диаметром до 1 м монтируют на одной оси. Информацию записывают с двух сторон каждого диска, обойма с магнитными головками располагается вдоль его радиуса. При той же скорости обращения, что и у магнитных барабанов, объем памяти при записи на магнитных дисках возрастает до десятков миллионов двоичных чисел.

Практически неограниченный объем информации, исчисляемый сотнями миллионов и миллиардами чисел, может храниться в накопителях на магнитных лентах. Обычно используют ленту шириной 35 мм. Для уменьшения вероятности искажения одну и ту же информацию записывают на двух дорожках (дублируют). По окончании записи производят контрольное считывание и, если хотя бы два числа с дублирующих друг друга дорожек не совпадут, участок записи бракуют. В адресе числа сначала указывают номер зоны ленты, а затем номер числа в зоне.

Ленты длиной до 600 м хранят в кассетах, которые устанавливают в лентопротяжный механизм до начала решения задачи. Скорость ленты в лентопротяжном устройстве 2 м/с.

Карточка № 22.13 (234).

Внешние запоминающие устройства

§22.14. Устройство управления

По мере усложнения вычислительных машин полная централизация управления стала нерациональной. Поэтому в современных машинах осуществляется децентрализация управления при сохранении центрального устройства выбора и расшифровки команд программы. Центральное устройство обычно объединяют с арифметическим и называют процессором.

Другие блоки машины оснащены собственными устройствами управления, вступающими в работу по сигналам процессора.

Устройство управления универсальной ЦЭВМ имеет следующие основные составляющие: регистры для хранения выполняемой команды, для адреса следующей команды и некоторой другой информации; дешифратор команды, распределяющий сигналы управления по исполнительным цепям; блок формирования тактовых импульсов, задающий темп выполнения команды и вырабатывающий сигналы (импульсы), с помощью которых выполняется команда.

На вход дешифратора поступает команда (двоичное n-разрядное число). Количество выходов дешифратора равно 2n. Каждому числу на входе соответствует импульс в одной строго определенной выходной цепи.

На рис. 22.20 изображена принципиальная схема одноступенчатого дешифратора трехразрядного двоичного числа с восемью выходами (23 = 8). Каждый разряд хранится в триггере и прямым кодом снимается с левого выхода триггера, а обратным — с правого. Сигналы «0» и «1» с обоих выходов триггеров подают на схемы логического умножения И, у которых импульс на выходе появляется только в том случае, когда на все три входа поданы единицы. На рис. 22.20 в

триггерах записано двоичное число 110 (шесть). Проследив прохождение сигналов по соединительным шинам, нетрудно убедиться, что три единицы поступают только на входы шестой схемы И. На остальные схемы И подается хотя бы один «0». Следовательно, импульс появится только на шестой управляющей шине. При поступлении в триггеры другого числа управляющий импульс появится на другой (соответствующей) шине.

Рис. 22.20. Схема одноступенчатого дешифратора

Недостаток одноступенчатого дешифратора — необходимость схем логического умножения с большим числом входов, равным числу разрядов двоичного числа. Увеличив количество логических элементов, можно снизить число входов каждого элемента. На рис. 22.21 приведена схема двухступенчатого дешифратора трехразрядных чисел, построенного на двух- входовых элементах И. Если команда многоадресная, строят многоступенчатые (пирамидальные) дешифраторы на элементах И с несколькими входами.

Рис. 22.21. Схема двухступенчатого дешифратора

В универсальных машинах используют десятки различных команд, которые подразделяются на арифметические (арифметические операции, сдвиг, нормализация), логические и служебные (вызов числа в АУ, запись числа по адресу, ввод и вывод данных).

Выполнение каждой команды складывается из ряда последовательных этапов — микроопераций.

Одна микрооперация соответствует одному тактовому импульсу. Различные команды выполняются как определенная последовательность микроопераций, многие из которых являются

общими: установка в нуль регистра или сумматора, обращение к ОЗУ, запись числа в регистр, передача числа в сумматор.

Управление бывает синхронным и асинхронным. При синхронном управлении любая команда выполняется за одно и то же количество тактовых импульсов, рассчитанное на выполнение наиболее «длинной» команды. В этом случае при выполнении коротких команд часть тактовых импульсов не используется (пропускается).

При асинхронном управлении на каждую команду расходуется столько тактовых импульсов, сколько необходимо. При этом для выполнения каждой операции создается своя схема. Пример такой частной схемы управления приведен на рис. 22.22. Тактовый импульс подают на цепь, состоящую из линий задержки. Этот импульс поочередно с интервалами, определяемыми временем задержки, попадает на управляющие шины, которые скоммутированы в порядке выполнения микроопераций. По окончании набора микроопераций импульс подают на следующую схему, которая управляет выполнением другой команды. При асинхронном управлении экономится время за счет исключения холостых тактовых импульсов, но существенно усложняется аппаратура.

Рис. 22.22. Схема процесса асинхронного управления

В настоящее время чаще всего в универсальных ЦЭВМ используют смешанный способ асинхронно-синхронного управления.

Карточка № 22.14 (179).

Устройство управления

§22.15. Устройство ввода информации

Взависимости от назначения ЦЭВМ различают два типа устройств ввода исходной информации. В машины, предназначенные для решения математических задач теоретического и прикладного (инженерного, статистического, планового) характера, информацию вводят в

дискретной (числовой) форме.

