с которых одновре­ менно -онимается инфор­ мация. Перфоленты могут иметь 5—8 дорожек, поэ­ тому считывающая голов­ ка для -съема информации с ленты получается не­ большой. Перфокарта

имеет 45 пли 80 (позиций, поэтому считывающая головка долж­ на иметь до 80 фотодиодов. Такая головка получается 'сложной, поэтому перфокарты в некоторых! устройствах считывания по­ даются' узкой стороной и информация .в ник -снимается поколонно. Для преобразования этой информации в обычный машинный -код используются специальные преобразователи кодов.

Устройства считывания информации с перфолент

Для считывания информации с перфолент в устройствах ввода современных ЦВМ преимущественно применяется фото­ электрический способ.

Фотосчитывающее устройство включает -в свой состав ме­ ханизм перемещения ленты, блок фотодиодов, блок формиро­ вания сигналов и блок управления. Принцип действия фотосчиты/вающего устройства поясняется рис. 16.5.

• /

427

Механизм перемещения перфоленты, в который входйт дви­ гатели /, 5, 6, ролики 2, 3, 4, электромагниты 7 н 8, обеспечи­ вает равномерное перемещение перфоленты в прямом направ­ лении при считывании, ускоренное — в обратном направлении при перемотке ленты и останов перфоленты по сигналам оста­ нова, поступающим из ЦВМ. Ведущий двигатель 1 вращает с постоянной скоростью ролик 2. Если информация не вводится, то прижимной ролик 3 отжат и не прижимает перфоленту к ведущему ролику и тот вращается вхолостую.

Тормозные ролики 4 в этом случае крепко зажимают перфо­ ленту между собою. Для ввода информации с блока управления на .подмоточные двигатели 5 и 6, электромагниты 7 и 8 и лампу подсвета 9 подается сигнал «Начало ввода». При этом подмоточные двигатели начинают вращаться, тормозной электромаг­ нит 7 отстопаривает перфоленту, а прижимной ролик 3 плотно прижимает ее к ведущему ролику. В результате перфолента начинает сматываться с левой бобины 10 на правую бобину 11.

Информация с перфоленты считывается с помощью фото­ электрического блока 12, в котором световая энергия лампочки подсвета преобразуется в электрические сигналы. Эти сигналы подаются в блок формирования импульсов, с выхода которого импульсы требуемой амплитуды и длительности поступают в ЦВМ и блок управления устройства ввода.

Для останова ленты с блока управления подается сигнал «Конец ввода», по которому подмоточные двигатели останав­ ливаются и затормаживаются, прижимной ролик отходит от ведущего, а тормозные ролики зажимают и останавливают пер­ фоленту. Быстродействующие электромагниты 7 и 8 обеспечи­ вают разгон и останов перфоленты за время 1—2 мс, что ограничивает выбег ленты при останове в пределах 2—3 строк.

428

Для обеспечения постоянного натяжения перфоленты на всех участках лентопротяжного тракта угловая скорость левой и правой бобин в процессе работы должна меняться. Изменение угловой скорости бобин обеспечивается следящими системами подмоточных двигателей. Входные сигналы для следящих сис­ тем сни'М'аютоя с датчиков положения рычагов 13 и 14. Перфо­ лента пропускается между роликами неподвижных стоек 15, 16 и рычагов 17 и 18, поэтому при изменении натяжения ленты рычаги поворачиваются. В результате с датчиков положения рычагов снимаются управляющие сигналы, которые подаются на вход следящих систем подмоточных двигателей. В простей­ шем случае датчик положения 'представляет группу контактов, через которые подается питание на подмоточные двигатели. На­ пряжение питания и, следовательно, скорость вращения двига­ теля изменяются в зависимости от того, какая пара контактов цепи .питания тадмоточных двигателей замкнута.

Выпускаемые в настоящее время фотосчитывающне устрой­ ства имеют емкость бобин до 1'80 м и обеспечивают считывание с бумажных перфолент, имеющих до 8 дорожек, со скоростью до 2000 строк в 'секунду.

Устройства считы вания инф ормации ,с перф окарт

Вустройствах считывания.с перфокарт используются кон­ тактные и бесконтактные способы съема информации.

Рис. 16.6.

Контактный способ используется, например, в устройствах ввода ВУ700-2 и ВУ700-ЗМ, обеспечивающих съем информации

4 2 9