Быстродействующая электронная цифровая вычислительная машина

Быстродействующая электронная цифровая вычислительная машина

 Вычислительная машина с программным
 управлением, основными элементами
 которой являются электронные приборы.
 Она способна производить за единицу
 времени определенное количество операций
 с величинами, представленными в цифровой форме. 

Молниеносный счет

Большинство из вас, наверное, даже не предполагает, каким количеством цифр окружен современный человек. Не будет большим преувеличением, если мы скажем, что число арифметических действий, которые ежемесячно производятся на земном шаре, не уступит числу капель в море или звезд в Галактике.

Еще сто лет назад с расчетами справлялись небольшие группы людей. Теперь же вычислениями заняты и ученые, и конструкторы, и инженеры, не говоря уж о счетоводах, бухгалтерах, кассирах, нормировщиках, вся жизнь которых проходит в схватках с числами. При этом почти все вычисления выполняют с помощью всевозможных вычислительных машин.. Без машин, лишь с карандашом в руках, даже половина человечества не смогла бы сегодня обеспечить расчетами другую половину, занятую производительным трудом.

Без счетных машин немыслима нормальная жизнь современного общества, невозможно развитие науки и техники. Но и с помощью машин для счета - обычных, неэлектронных - люди уже не могут справиться с решением чрезвычайно сложных задач, которые выдвигает жизнь.

И вот на приступ чисел ринулись электронные вычислительные машины, появившиеся свыше 20 лет назад во многих странах.

"Сфокусировав" в себе достижения в области физики, радиоэлектроники и технологии производства электронных и магнитных элементов, электронные машины стали наиболее мощным и гибким вычислительным инструментом, который когда-либо был создан человеком. Быстродействующая машина способна выполнить миллионы и больше операций в секунду.

Молниеносный счет... Да, это так, электронные вычислительные машины действительно молниеносно разделываются с потоком чисел. За одну секунду машина делает во много раз больше операций, чем опытный вычислитель с арифмометром за 8 часов работы. За несколько часов машина производит столько расчетов, сколько не под силу одолеть хорошему математику за всю жизнь.

Невероятно быстрый счет - это лишь одно из необыкновенных свойств удивительной машины, которая может извлекать корни, интегрировать, решать и простейшие задачи алгебры, и сложнейшие дифференциальные уравнения. Все теперь под силу электронному автомату. Машина успешно вторгается и в области, еще совсем недавно считавшиеся исключительной привилегией человека. Машины управляют станками, цехами, заводами. Машинное управление производственными процессами намного повышает производительность труда, облегчает труд рабочих.

А управление экономической деятельностью предприятий? Машина-"экономист" приняла от человека многие функции по разработке и анализу различных экономических показателей. Преимущества и здесь налицо: повышается оперативность управления, сокращается число людей, занятых в сфере управления.

И этим не ограничивается круг деятельности электронно-вычислительных машин. Есть машины-конструкторы, машины-переводчики, информационные машины, обучающие машины, машины-метеорологи...

Как же работают такие электронные умельцы? Об этом вам расскажут многие главы нашей энциклопедии. Здесь же вы узнаете о принципе устройства электронной цифровой машины.

Путь чисел в машину начинается с кодирующего устройства. В нем числа и команды "перевоплощаются" - приобретают вид, удобный для машинных операций, и поступают во вводное устройство, а затем в оперативный накопитель.

Некоторые из чисел так и остаются здесь постоянно, до поры до времени не-вступая в действие. Для других оперативный накопитель - своего рода пересыльный пункт.

Через него часть чисел попадает в постоянную "память" - своеобразную "записную книжку" машины. Здесь хранятся сотни тысяч, миллионы чисел. И запись эта может хранить числа очень долго.

Другая часть чисел нужна для немедленной переработки: она тотчас же поступает в арифметическое устройство, состоящее из сумматоров, схем умножения, деления и вычитания. Они-то и выполняют все арифметические действия посредством сложения.

Блок-схема быстродействующей электронно-вычислительной машины. Черные стрелки - путь чисел, голубые - путь команд

Человек и машина ведут вычисления очень похоже. Стрелки показывают движение управляющих сигналов

Кроме постоянной - долгосрочной - "памяти", в электронной машине работает "память" оперативная. Она нужна для запоминания данных, которые часто используются во время работы. Объем оперативной "памяти" небольшой, но зато она выдает числа быстро, "по первому требованию".

Окончательные результаты вычислений - "готовая продукция" машины - поступают в выводное устройство и печатаются на бумажных лентах или бланках установленной формы.

Руководит всей работой управляющее устройство - ведущий элемент сложного электронного агрегата. Если для всех частей машины искать сравнения, то для этого устройства подходит аналогия с дирижером. Оно, как и дирижер оркестром, командует разными частями машины: какой из них и когда (Вступать в действие, что и как делать. Как и дирижеру, управляющему устройству нужна своя "партитура" - план-приказ на производство вычислений. Такой партитурой для машины служит программа вычислений.

Идя за стрелками на рисунке, вы можете в общих чертах проследить пути чисел и команд в электронной вычислительной машине. Черные стрелки - "дороги" чисел, голубые - "дороги" команд.

Если бы мы с большой высоты посмотрели на тысячи поездов, мчащихся в разных направлениях по стальным путям, то увидели бы похожую картину. Беспорядочный, на первый взгляд, бег поездов подчинен единой цели, единому расписанию.

Машина работает отдельными тактами. Посмотрите на управляющее устройство. Из всех устройств машины оно, конечно, имеет наибольшее значение. Именно оно обеспечивает автоматическую работу вычислительного агрегата.

На рисунке от управляющего устройства и к нему идут голубые линии команд. Такт работы машины - команда из оперативной "памяти" подается в управляющее устройство. Она фиксируется здесь, а уже в следующем такте управляющее устройство реализует эту команду. Специальный счетчик считает одну выполненную команду за другой. Это все время повторяющийся процесс: выбор команды - исполнение, выбор команды - исполнение. Из большого числа таких повторений, которые кратко сводятся к одному автоматическому циклу (1 - выборка команды из программы; 2 - выполнение команды), и состоит выполнение машиной предписанной программы.

Все основные магистрали в машине проходят через оперативный накопитель, или, как его еще называют, оперативную "память". Это и понятно - сюда с перфолент или с перфокарт вводится программа вычислительного процесса, составленная из отдельных команд.

Конечно, в быстродействующей электронной вычислительной машине все происходит гораздо сложней, чем мы показали. Но об основе, о принципе ее работы вы теперь имеете некоторое представление.

Быстродействующая электронная цифровая вычислительная машина