История развития компьютеров.

[Alex Cones]

Блок схема АЦВМ


Рис. 1. Блок схема М-1

Разработанная АЦВМ состоит из четырех основных узлов (рис. 1):

1. Арифметический узел (АУ), в котором выполняются основные арифметические действия над числами. АУ состоит из так называемых регистров, хранящих числа, над которыми в данный момент производятся действия, и из местного программного датчика (МПД). МПД подает в регистры серии импульсов, необходимых для совершения того или другого арифметического действия.
2. Запоминающее устройство (ЗУ), которое в дальнейшем будем кратко называть памятью. ЗУ предназначено для хранения исходных данных промежуточных результатов, используемых в дальнейших вычислениях, а также и окончательных результатов.
В ЗУ хранятся также в зашифрованном виде указания о порядке совершения действий, необходимых для решения конкретной задачи. Эти указания запоминаются в виде так называемых инструкций, имеющих форму обычных двоичных чисел.
ЗУ состоит из медленно действующей магнитной памяти (МП), запоминание в которой основано на сохранении ферромагнитным слоем остаточного магнетизма, и из быстродействующей электростатической памяти, запоминание в которой основано на сохранении на диэлектрической пластинке ранее нанесенного распределения электрических зарядов.
3. Главный программный датчик (ГПД), осуществляющий выбор чисел и операций, которые производятся над ними в соответствии с получаемыми из ЗУ инструкциями.
Набор инструкций, необходимых для решения задачи, называется программой.
По выполнении программы или части ее ГПД осуществляет вывод нужных результатов.
4. Устройство ввода и вывода данных (УВВ) предназначено для заполнения ЗУ исходными данными и программой и для печатания результатов вычислений. УВВ состоит из стандартной телеграфной буквопечатающей аппаратуры.

[Alex Cones]

Технические данные АЦВМ.

Основными техническими данными, определяющими быстродействие и универсальность АЦВМ, является скорость выполнения арифметических действий, объем чисел, который может хранить ЗУ, и максимальное число разрядов числа, над которым производятся действия.

* АЦВМ выполняет сложение за время в 50 мксек, умножение в 2000 мксек.
* АЦВМ совершает действия над 25-и разрядными двоичными числами, что в десятичной системе соответствует точности до седьмого знака.
* ЗУ может хранить 512 25-и разрядных двоичных чисел.*

*) В настоящее время в макете используется магнитный барабан, на котором запоминается 128 чисел.

(Примечание Ю.В.Рогачева. Этот барабан использовался при испытаниях машины в декабре 1951 года и при опытной эксплуатации в начале 1952 года. Весной 1952 года был установлен новый барабан с объемом памяти в 512 25-разрядных двоичных чисел, и АЦВМ М-1 была введена в режим штатной эксплуатации).

[Alex Cones]

Описание основных узлов: Арифметический узел

1. Представление чисел

Арифметический узел предназначен для выполнения четырех арифметических действий: сложения, вычитания, умножения и деления.

Числа, над которыми производятся действия, представляются в двоичной системе. Каждая цифра двоичного числа выражается одним из состояний соответствующей триггерной схемы.

Объем числа составляет 24 двоичных разряда, т.е. число представлено в виде цепочки из 24-х триггеров, которую в дальнейшем мы будем называть регистром. Принята система представления чисел в виде модуля и знака. Т.е. в регистре хранится модуль числа, и, кроме того, в него введен 25-й триггер, одно из положений которого соответствует знаку +, другое – знаку

Для удобства вычислений принято, что наивысший разряд числа соответствует 2-1, т. е. вычисления производятся над дробными числами.

Такое допущение не сужает диапазон решаемых задач, так как при использовании чисел, превышающих по модулю единицу, они могут быть приведены к дроби нужной величины путем соответствующего изменения масштабов исходных данных и результатов

Иногда может возникнуть необходимость изменение масштаба в процессе решения задачи. Такая возможность также имеется, так как при получении в процессе вычислений чисел, превышающих по модулю единицу, АЦВМ автоматически останавливается на том этапе, где получено это число.

Выбор дробной системы удобен тем, что при умножении двух чисел произведение может только уменьшаться. Поэтому при умножении не может получиться число, превышающее по модулю единицу.

