Кроме того, устройство управления обеспечивает выполнение операции, указанной в команде, вывод конечных результатов из машины, образование адреса очередной команды и подготовку устройств машины к выполнению этой команды.

Сложность схемы устройства управления в первую очередь определяется количе-

Рис. 24-125. Блок-схема устройства управления.

ством и типом элементарных операции, выполняемых машиной, а также ее разрядностью и адресностью. Существенное влияние на сложность устройства управления оказывает выбор принципа действия арифметического и запоминающего устройства, требования к быстродействию машины и объему ее оборудования. При выборе схемы устройства управления приходится учитывать особенности входных и выходных устройств, эксплуатационные требования и т. д.

В состав устройства управления входят следующие основные блоки:

/- центрального управления машиной;

- управления командами и числами;

- центрального управления операциями;

- местного управления операциями;

- выработки управляющих сигналов;

у- пульт управления.

Перечисленные блоки обеспечивают связи и взаимодействия между арифметическим устройством машины, оперативным запоминающим устройством, внешним запоминающим устройством, входными и выходными устройствами.

Блок центрального управления. На рис 24-125 представлена примерная блок-схема устройства управления. Блок центрального управления (ЦУ) обеспечивает выборку из оперативного запоми-

нающего устройства (ОЗУ) очередной команды, а также чисел, с которыми производится та или иная операция, запись результата в ОЗУ или сохранение его в арифметическом устройстве. Блок центрального управления по сигналам ГИ вырабатывает серию управляющих импульсов, которые через блок центрального управления операциями (ЦУОп) воздействуют на различные устройства машины.

Количество необходимых сигналов, вырабатываемых блоком ЦУ, определяется числом элементарных действий (микроопераций), которые необходимо выполнить при исполнении одной команды. К таким микрооперациям можно отнести установку в нулевое состояние некоторых устройств машины, передачу чисел и команд с одного регистра на другой и из одного устройства в другое и т.д. Совокупность микроопераций, выполняемая при исполнении одной команды, составляет такт работы ЦУ. -

Продолжительность такта определяется временем обращения к ОЗУ, а также временем выполнения самой операции, складывающимся из времени передачи чисел и команд по цепям связи и времени работы арифметического устройства.

Такт работы ЦУ может быть как постоянным (фиксированным), так и переменным. Машины с фиксированным тактом называются синхронными. В синхронных машинах длительность такта выбирается по операции, требующей наибольшего времени для своего выполнения (например, деление). Однако при этом снижается общее быстродействие, так как время выполнения большинства операций значительно меньше, чем время такта, выбранное с расчетом на самую продолжительную операцию.

Существуют асинхронные машины, у которых такт работы не фиксирован. Выполнение очередной операции в этих машинах начинается сразу после окончания предыдущей. В асинхронных машинах блок ЦУОп вырабатывает управляющий сигнал, по которому начинается выполнение новой операции.

Наряду с рассмотренными типами машин имеются также машины синхронно-асинхронного типа, в которых большинство операций выполняется в синхронном режиме, а отдельные операции, требующие для своего выполнения времени большего, чем длительность выбранного такта (например, умножение, деление и т. д.), осуществляются в асинхронном режиме. При выполнении этих операций происходит блокировка работы ЦУ и запуск блока местного управления операциями. По окончании выполнения этих операций происходит блокировка мест-

ного управления операциями и запуск бло-кагЦУ. Для увеличения быстродействия машин часто совмещают во времени исполнение команды и выборку очередной команды из ОЗУ.

Бло.к команд. Блок команд предназначен для определения адреса очередной команды, выборки ее из ОЗУ на регистр команд для исполнения и хранения ее в течение всего такта работы ЦУ. Кроме того, в блоке команд могут выполняться изменения смыслового содержания команд.

Из ОЗУ по соответствующим цепям выбирается команда и записывается на регистр команд блока. Адресная часть команды передается на регистр адреса числа. По заданному адресу выбирается число для исполнения операции. Код операции, содержащейся в команде, связан с дешифратором, имеющим столько выходных шин, сколько операций выполняет машина. Выходные цепи дешифратора воздействуют на блок центрального управления операциями. Например, наличие высокого потенциала или импульса на первой выходной шине дешифратора может означать, что должна выполняться операция сложения, на второй - вычитания, на третьей--умножения и т. д. Высокий потенциал или импульс, появившийся .на соответствующей шине дешифратора, подготавливает цепи блока ЦУОп, для выполнения данной операции. После исполнения команды из блока ЦУ подается сигнал на счетчик адреса команд, изменяющий на единицу ад-рес команды. По этому адресу выбирается для исполнения очередная команда.

При исполнении команд. Условный переход или же Безусловный переход, которые изменяют установленный порядок исполнения команд, сигнал, увеличивающий адрес команд на единицу, не подается. Счетчик адреса команд устанавливается в нулевое состояние и на него заносится ад- рес, указанный в адресной части команды условного или безусловного перехода. В следующем такте по данному адресу из ОЗУ выбирается команда.

Блок центрального управления операциями. Блок центрального управления операциями осуществляет связь между устройством центрального управления и всеми устройствами машины. Основными сигналами, поступающими на вход блока ЦУОп, являются сигналы с дешифратора команд и рабочие сигналы с блока ЦУ.

