Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 140
Текст из файла (страница 140)
Скорость их работы возросла во много раз, правда, не без увеличения сложности. Точность, возможная в цифровых машинах, вообще не ограничена, но на практике она редко выше 1О десятичных знаков. В последнее время размер и сложность этих гигантских машин уменьшены, причем их производительность осталась неизменной; кроме того, возросла их надежность. Судя по всем признакам, цифровые машины будут весьма удачно конкурировать с машинами-аналогами при решении задач средней и большой сложности, какие и имеют место в рассматриваемом случае. В точности вычислений между машиной-аналогом и цифровой машиной существует значительная разница. Отдельный элемент машины-аналога обладает точностью в лучшем случае около 0,1з/еч или около 3 — 4 десятичных знаков.
Когда большое нолнчество этих 0,1о/,-ных элементов связывается между собой„что необходимо для решения сложных задач, каждый добавочный элемент имеет тенденцию понизить точность окончательного реаультата. По этой причине точность машины-аналога убывает по мере возрастания сложности задачи. С другой стороны, если в цифровую машину входные данные поданы с некоторой определенной точностью. эта точность будет выдерживаться неизменной в течение всего процесса вычислений. Точность вычислений зависит лишь от искусства математиков, которые программируют решение задачи.
Другое преимущество цифровой машины состоит' в том, что она может не простаивать при перемене решаемой задачи. При смене задачи в машине-аналоге получается значительный простой. У цифровой машины при смене задачи только математики и программисты затрачивают время на выбор формы решения и окончательную подготовку лент с инструкциями, используемых для управления машиной в процессе решения задачи. Когда управляющие ленты подго- ! 9.51 ЦИФРОВЫЕ МАШИНЫ товлены, время для перехода на затрачиваемому цифровой машиной управляющие ленты и связанные с приспособляемость цифровых машин преимуществ.
новую задачу равно времени, на то, чтобы прочитать новые ней цифры. Эта чрезвычайная является одним из их главных 19.6. Цифровые машины ') Лучше всего можно описать цифровую машину при помощи упрощенной блок-схемы, показанной на рис. 19.15. На ней приведены главные функциональные блоки цифровой машин ы, Рнс. 19.15. Блок-схема цифровой вычислительной машины. 1) Подробнее смл К н т о в А. И., Электронные цифровые машины, Советское радио, М., 1956; Гаврилов М.
А., Теория релейно-контактных схем, Ивд-во АИ СССР, 1950. (Приме перев.) именно: входной, арифметический, управляющий, памяти и выходной. При работе на ручной вычислительной машине функции всех этих блоков, за исключением арифметического, человек выполняет сам. В цифровой машине связи между этими блоками осуществляются при помощи параллельной или последовательной передачи цифр, закодированных по двоичной системе. При параллельной передаче можно получить значительно ббльшую скорость выполнения отдельных операций и увеличение скорости работы машины в целом без необходимости применения быстродействующих элементов, что необходимо в машине с последовательной передачей, если от нее хотят получить ту же самую общую скорость работы.
Однако машина у16 модзлиговлниз, вычислитвльныв машины и твлимвтгия [гл. 19 с последовательной передачей, вероятно, более эффективно использует свои элементы и, кроме того, требует меньшее число отдельных элементов для выполнения тех же самых функций. Тем не менее, наиболее скоростные цифровые машины относятся к типу параллельных. Эти машины используют быстродействующие элементы, но при работе их по параллельной схеме. Ф Входные и выходные блоки цифровых машин используют обычную перфорированную бумажную ленту, перфорированные карты, магнитные ленты или автоматически печатающие аппараты для прямого ввода данных или табулирования. Такие блоки используются главным образом в цифровых машинах.
предназначенных для решения общих задач типа различных научных вычислений. Когда машина предназначается для использования при моделировании, между моделями и цифровой машиной должен быть установлен специальный преобразователь. Типы запоминающих блоков весьма разнообразны; они выбираются в зависимости от общего назначения данной машины и (или) соображений скорости действия. Быстродействующие запоминающие устройства бывают или электростатические на электронно-лучевых трубках, или на магнитных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. В запоминающих устройствах средней скорости применяются различные формы электрических или акустических линий задержки и магнитных барабанов.
Магнитные ленты применяются там, где необходима очень большая емкость запоминающих устройств, но допустима сравнительно медленная работа. Типы арифметических и управляющих блоков нельзя так четко классифицировать, потому что в эти блоки обычно входит много самых разнообразных устройств, которые конструктор нашел наиболее пригодными в данном частном случае. Кроме цифровых машин общего назначения и машин, используемых в качестве моделей, существует много типов цифровых машин специализированного нааначения, используемых в области проектирования, управления и обработки различных данных. Эти машины относятся большей частью к типу последовательных или параллельно последовательных и соответствуют блок-схеме на рис. 19.16. Вследствие специализации машин роль отдельных ее блоков может быть большей или меньшей, чем в цифровых машинах общего назначения.