Число, модуль которого больше единицы, может получиться в некоторых случаях деления, но деление встречается в вычислениях гораздо реже, чем умножение. Кроме деления такое число может, очевидно, при сложении и вычитании.

2. Выполнение действий

При использовании цифровых методов вычислений, оказывается, что для выполнения всех четырех арифметических действий необходимо и достаточно, чтобы в АУ могла осуществляться только одна основная операция – сложение, и некоторые вспомогательные действия.

В двоичной системе эти действия, так же как и сложение , выполняются наиболее просто и представляют:

1. Сдвиг модуля числа в сторону высших или низших разрядов («влево» или «вправо»).
2. Взятие дополнения от модуля числа, состоящее в замене всех цифр числа на обратные им («0» на «1» или «1» на «0»).

Легко видно, что сдвиг числа влево или вправо соответствует соответствие умножению или делению его на 2.

Дополнение R числа А есть число, связанное с исходным числом А соотношением

R =1 – 2-24 - А

Вычитание производится как сложение уменьшаемого с дополнением вычитаемого.

Умножение , очевидно, выполняется в виде последовательных сложений и сдвигов, т.е. точно также как при обычном умножении «столбиком».

Применение двоичной системы упрощает таблицу умножения, которая имеет вид:

0 х 0 = 0
0 х 1 = 0
1 х 1 = 1

Деление производится последовательным вычитанием и сдвигом.

[Alex Cones]

3. Блок-схема АУ

Основной частью АУ, в которой совершаются действия, являются три триггерных регистра: регистр А, регистр В, регистр С. Кроме того в АУ имеется дополнительный регистр, называемый в дальнейшем программно-цифровой магистралью (ПЦМ). Через ПЦМ в АУ поступают из памяти и выдаются из АУ в память числа, над которыми совершаются действия, и результаты. Через ПЦМ кроме того в ГПД поступают инструкции, выбранные из памяти.

Местный программный датчик (МПД) получает из ГПД один из четырех возможных импульсов, указывающих какое действие необходимо совершить над числами, принятыми в регистры А, В, и С. После окончания действия МПД выдает результат в ПЦМ, посылая одновременно в ГПД ответный импульс, извещающий об окончании операции.

В АУ производится сложение чисел, набранных в регистрах А и В. Сумма чисел образуется в регистре В путем установки в каждом разряде регистра В состояния, соответствующего сумме цифр слагаемых, набранных первоначально в А и В в этом разряде, и переходной единицы из предыдущего разряда, если она есть.

Переходная единица образуется как в сложении «столбиком», если сумма цифр в предыдущем разряде равна или больше 2-х. Наличие или отсутствие переходной единицы из предыдущего разряда определяется состоянием триггера переходной единицы, устанавливаемого в соответствии с указанным выше правилом.

Для установки всех триггеров переходных единиц в правильное положение после приема в регистры А и В слагаемых требуется некоторое время, называемое «временем пробега переходной единицы», которое и определяет время занимаемое сложением. Только по прошествии времени пробега из МПД в регистр В поступает импульс выдачи суммы, образующий в регистре В результаты сложения.

Время пробега в нашем случае составляет 1 мксек/разряд.

При вычитании в регистр В принимается уменьшаемое, в регистр А вычитаемое. МПД после получения из ГПД импульса «вычитание» посылает в регистр А импульс дополнения, изменяющий состояние триггеров на обратные. После посылки импульса дополнения через время, соответствующее пробегу единицы, МПД посылает в регистр В импульс выдачи суммы. При этом в В, как и указывалось ранее, образуется искомая разность.

Если результат сложения (вычитания) по модулю превышает 1, то АЦВМ автоматически останавливается.

При умножении сомножители принимаются в регистры А и С, а в регистре В устанавливается 0. МПД посылает в регистр С 24 последовательных импульса сдвига вправо, т. е. в сторону младших разрядов. Таким образом, через 1-й триггер регистра С последовательно проходят все цифры числа, набранного в С, начиная с младшего разряда.

Перед каждым сдвигом, в зависимости от того, «0» или «1» находится в первом триггере регистра С, не производится или производится сложение чисел, находящихся в регистрах А и В. Результат сложения, Образованный в регистре В, затем сдвигается одновременно со сдвигом в С. Таким образом, в регистре В накапливается частное произведение, которое по истечении 24-х сдвигов и будет искомым результатом.

