Одно из состояний принимается как изображение цифры «О», второе — цифры «1». В разработанной АЦВМ принята двоичная система счисления.
II. Блок-схема АЦВМ
Разработанная АЦВМ состоит из четырех основных узлов: 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, необходимые 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.
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 млсек, умножение в 2000 млсек.
АЦВМ совершает действия над 25-разрядными двоичными числами, что в десятичной системе соответствует точности вычислений до седьмого знака.
ЗУ может хранить 512 25-разрядных двоичных чисел.
(В настоящее время в макете используется магнитный барабан, на котором запоминается 128 чис.).
Описание основных узлов
III. Арифметический узел
III-1. Представление чисел
Арифметический узел предназначен для выполнения четырех арифметических действий: сложения, вычитания, умножения, 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 изменения 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 уменьшиться. Поэтому при умножении не может получаться число, превышающее по модулю единицу. Число, модуль которого больше единицы, может теперь получаться в некоторых случаях деления, но деление встречается в вычислениях гораздо реже, чем умножение. Кроме деления такое число может, очевидно, получаться при сложении и вычитании.
III-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 умножению или делению его на 2.
Дополнение Р числа А есть число, связанное с исходным числом А-соотношением
Р = 1-2-24 - А
Вычитание производится как сложение уменьшаемого с дополнением вычитаемого.
Умножение, очевидно, выполняется в виде последовательных сложений и сдвигов, т. е. точно так же, как при обычном умножении «столбиком».
Применение двоичной системы упрощает таблицу умножения, которая имеет вид:
0x0=0 0x1=0 1x1=1
Деление производится последовательным вычитанием и сдвигом.
III-3. Блок-схема АУ (далее даются лишь названия разделов. — Прим. авт.)
III-4. Местный программный датчик (МПД).
IV. Магнитное запоминающее устройство.
IV-1. Назначение магнитной памяти (МП).
IV-2. Описание работы блок-схемы МП.
V. Электростатическое запоминающее устройство (память).
VI. Главный программный датчик (ГПД).
VI-1. Введение
VI-2. Назначение ГПД.
VI-3. Блок-схема ГПД и цикл работы АЦВМ.