Вмашины, предназначенные для управления объектами или технологическими процессами, информацию вводят непосредственно в виде физических характеристик и параметров

и только в самой машине ее преобразуют в числовую форму. Такие ЦЭВМ широко применяются в ракетной и авиационной технике, в технике связи и на транспорте, в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности.

Для преобразования непрерывных физических величин в дискретные сигналы и обратно разработаны приборы-преобразователи.

Рассмотрим устройства ввода цифровой информации, в том числе рабочей программы машины, в ее долговременную память.

Исходная информация в виде двоичных разрядов с помощью клавишных перфорационных машин вручную наносится на бумажную ленту или картонную карту. Каждый символ (десятичная цифра, русская или латинская буква, знак арифметической или логической операции, знак препинания и т. д.) кодируют последовательностью отверстий («1») и пропусков (отсутствие отверстия — «0»). Наиболее распространены семиразрядный (ГОСТ 10859—64) и пятизначный телеграфный коды, в которых на каждый символ отводится семь или пять позиций-дорожек.

Ширина ленты равна 25 мм, длина — несколько сотен метров. Отверстия круглые, диаметром 1,8 мм, закодированный символ занимает одну строку.

Перфокарта стандартного размера 187х82 мм позволяет записать 960 двоичных знаков в виде 80 колонок по 12 разрядов в каждой. Отверстия в перфокарте имеют прямоугольную форму (3,2х1,4 мм). Для ориентирования перфокарты один ее угол срезан.

Считывание информации с перфорированных носителей и запись ее в память машины осуществляются автоматически контактным или фотоэлектрическим способом. В первом случае стопку ориентированных перфокарт укладывают в подающее устройство, которое последовательно карту за картой перемещает их под линией щеточных контактов, количество которых равно числу строк. При прохождении отверстия контакт кратковременно замыкается, возникает электрический импульс, соответствующий «1». Считывание всех разрядов строки осуществляется одновременно. Во втором случае отверстие в перфоленте открывает доступ к фотоэлементу, сфокусированному к лучу источника света, в результате чего возникает импульс тока.

Импульс фототока усиливается электронным усилителем и поступает в ПЭВМ. Считывание всех разрядов строки производится также одновременно, для чего требуется от пяти до восьми фокусирующих систем и фотоэлементов.

Скорость считывания информации с перфоленты фотоэлектрическим способом достигает 1000 строк/с. При использовании перфокарт скорость считывания информации уменьшается до 50 символов/с.

На промышленных предприятиях управляющие ЦЭВМ могут быть оснащены высокоэффективными устройствами ввода информации способом «чтения» данных. При этом рисунки, символы и другие пометки, сделанные карандашом на поле стандартного бланка, преобразуются в импульсную двоичную информацию с помощью фотоэлементов, реагирующих на отраженный от бланка свет, и схем, реализующих специальную программу считывания. Такие читающие устройства значительно облегчают обработку бланков отчетной документации.

Электронно-оптические считывающие устройства в сотни и тысячи раз ускоряют обработку графиков и осциллограмм, полученных при экспериментальных исследованиях.

Разработаны также магнитные считывающие устройства, преобразующие в последовательность электрических сигналов информацию, записанную чернилами, в которые добавлен магнитный порошок.

Карточка № 22.15 (384).

Устройства ввода информации

программе, хранится в устройствах памяти в виде двоичных чисел или двоичных кодов различных символов.

Из внешней памяти машины информация может быть выведена на бумагу или экран электронно-лучевой трубки устройствами выхода. Эти устройства вместе с устройствами ввода информации обеспечивают двустороннюю связь (диалог) человека с машиной или машины с машиной.

Устройства вывода делятся на два типа: выдающие информацию на машинном языке в виде, удобном для восприятия ее другой машиной; в виде, удобном для восприятия ее человеком.

В первом случае выводимая информация автоматически записывается кодовыми отверстиями на перфоленту или перфокарты. Механизм для пробивки отверстий состоит из электромагнитов, фиксирующих или освобождающих пуансоны, на которые воздействует ударная планка. После пробивки строки кодовых отверстий механизм перемещает ленту на один шаг. В устройстве для перфорации лент — восемь пуансонов (по числу дорожек), из которых один предназначен для пробивки синхронизирующих отверстий. В устройствах для перфорирования карт количество пуансонов увеличивается до 80.

Устройства вывода на машинном языке перфорируют ленты со скоростью до 300 строк/с. Перфорирование карт осуществляется со скоростью нескольких сотен карт в минуту.

Выведенная из машины информация хранится и по необходимости используется повторно или многократно.

При решении комплексной задачи несколькими машинами одновременно обмен информацией между ними осуществляется по линиям связи передачей кодовых импульсов напряжения (тока).

Вывод информации в форме, удобной для человека, может быть произведен на печатающие или экранные устройства.

Печатающие устройства подразделяют на механические (последовательной и параллельной печати) и немеханические.

Выводимые из машины двоичные числа преобразуются в десятичные, а двоичные коды символов расшифровываются. Отпечатанная информация состоит из четких контрастных знаков, устойчивых к влиянию света, тепла, влажности.