При делении, являющимся действием, обратным умножению, в регистр В, в котором ранее образовывалось произведение, принимается делимое, а в регистр А – делитель. Частное образуется в регистре С.

МПД посылает в регистр В 24 последовательных импульса сдвига влево. Деление при выбранной дробной системе представления чисел возможно, если делимое меньше делителя. В противном случае АЦВМ автоматически останавливается. Сдвиг влево означает умножение делителя на 2. После каждого сдвига происходит проверка, стало ли больше число в регистре В чем в А или нет. Если нет, то в младшем разряде С устанавливается «0», если больше, то после сдвига производится вычитание и в младшем разряде С устанавливается «1». Результат вычитания , образованный в В, продолжает сдвигаться влево. В регистре С после каждого сдвига в В также происходит сдвиг влево, так что устанавливаемые за каждый сдвиг в В цифры из младшего разряда С сдвигаются в сторону старших разрядов, образуя по истечении 24 сдвигов в С частное.

После окончания любого из действий МПД одновременно с ответным сигналом выдает в ПЦМ результат действия. Числа, поступающие из ПЦМ в регистры А, В и С, могут приниматься либо из устройства магнитной памяти, либо из электростатической памяти. Число из МП выдается одновременно во все разряды ПЦМ (параллельно).

Число, выбираемое из ЭП, выдается в ПЦМ последовательно, начиная со старших разрядов, для чего в ПЦМ предусмотрена возможность сдвига числа влево.

Регистры А, В. и С, а также программно-цифровая магистраль ПЦМ выполнены в виде 24 идентичных блоков (см. лист Р-АУ), каждый из которых содержит по одному разряду всех регистров АУ.

Все горизонтальные соединения на блок-схеме выполнены внутри каждого блока.

Вертикальные соединения выполнены в виде шин, проходящих вдоль стойки, на которой размещаются блоки.


Блок-схема АУ M-1

[Alex Cones]

4. Местный программный датчик (МПД)

МПД состоит из трех блоков:

1. Блок для выполнения умножения-деления (лист УД-АУ).
Для получения серий из 24 импульсов используется триггерный счетчик, отсчитывающий по приходе команды из ГПД заданные 24 импульса. Для формирования нужных импульсов использованы два кипп-реле с промежуточными усилителями и клапанными схемами.
2. Блок для выполнения сложения-вычитания (лист СВ-АУ). В этом блоке формируется импульс сложения, задержанный при помощи кипп-реле на время, необходимое для пробега переходной единицы. Кроме того, здесь же находятся триггеры разрядов знака числа регистров А, В, С и ПЦМ. Знаки чисел передаются из памяти в триггер ПЦМ, а оттуда в триггеры регистров А, В и С точно так же как в блоках (Р – АУ). Здесь же образуется знак результата.
3. Блок формирования и усиления импульсов, поступающих в регистры (РИ – АУ).
В этом блоке осуществляется окончательное формирование импульсов и усиление их по мощности линейкой катодных повторителей.

[Alex Cones]

Описание основных узлов: Магнитное запоминающее устройство.

1. Назначение магнитной памяти (МП)

Магнитная память должна хранить неограниченное время вводимые в нее по адресу, указанному в блоке СР-ГПД, инструкции, исходные числовые данные, либо промежуточные или конечные результаты из блока ПЦМ-АУ, а также выдавать их в блок ПЦМ-АУ при поступлении импульса «вывод» из блока ВП-ГПД.

Числа в МП сохраняются после выключения АЦВМ и могут быть вновь выбраны через большой промежуток времени (десятки дней). Это особенно важно для задач, решение которых может занимать несколько дней.

2. Описание работы блок-схемы МП.


Блок-схема МП М-1

Основным узлом МП является вращающийся дюралюминиевый цилиндр (барабан), покрытый ферромагнитным слоем, и магнитные головки, расположенные по образующей цилиндра на минимально допустимом расстоянии от его поверхности.