Эти специализированные машины применяются для численного интегрирования, для регулировки движения воздушного транспорта, для управления производственными процессами, в качестве счетно-решающих приборов для дальней навигации и т. п, Вычисления в истинном временном масштабе.
Одним из преимуществ машин-аналогов является их способность производить вычисления в истинном временном масштабе. Входы машин такого типа представляют собой непрерывные переменные величины, а на их выходе появляется также непрерывное решение, соответствующее входным данным и их истории. Несомненно, что 19.5) 717 циФРовыи машины решение как выход имеет некоторое запаздывание. определяемое запроектированной полосой пропускания элементов машины-аналога. При использовании цифровой машины все входы должны иметь форму Разрывных во времени команд, вакодированных по двоичной системе.
Максимальная частота повторения команд обычно определяется скоростью работы машины. Эта частота повторения вместе с общей скоростью действия машины и точностью сглаживания выходных данных определяет способность цифровой машины работать в истинном временном масштабе. Во многих случаях, в особенности в медленно действующих цифровых машинах релейного типа или с перфорированной лентой, даже очень простые задачи не могут решаться л истинном временнбм масштабе, потому что машина не может не отставать от непрерывного потока входных данных.
Однако для быстродействующих цифровых машин вычисления в истинном временнбм масштабе во многих задачах вполне возможны. В цифровых машинах, по-видимому, возможно даже такое разделение по времени, что одна машина оказывается способной решать сразу несколько задач по не зависимым друг от друга входным данным. Как и в машине-аналоге, в цифровой машине возможно отставание решения. Если входные данные должны изменяться с очень большой скоростью или частотой, то для машины необходима большая частота подачи входных данных, вследствие чего и скорость вычислений должна увеличиться. Это необходимо предусматривать, чтобы получить верный и точный отклик без нежелательного отставания от входа, которое может снизить возможности применения цифровых машин для целей управления. Преобразователи данных. Из приведенных только что соображений по поводу решений в истинном временном масштабе ясна необходимость в преобразователях данных между машинами- аналогами и цифровыми машинами, если последние являются частью моделирующей установки.
Практически все измеряемые величины могут быть легко моделированы (длина, вес, давление, угол, скорость и т. п.). Именно поэтому машины-аналоги столь эффективны при моделировании динамических систем: здесь требуется лишь немного преобразований между входными данными и машиной и между машиной и выходными результатами. Это уже не имеет места, если используется цифровая машина. Здесь каждая величина после измерения должна быть преобразована в ряд дискретных чисел или кодированных величин. Необходимо, чтобы преобразователи можно было приспосабливать к широкому диапазону различных точностей. Многие величины измеряются с точностью порядка процента или ниже (давление, напряжение и т.
п.), в то время как другие — до сотых долей процента (длины. скорости и т. п.). В настоящее время специальные преобразователи данных от машин-аналогов к цифровым и обратно уже изобретены и могут быть использованы на практике. 718 модялиговлнив, вычислитвльныя млшины и твлвмвтгия [гл. 19 Десятичная запятая 2х 2х 2х 2о ( 1 1 . 2! 2» ! ! 8 4 2 1 1 1 2 4 чисел з десятичные 1 1 1 ! 1 2х 24 2х 2« Степени двух ., 2з 2х 2« Соответствующие десятичные числа .
. . , 64 32 16 1 1 1 1 8 16 32 64 — значащая цифра Примеры перевода двоичных 0 — нуль): Десятичная запятая 0 1 1 0 1 0 1! 1 0 0 1 1 0 0+32+ 16+0+ 4+0+1 ! + +0+0+1 + 3 +О 1 1 1 2 ! !9 = 53 — = 53,59375 Пример 1 Двоичное Десятичное Пример 2 Двоичное Десятичное !001000~111001 1 1 1 1 64+0+0+ 8+ 0+0+0 ! + — + — + — +0+0+ — = ! = 72 — = 72,890625 57 64 Таким образом, кроме того, что в электронных схемах можно пользоваться представлениями «включено» и «выключено» (1 и 0), в этой системе возможно также производить и математические выкладки. Представление чисел. Когда мы говорим о точных вычислениях, то обычно имеем в виду ручные машины, машины на перфорированных картах и, может быть, самого математика и его карандаш. Во всех этих случаях применяется десятичная система счисления.
Человек выучивается втой системе и она навсегда остается для него ясной, несмотря на то, что в ней используется десять различных символов. Однако для цифровой машины десятичная система не слишком проста и ее применение требует дополнительного оборудования. Лля применения в механических, релейных или электронных счетных машинах наиболее удобна двоичная (бинарная) система счисления, основанная на степенях числа 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
