Классическая блок-схема цифровой вычислительной системы (цвс)

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) производит арифметико-логические преобразования над поступающими в него словами.

ЗУ – хранит информацию, передаваемую в него из других устройств, в том числе извне через устройство ввода-вывода (УВВ). Состоит из быстродействующего оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и сравнительно медленно действующего, но способного хранить значительно больший объем информации ВНЗУ (внешнего ЗУ).

Емкость памяти ЗУ – несколько тысяч, или десятков тысяч слов. В емкости памяти ВНЗУ – миллионы слов.

В ЗУ выполняются следующие операции:

• считывание хранимой информации для передачи в другие устройства;

• запись информации, поступающей из других устройств.

ЗУ устроены таким образом, что при считывании слова из ячеки содержимое последней не меняется и при необходимости слово может быть снова взято из этой ячеки.

При записи хранившееся в ячейке слово стирается, и его заменяет новое слово. Если быстродействие ОЗУ оказывается недостаточно для получения необходимой скорости работы системы, используется сверхоперативное ЗУ емкостью несколько десятков или сотен слов, включаемое между АЛУ и ОЗУ.

Ячейки СверхОЗУ хранят главным образом промежуточные результаты и другую информацию, многократно использующуюся на текущем этапе вычисления.

УУ автоматически без участия оператора управляет вычислительным процессом, посылая сигналы всем другим устройствам согласно алгоритму работы системы.

Автоматически устройство управления посылает команды в адресную часть ОЗУ, указывая, какие слова должны быть переданы в АЛУ и другие устройства; включает АЛУ на выполнение нужной операции и посылает полученный результат в ОЗУ.

Таким образом, УУ осуществляет программное управление вычислительным процессом системы.

УВВ осуществляет ввод программы в ОЗУ, а также исходных данных, которые считываются с носителей информации на магнитных лентах и т.д. Кроме того, это устройство выводит из ЦЭВМ результаты расчета на принтер или дисплей.

При помощи ПУ (пульта управления) оператор пускает или останавливает ЦЭВМ, а при необходимости может менять процесс решения задачи.

Характерной особенностью представленной блок-схемы ЦВС является относительно небольшие объемы входной (исходной) информации и выходной информации (результатов расчета) и очень большое количество вычислений, которые необходимо проделать для научных и технических задач.

Блок-схема системы для автоматической обработки данных

Совсем иной характер носят задачи планово-экономического учета статистики и тому подобного. Эти задачи связаны с вводом в ЦЭВМ и запоминанием очень большого количества исходных данных. Сама же обработка данных требует сравнительно небольшого количества логических и математических операций. Задачи подобного типа получили название задачи обработки данных, а ЦВС, предназначенные для их решения - системы автоматической обработки данных.

При работе системы важно, чтобы исходная информация и окончательные результаты были представлены в виде таблиц, ведомостей и графиков, т.е. в ЗУ подобной системы должны храниться, а в АЛУ - обрабатываться слова переменнойдлины. Собственно обработка данных производится процессором, содержащим АЛУ, УУ, а иногда и сверхоперативное ЗУ.

Для системы характерно наличие большого количества периферийных внешних устройств, состоящих из ЗУ большой емкости (миллионы чисел и других данных) и устройств, осуществляющих ввод и вывод данных на регистрацию и отображение.

Здесь возникает проблема взаимодействия быстродействующего процессора с большим количеством сравнительно медленно действующих периферийных устройств. Для решения этой проблемы необходима параллельная работа процессора и периферийных устройств. Такой режим организуется при помощи селекторных и мультиплексных каналов ввода-вывода информации, а также при помощи системы прерывания.

ПУ связываются с каналами через собственные УУ. Мультиплексный канал может одновременно обслуживать несколько медленно действующих ПУ (печатающее устройство, устройство ввода информации на магнитном накопителе и др.).

Селекторный канал связывает процессор и ОП с ПУ, работающими с высокой скоростью передачи информации (магнитные, лазерные диски и т.д.), и может одновременно обслуживать только одно такое устройство.

Если при выполнении программы возникает необходимость в работе ПУ, например, нужно напечатать группу чисел, процессор выдает каналу указание провести нужную операцию, а затем сам продолжает выполнять основную программу. После завершения операции ПУ посылает сигнал прерывания, который приостанавливает выполнение программы, и процессор снова переходит к программе обслуживания ПУ и т.д. В результате процессор почти все время работает параллельно с периферийными устройствами.

Связь системы с внешним миром также строится посредством системы прерываний.

Дальнейшим решением идей параллелизма в использовании технических средств машины является мультиплексный мультипрограммный режим работы, при котором комплекс устройств системы одновременно обрабатывает несколько программ, а специальная управляющая программа-супервизор распределяет между отдельными программами технические средства, обеспечивая максимальное использование машинного времени.

Этой же цели служит режим автоматического распределения машинного времени между несколькими потребителями, связанными с машиной каждый посредством своего пульта в режиме коллективного пользования, и организуется так, что каждому потребителю кажется, что машина обслуживает его одного.

Реализация этих режимов требует дополнительной аппаратуры и специальных программ.