При прохождении импульса тока через обмотку магнитной головки вследствие наличия остаточного магнетизма в ферромагнитном слое получается на данном месте слоя постоянный магнит, полярность которого зависит от направления тока в обмотке магнитной головки при «записи». С другой стороны, в обмотке магнитной головки при прохождении мимо ее зазора такого магнита возникает двухполярный импульс напряжения. Очередность следования полярности в таком импульсе зависит от полярности магнита, проходящего мимо зазора магнитной головки. Таким образом, изменение направления тока в обмотке магнитной головки при «записи» дает запись либо «1», либо «0». Соответственно, при «чтении» магнитной головкой «записанного» получаем напряжения вида А (+) либо В(-), из которых

А – соответствует «1»
В – соответствует «0»

«Запись» и «чтение» производится магнитными головками через трансформатор. Вторичная обмотка трансформатора соединена с обмоткой головки. Первичная обмотка трансформатора соединена своими концами с анодами ламп «записи», а через среднюю точку первичной обмотки трансформатора подается питание на лампы «записи».

Лампы записи манипулируются по управляющим сеткам напряжениями с анодов соответствующего триггера ПЦМ-АУ. Так, что при одном положении данного триггера ПЦМ-АУ отперта одна лампа «записи», при другом – другая. По пентодным сеткам лампы «записи» отпираются импульсом «записи», соответствующим по времени адресу, на котором должна быть произведена запись, и приходящая из блока ВП-ГПД. При чтении обе лампы «записи» заперты по пентодным сеткам, и сигнал с обмотки магнитной головки, усиленный трансформатором, попадает на вход усилителя данного канала «чтения». С выхода усилителя «чтения» сигнал попадает на клапан «чтения», на другой вход которого подаются импульсы «чтения», соответствующие во времени «считываемого» числа. Через клапан «чтения» проходят лишь импульсы чтения, соответствующие считыванию «1» и не проходят импульсы чтения, соответствующие считыванию «0». Импульсы «чтения» с выхода клапана «чтения» подаются на соответствующие триггеры ПЦМ-АУ, перебрасывая их в положение «1». При отсутствии импульса «чтения» на выходе клапана «чтения» данного канала, соответствующий триггер ПЦМ-АУ остается в положении «0».

Всего таких каналов в магнитной памяти насчитывается 25 (по количеству значащих разрядов числа – 24 и один разряд знака).

Кроме этого, в МП имеется канал «маркера» и канал «0». Канал «маркера» дает последовательность 256 импульсов (по числу адресов) на каждый оборот барабана. «Маркерные» импульсы поступают на счетчик блока РС-ГПД. Этот счетчик указывает номер образующей барабана, проходящий в данный момент мимо зазора магнитной головки. В дальнейшем изложении этот номер будет называться «адресом числа» (инструкции). Согласно этому адресу и будет происходить «запись» и «чтение» требуемого числа (инструкции).

Канал «0» дает импульс «0» для установки счетчика блока РС-ГПД в нулевое положение. Эти импульсы получаются на обмотках соответствующих магнитных головок при прохождении мимо их зазоров зубьев специальных стальных шестерен, сидящих на валу барабана. На шестерне «маркерного» канала имеется 256 зубьев, нанесенных по ее окружности, и разрыв, соответствующий 8-и зубьям (пауза в работе счетчика РС-ГПД).

На шестерне нулевого канала нанесен один зуб, время прохождения которого мимо зазора магнитной головки «0», соответствует середине паузы работы счетчика РС-ГПД.

Кроме вышеизложенного, в блоке МП предусмотрены следующие блокировки:

1. Возможность прохождения импульса «0» на блок РС-ГПД и блок ВП-ПД лишь в момент паузы в счете «маркерных» импульсов (блокировка сбоя счетчика блока РС-ГПД).
2. Возможность «чтения» лишь на следующем обороте барабана после произведенной «записи».
3. Возможность лишь одного чтения за один оборот барабана.

[Alex Cones]

Описание основных узлов: Электростатическое запоминающее устройство (память)


Блок-схема ЗУ М-1

Электростатическая память (ЭП) выполняет те же функции, что и магнитная память, с той разницей, скорость выбора чисел в ней примерно в 100 раз выше, чем в МП, но не имеется возможности сохранить числа после выключения АЦВМ. Емкость данного запоминающего устройства равна 256-ти 25-ти разрядным числам в двоичной системе. Числа вводятся и выводятся из блока памяти последовательно разряд за разрядом. По техническим требованиям время на ввод или вывод одного числа не должно превышать 300 мк/сек, т. е. примерно 10 мк/сек на разряд. Кроме того, необходимо иметь возможность в нужный момент прочесть число или заменить старую запись новой по любому адресу.

