Регулировка аппаратуры ЭВМ

§ 51. Структурные схемы и принцип действия ЭВМ

Существуют два вида ЭВМ: аналоговые, обрабатывающие исходную информацию в непрерывной (аналоговой) форме, и цифровые, оперирующие информацией, представленной в цифровом коде. Наиболее универсальными, способными решать самые разнообразные задачи с изменением лишь программы

вычислений, являются цифровые ЭВМ, которые используются для выполнения проектных и научно-исследовательских работ, управления технологическими и производственными процессами и др. Аналоговые машины являются более специализированными, так как предназначены для решения вполне определенного круга задач в реальном масштабе времени.

По конструктивно-технологическому признаку ЭВМ условно принято подразделять на поколения. В качестве признака принадлежности ЭВМ к тому или иному поколению берется их элементная база. К первому поколению относятся ЭВМ на электронных лампах, ко второму — на полупроводниковых приборах, к третьему — на ИМС, к четвертому — на БИС, к пятому — на СБИС. Наибольшее распространение в настоящее время получили ЭВМ третьего и четвертого поколений.

Чтобы понять принцип построения цифровых ЭВМ, рассмотрим порядок вычисления с помощью арифмометра. С листа бумаги на регистры арифмометра переносятся исходные данные, участвующие в очередной операции. Полученные результаты вычислений заносятся в таблицы.

В этом процессе арифмометр выполняет только арифметические операции над числами, которые в него вводят. Лист бумаги служит ЗУ, хранящим программу вычислений (расчетные формулы), исходные данные, промежуточные и конечные результаты. В данном случае человек осуществляет управление процессом вычислений (перенесением информации с листа бумаги на арифмометр и обратно, заставляет его выполнять необходимую операцию, а также выбирает нужный вариант продолжения процесса вычислений в соответствии с результатами, полученными на каждом этапе счета).

Если вместо арифмометра использовать электронное счетное устройство, способное с большой скоростью производить различные математические действия (сложение, вычитание, умножение и деление), скорость ввода исходных данных, управление процессом вычислений, считывание и перенесение результатов на бумагу по-прежнему будут намного меньше скорости выполнения операций. Это снижает быстродействие процесса вычисления.

Скорость процесса вычислений увеличится, если к электронному счетному устройству подключить быстродействующее ЗУ (память), которое хранит всю программу вычислений, исходные данные расчета, промежуточные и конечные результаты, и быстродействующее управляющее устройство, которое производит обмен данными между памятью и счетным устройством и включает его на выполнение следующей операции. Если к этим устройствам добавить автоматизированные устройства ввода — вывода информации и пульт управления, можно составить классическую схему цифровой ЭВМ (рис. 117). Рассмотрим принцип действия цифровой ЭВМ и связи между ее блоками.

Рис. 117. Структурная схема цифровой ЭВМ

Устройство управления предназначено для управления вычислительным процессом в машине, вырабатывает сигналы, необходимые для автоматического вычисления, определяет последовательность выполнения всех операций при решении какой-либо задачи и функционально связано с остальными устройствами ЭВМ. В устройство входит пульт управления, на котором имеется световая индикация, отражающая состояние ЭВМ, и клавишное наборное устройство для ввода информации в процессе вычисления.

Оператор нажатием соответствующей кнопки на пульте управления выбирает один из режимов работы ЭВМ:

автоматический, когда после выполнения одной команды сразу начинается выполнение следующей и так до тех пор, пока не будет выполнена вся программа;