00101101... 10010. Рассмотренная команда называется трехадресной. В машинах используют и другие типы команд.

Карточка № 22.4 (201)

Структурная схема цифровой электронной вычислительной машины

§22.5. Принцип действия ЦЭВМ

Программа разрабатывается программистом, записывается условными знаками и переводится на перфорированные карты с помощью ручных (клавишных) перфорационных машин. Затем с перфокарт программу автоматически вводят в память машины (ВЗУ).

После нажатия кнопки «Пуск» на пульте ручного управления машина начинает работать автоматически. Устройство управления передает в ВЗУ адрес первой команды. Записанная по этому адресу команда поступает в устройство управления, которое код операции передает в арифметическое устройство, а адреса чисел последовательно передает в ВЗУ. Найденные по этим адресам числа поступают в ОЗУ и оттуда в арифметическое устройство.

Арифметическое устройство выполняет заданную кодом операцию и направляет результат в ОЗУ, где он хранится некоторое время или передается в ВЗУ по адресу, указанному устройством управления. По получении результата арифметическое устройство вырабатывает двоичное число (признак результата, например 1), которое поступает в устройство управления и добавляется к адресу первой команды. Таким образом формируется адрес второй команды, который устройством управления передается в ВЗУ. Записанная по этому адресу команда передается в УУ и т. д.

По ходу решения задачи встречаются команды «Выдать промежуточный результат», «Переписать очередной блок чисел из ВЗУ в ОЗУ», «Освободить те или иные ячейки ОЗУ» (стереть записанные в них использованные и в дальнейшем ненужные числа) и др.

Перенесение чисел из ВЗУ в ОЗУ и обратно производится параллельно с работой АУ, что обеспечивает независимость скорости вычислений от скорости выборки чисел из ВЗУ.

Получив команды «Вывести результат» и «Стоп», устройство управления запускает печатающие машины и прерывает процесс вычислений.

Так как быстродействие машины очень велико, программа может предусматривать решение сразу нескольких задач. Например, обучающий комплекс на базе ЦЭВМ способен одновременно вести диалог с десятками и сотнями учащихся. Это возможно потому, что человек реагирует на задания и указания машины несравненно медленнее, чем она обрабатывает и оценивает вводимые в нее ответы.

Самые разнообразные числовые и логические задачи машина решает с помощью ограниченного набора однотипных элементов. Рассмотрим некоторые из них.

напряжение Еа, то на обоих выходах появятся напряжения, равные (Uвых1=Uвых2=Eа), приложенные через сопротивления Roc к сеткам ламп и компенсирующие напряжение Uсм. Лампы начнут открываться, через них пройдут анодные токи, создавая падение напряжения на Ra1 и Ra2.

Выходные напряжения Uвых 1=Еа—Ra1Ia1 и Uвых 2=Еа—Ra2Ia2 уменьшатся, их компенсирующее действие ослабнет и Uсм частично прикроет обе лампы. В результате установится некоторое

среднее положение, при котором через лампы проходят равные токи, а равные между собой выходные напряжения меньше анодного напряжения на IRa1 и IRa2 соответственно.

Такой усредненный режим неустойчив и в действительности существовать не может, так как предположение об абсолютной симметрии схемы нереально. Пусть по случайным причинам Uвых 1 чуть превысило Uвых 2. Тогда лампа Л2 откроется чуть больше, ее анодный ток возрастет и напряжение Uвых 2 уменьшится, так как увеличится падение напряжения на Ra2. С уменьшением Uвых 2 ослабнет его компенсирующее действие на сетку Л1. Лампа Л1 немного прикроется, что приведет к уменьшению анодного тока Ia1 и дальнейшему увеличению Uвых 1. При этом лампа Л2 откроется еще больше и т. д. В конечном счете в результате лавинообразного процесса лампа Л2 откроется полностью (Ia2=Imax), а лампа Л1 полностью закроется (Ia2=0). Напряжение Uвых 1

достигнет максимума Uвых 1 =Eа, а Uвых 2 — минимума: Uвых 2=Eа —Rа2Iа2.

Мы разделили реальный процесс на логически связанные между собой этапы только для уяснения его сущности. На самом деле все изменения токов и напряжений происходят одновременно, и после включения триггер практически мгновенно устанавливается в одно из устойчивых состояний.

Предположим, что после включения анодного Еа и сеточного Ucм напряжений триггер установился в состояние, при котором лампа Л1 закрыта, Uвых 1 максимально, а лампа Л2 открыта и Uвых 2 минимально. Подадим на вход последовательно разнополярные импульсы. При поступлении импульса отрицательной полярности закроется на короткое время лампа Л2. Этого достаточно, чтобы состояние триггера изменилось, а лампа Л2 так и осталась закрытой по окончании импульса. Действительно, как только закроется Л2, напряжение Uвых 2 возрастет и откроет лампу Л1 При этом Uвых 1 резко уменьшится и перестанет блокировать напряжение отрицательного смещения на лампе Л2, в результате этого лампа Л2 будет закрыта уже не напряжением импульса, а напряжением Uсм. До прихода следующего импульса триггер устойчиво поддерживает минимальное Uвых 1 и максимальное Uвых 2. Через некоторое время на вход поступит положительный импульс, который вновь откроет лампу Л2, и триггер перейдет в первоначальное состояние.

(Ответьте на карт. № 22.6а.)

Карточка № 22.6а (291). Триггеры

Возрастет до максимума и 67

останется максимальным

Полная схема потенциального (статического) триггера изображена на рис. 22.3. Эта схема симметрична, напряжение смещения в ней создается ячейкой RсмСcм, а конденсаторы С, блокирующие сопротивления обратной связи, ускоряют переход триггера из одного состояния в другое. Триггер реагирует только на однополярные импульсы. Полярность запускающих импульсов определяется типом транзисторов.

Динамические триггеры также имеют два состояния. При этом в одном состоянии напряжение на выходе равно нулю, а в другом — вырабатывается непрерывная последовательность импульсов.

Рис. 22.3. Полная схема потенциального триггера.

Втехнике применяются триггеры, собранные на туннельных диодах, тиратронах или магнитных элементах.

Запуск триггера, сопровождаемый его переходом из одного состояния в другое,

осуществляется подачей напряжения на базу или коллектор транзистора через специальную схему запуска. Схема запуска содержит элементы (конденсаторы, резисторы, диоды, транзисторы, импульсные трансформаторы), позволяющие сформировать импульс необходимой для запуска амплитуды и длительности.

Различают два вида запуска триггера: раздельный и счетный (общий).

При раздельном запуске импульсы на левый и правый транзисторы подают поочередно. Причем используют две серии импульсов, смещенные во времени таким образом, чтобы максимумы импульсов одной серии приходились на интервалы между импульсами другой. Импульс первой серии, поступивший на правый транзистор триггера, либо подтверждает его нулевое состояние, либо переводит в это состояние (при этом левый транзистор переходит в состояние «1»). Затем импульс второй серии поступает на левый транзистор и переводит его в нулевое состояние (при этом правый транзистор переходит в состояние «1»). Таким образом, триггеры поочередно переводятся из одного состояния в другое. Если при раздельном запуске подавать только одну серию однополярных импульсов, то состояние триггера меняться не будет.

При счетном запуске импульс одной серии одновременно подают на оба транзистора. При этом каждый импульс вызывает запуск триггера и переход его из одного состояния в другое.

Внекоторых случаях параллельно одному из выходов триггера включают сигнальную лампу (неоновую). Тогда по зажиганию лампы можно судить о состоянии триггера, например лампа горит — «1», лампа погасла (напряжение исчезло) — «0».