Прежде чем перейти к описанию работы устройства следует кратко остановиться на физических процессах, лежащих в основе электростатической памяти.

Собственно запоминающим элементом является электронно-лучевая трубка. В нашем устройстве используются обычные электростатические трубки типа ЛО-737.

Числа хранятся в памяти в виде определенного распределения различных статических зарядов на экране электронно-лучевой трубки. Эффект запоминания (т. е. образования определенного потенциального рельефа) основан на явлении вторичной электронной эмиссии. При определенной величине ускоряющего напряжения коэффициент вторичной эмиссии экрана больше единицы, т. е. при бомбардировке экрана лучом число вторичных электронов, покидающих экран, больше числа первичных электронов, попадающих на него. Вследствие этого облучаемый участок экрана приобретает положительный заряд. Если облучать экран лучом различного вида, например сфокусированным и расфокусированным лучом, модулированным по отклонению или по яркости, то на экране будут образовываться различные потенциальные рельефы.

Для того чтобы прочесть, что записано на экране, достаточно облучать этот элемент экрана лучом, модулированным каким-либо образом. При этом старый потенциальный рельеф в каждом отдельном элементе экрана заменяется новым. Таким образом, получается сигнал чтения – видеоимпульс, снимаемый с сигнальной пластины, которая имеет емкостную связь с экраном.

В нашем запоминающем устройстве принята система чтения-записи «фокус-дефокус». Так как в двоичной системе представления чисел существует лишь два символа: ноль и единица, то одному из них соответствует запись на экране сфокусированным лучом, другому расфокусированным. Чтение производится расфокусированным лучом, при этом в первом случае будет получаться положительный сигнал чтения, а во втором случае лишь паразитные сигналы от включения и выключения луча.

Рассмотрим сначала подробно, каким образом хранится сколь угодно долго помещенная в запоминающее устройство информация.

Экран самой трубки обладает весьма небольшим временем запоминания

? 0,2 сек. Далее заряд растекается по соседним участкам экрана благодаря имеющейся утечке. Следовательно, для того, чтобы сохранить то, что записано на экране необходимо через время, меньшее 0,2 сек., снова возобновить запись, или, как говорят, регенерировать.

Допустим, что в принятой нами системе записи нуль записывается расфокусированным лучом, а единица – сфокусированным. Для расфокусировки на 1-й анод подается синусоидальное напряжение частоты ? 10 МГц и с амплитудой ? 80 вольт. Генератор высокой частоты модулируется триггером (назовем его триггер «фокус-дефокус») так, что в одном положении триггера, соответствующем чтению, генерируются в. ч. колебания, в другом же положении, соответствующем записи, генератор запирается. На одну из сеток триггера все время поступают тактирующие импульсы, так что он находится в положении «чтение» При чтении расфокусированный луч записывает на всех точках строки нули.

При этом с сигнальной пластины снимаются видеоимпульсы чтения, которые усиливаются широкополосным усилителем с коэффициентом усиления ? 100 000. Выход усилителя подается на сетку клапана «чтение-регенерация-запись». Поэтому необходимо так выбрать постоянные времени в усилителе, чтобы сигнал успевал устанавливаться от точки к точке, но не появлялась бы постоянная составляющая, так как вследствие этого будет изменяться режим работы клапана.

Разберем работу схемы регенерации.

[Alex Cones]

При чтении с элемента экрана, на котором записана единица (фокус), получается положительный видеоимпульс, причем он нарастает очень быстро и достигает максимальной величины ? через 2 мсек. после начала ступеньки. Далее, он начинает спадать к среднему значению. Этот положительный сигнал поступает на управляющую сетку клапана чтения, а на пентодную сетку этого клапана подается строб, т. е. импульс длительностью порядка 1 мксек с амплитудой 80-90 в. Этот строб задержан относительно тактирующих импульсов таким образом, что он приходится примерно на максимум положительного сигнала. При совпадении этих двух сигналов на выходе клапана появляется отрицательный импульс, который подается на вторую сетку триггера «фокус-дефокус».

Триггер сбрасывается в положение, соответствующее запиранию генератора, в.ч. луч фокусируется, и на этой точке экрана снова записывается единица. Затем луч переходит на следующую точку строки.