Как правило, блок центрального .управления операциями можно разбить на ряд схем:

- управления работой оперативного запоминающего устройства;

- управления внешним запоминающим устройством;

- управления арифметическим устройством;

- управления входными и выходными устройствами;

- связи с блоком ЦУ; 24-1248

- управления блоком команд;

--связи с блоком местного управления операциями;

- схемы связи с пультом.

Блок местного управления о п е р а ц и ям и. Этот блок, как уже было сказано, предназначен для выполнения операций, время которых превышает продолжительность принятого такта ЦУ. К таким операциям относятся умножение, деление и некоторые другие операции. В машинах с плавающей запятой блок местного управления дополнительно производит выравнивание порядков при выполнении операций сложения и вычитания, а также осуществляет нормализацию чисел.

Блок выработки управляющих сигналов. В качестве блока выработки управляющих сигналов применяется специальный генератор импульсов или же используется одна или несколько дорожек магнитного барабана, на которых нанесены метки .для формирования синхронизирующих и рабочих сигналов.

Пульт управления. Для удобства эксплуатации машины на пульте управления размещаются различные органы управления и сигнализации. В некоторых машинах имеются специальные устройства, позволяющие визуально наблюдать за ходом решения.

. 24-11. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА

Устройства цифровых машин, с помощью которых осуществляется ввод в машину программы и исходных данных, называются входными устройствами.

Входные устройства служат для вывода из машины результатов решения и представления их в виде, удобном для дальнейшего использования. Программа и исходный материал представляются на перфолентах или перфокартах в виде системы отверстий (перфораций), пробитых в определенных местах. Пробивка отверстий на перфокартах или перфолентах производится иа перфораторах, снабженных клавиатурой для набора команд ц исходных чисел. Перфоратор пробивает отверстия на перфоленте или перфокарте в тех местах, где должна быть записана единица. Нуль изображается в этом случае отсутствием пробивки. Входное устройство машины для ввода программ и исходных данных с перфолент или перфокарт состоит ив лентопротяжного механизма или механизма перемещения перфокарт и считывающего устройства. Эти механизмы служат для протягивания перфоленты или перфокарты с определенной скоростью через считывающее устройство. Считывающее устройство предназначено для преобразования содержимого перфолент или перфокарт в электрические сигналы и передачи их в другие устройства машины. Считывание данных с перфокарт и перфолент может осуществляться двумя способа-

ми: механическим и фотоэлектрическим. При механическом считывании перфокарта или перфолента прощупывается специальными щетками и в зависимости от наличия или отсутствия отверстия на данном месте карты или ленты замыкается нли размыкается электрический контакт, посылающий соответствующий сигнал по каналам передачи числовой информации.

Рис. 24-Ц26. Устройство для считывания с перфо* карт.

Рис 24-127. Устройство для считывания с перфолент.

Рис. 24-128. Входное фотоэлектрическое устройство.

На рис. 24-126 представлена схема устройства для считывания с перфокарт. При продвижении перфокарты 2 щетка 3 периодически замыкается с барабаном 1 через отверстия перфокарты. Сигнал со щетки поступает на усилитель 4, с выхода которого он подается в соответствующий числовой канал.

На рис. 24-127 представлена схема устройства для считывания с перфолент.

При попадании щупа 1 в отверстие перфоленты 3 замыкаются контакты 2, с которых на выход подается сигнал в виде положительного потенциала. Остальная кинематика ясна из рисунка.

При фотоэлектрическом считывании непрозрачная лента с перфорацией перемещается между источником света и системой фотодиодов.

На рис. 24-128 дана одна из схем входного фотоэлектрического устройства. *

При движении ленты на выходе фотодиода 3 возникает импульс в момент, когда фотодиод освещается от источника 1 пучком света, проходящим через отверстие на перфоленте 2. Импульс с фотодиода после усиления и формирования поступает в машину как единица определенного разряда. С помощью фотоэлектрического входного устройства можно вводить исходный материал со скоростью 2 000-6 000 чисел или команд в минуту.

Вся информация с перфорированной ленты поступает, в оперативную память машины. Материалом для перфолент или перфокарт может служить обычная бумага. Для перфолент иногда используется затемненная кинопленка.

В качестве выходных устройств применяются различные печатающие аппараты, которые автоматически печатают данные, поступающие из машин.

В некоторых машинах выходные устройства содержат специальные приспособления, позволяющие выводить результаты решения в виде графиков и визуально контролировать правильность процесса решения задачи.

В специализированных машинах, предназначенных для решения определенного круга задач или для управления реальными объектами, состав входных и выходных устройств, зависит от условий, в которых работает данная вычислительная машина.

24-12. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕПРЕРЫВНЫХ ВЕЛИЧИН В ДИСКРЕТНЫЕ И ОБРАТНО

За последнее время цифровые машины все чаще и чаще применяются для управления реальными объектами или процессами.

Можно указать на ряд задач, исходные данные для которых задают реальные объекты, такие, как наземные радиолокационные станции, бортовые измерительные устройства самолета, ракеты и др. Очень часто вследствие сложности математических зависимостей и необходимости выполнения логических операций решение этих задач целесообразно проводить с помощью цифровых машин. 1

При работе специализированных цифровых машин совместно с реальными объектами возникает необходимость в преобразовании непрерывно изменяющихся входных данных (углов поворота, перемещений, напряжений и т. д.) в соответствующие число-