В описываемом запоминающем устройстве всего 9 трубок Ло-737, причем 8 из них используются в качестве запоминающих элементов, а 9-я служит для контроля. На экране каждой трубки расположены по вертикали 32 строки, каждая из которых содержит 25 точек. Соответствующий растр на экране трубки получается с помощью специальных ступенчатообразных отклоняющих напряжений. Эти напряжения одновременно подаются на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины всех трубок с блоков строчной и кадровой развертки. Экраны всех восьми трубок представляют собой как бы один большой экран, на котором размещены 256 строк, причем луч при регенерации последовательно обегает весь этот воображаемый экран, благодаря тому, что трубки «подсвечиваются» поочередно.

Подсветка подается на сетку каждой из трубок отдельно с блока подсветки и представляет собой положительный прямоугольный импульс, длительность которого при регенерации равна периоду кадровой развертки.

У запоминающего устройства существует три различных режима работы: регенерация (т. е. собственно запоминание), чтение и запись.

Выбор режима работы производится с помощью двух триггеров, управляющих клапанами, один из триггеров находится в блоке кадровой развертки и коммутирует клапан на 2 положения: регенерация – чтение (запись). При регенерации импульсы конца строк непрерывно поступают на схему кадровой развертки, и луч последовательно обегает строку за строкой, регенерируя то, что записано.

При чтении (или записи) нам нужно попасть на какую-то определенную строку, иначе говоря, нужно знать «адрес» числа. Адрес числа состоит из номера трубки, на экране которой записано число, и номера строки на данном экране.

Схемы разверток и засветки основаны на триггерных счетчиках. В каждой из схем разверток имеется 5-и разрядный триггерный счетчик, причем отклоняющее напряжение получается посредством суммирования в определенных «весовых отношениях» напряжений с триггеров. Схема засветки содержит 3-х разрядный счетчик со сложным дешифратором, на входе которого получаются 8 смещенных по времени импульсов засветки. При чтении или записи на клапан «чтение-запись-регенерация» приходит команда чтения или записи, синхронизированных с началом строки. При этом клапан запрещает поступление импульсов конца строк на схему кадровой развертки (и, следовательно, на схему развертки), т. е. счетчик перестает считать и как бы запоминает номер той строки, на которой остановилась регенерация. Одновременно счетчики отключаются от сумматора (в схеме развертки) и от дешифратора, и к ним подключаются триггеры селекционного регистра ГПД, где набран номер трубки и номер строки, на которой необходимо произвести запись или чтение. Схема развертки выдает соответствующее отклоняющее напряжение, и луч попадает на нужную строку на выбранной нами трубке.

Далее, следующий импульс конца строки устанавливает клапан в положение «регенерация», и луч снова непрерывно обегает экран, начиная с той строки, на которой мы остановились при поступлении команды чтения или записи.

[Alex Cones]

Для схемы регенерации существуют два различных режима работы: регенерация (чтение) или запись. Выбор этих режимов работы производится с помощью специального триггера, управляющего клапаном «Чтение, регенерация – запись». Все время на одну из сеток этого триггера подаются импульсы конца строки так, что он постоянно находится в положении «регенерация» (при чтении число также должно регенерироваться). При подаче на другую сетку триггера команды записи (синхронно с импульсом начала строки) клапан чтения запирается, и открывается клапан записи. На сетку клапана записи подключается анод первого триггера ПЦМ. Одновременно на ПЦМ подаются импульсы сдвига и число, которое должно быть записано, «проталкивается» через первый триггер ПЦМ. При высоком уровне на аноде триггера, клапан записи открывается, и на выходе клапана появляется отрицательный импульс, сбрасывающий триггер «фокус-дефокус» в положение «фокус», т. е. на экране записывается единица. При низком уровне на аноде триггера клапан записи закрыт, и на экране записывается нуль. Таким образом производится ввод информации в блок памяти.

Вывод чисел производится следующим образом. Так как при чтении происходит и регенерация, то состояния триггера «фокус-дефокус» в точности повторяют читаемое число. Если теперь поставить дешифратор между триггером «фокус-дефокус», ПЦМ и включить в момент начала чтения импульс сдвига, то читаемое число будет выводиться из ПЦМ.

[Alex Cones]

Описание основных узлов: Главный программный датчик (ГПД)

1. Введение

При первоначальном заполнении памяти в нее наряду с числами вводятся инструкции, записанные также в виде двоичных чисел. Каждое число (инструкция) записывается в памяти по определенному «адресу». Адрес должен состоять из указания, в каком блоке памяти (электростатическом или магнитном) хранится данное число или данная инструкция, а также № образующей магнитного барабана, если речь идет о магнитной памяти, или № запоминающей трубки и № строки в трубке, на которой хранится число (инструкция), если речь идет об электростатической памяти. Эти сведения можно представить в виде 8-и разрядного двоичного числа, первый (младший) разряд которого обозначает, в каком блоке памяти находится число или инструкция, а остальные 7 разрядов читаются как двоичное число, обозначающее № образующей или № трубки и № строки.

Инструкция в общем случае содержит 4 таких адреса: адреса двух чисел, над которыми должно быть произведено действие, адрес, по которому необходимо записать результат произведенного действия и адрес следующей инструкции. Кроме того, инструкция содержит указание, какую операцию нужно выполнять над данными числами (это указание записывается условно в виде 3-разрядного двоичного числа) и, как будет видно из дальнейшего, один двоичный разряд, необходимый для правильной расшифровки инструкции («шифр»). Таким образом, инструкция содержит вообще 4х8+3+1=36 двоичных разрядов и на одной образующей магнитного барабана, или на одной строке запоминающей трубки поместиться не может. Поэтому инструкции разбиты на «частичные инструкции». Первая частичная инструкция всегда имеет следующий вид:

Адрес первого числа  	Адрес второго числа  	Операция
1 – 8 разряды 	    10 – 17 разряды 	    19 – 21 разряды 

Остающиеся 25 – (2 х 8 + 3) = 6 разрядов не используются

Вторая частичная инструкция может быть составлена в одном из трех вариантов. В простейшем случае она имеет вид (вариант А).

Адрес результата  	Адрес следующей инструкции  	Операция  	Шифр=1
1 – 8 разряды 	10 – 17 разряды            19 – 21 разряды   	22 разр. 

«1» в разряде шифра обозначает, сто вторая частичная инструкция имеет указанный вид. О назначении группы операций будет сказано ниже (раздел 3).

Для тех случаев, когда последующее действие производится над результатом, полученным в соответствии с первой частичной инструкцией, а в дальнейшем этот результат не потребуется, предусмотрена возможность работы с полученным результатом без записи его в память. При этом могут быть случаи, когда для последующей операции либо потребуется поиск в памяти еще одного (третьего) числа, на которое будет, например, умножаться или делиться результат, либо никакого нового числа не требуется, а результат должен, скажем, умножаться сам на себя.

Соответственно используется либо вариант «Б», либо вариант «В» второй частичной инструкции:

Вариант «Б» -

Адрес 3 числа  	Специальные разряды  	Операция  	Шифр=0
1 – 8 разряды 	10 – 17 разряды 	19 – 21 разр. 	22 разр. 

Вариант «В» -

Специальные разряды  	Операция  	Шифр=0
10 – 17 разряды 	19 – 21 разр. 	22 разр. 

В варианте «Б» в специальных разрядах в условной форме (в виде двоичного числа) записано указание на то, что должен быть выбор из памяти третьего числа, а также указание, в какие регистры арифметического узла необходимо выдать результат и третье число; в варианте «В» – указание на то, что выбора третьего числа из памяти не будет, а также указание в какие два регистра арифметического узла необходимо выдать результат. Они записываются в тех же разрядах памяти, в которых в варианте «А» указан адрес следующей инструкции; аналогично адрес третьего числа в варианте «Б» занимает те же разряды памяти, что и адрес результата в варианте «А». Указанием по расшифровке является «0№ в разряде шифра.

Вторая частичная инструкция располагается всегда так, что ее адрес можно получить добавлением числа «2» к адресу первой частичной инструкции. Если вторая частичная инструкция имеет вид, соответствующий варианту «А», то вслед за ней идет инструкция, имеющая вид, аналогичный первой частичной инструкции; она располагается по адресу, указанному во второй частичной инструкции. Если вторая частичная инструкция имеет вид, соответствующий вариантам Б или В, то следующая частичная инструкция имеет вид, соответствующий одному из вариантов второй частичной инструкции (А, Б или В), и располагается так, что ее адрес получается добавлением числа «2» к адресу предыдущей инструкции.