Elektroni czne maszyny cyfrowe i tec hno logi a ich eksplo ata cjii tec hno logi a ich eksplo ata cji

W historii rozwoju EMC (chociaż niedł ugie j) wyró żnia się cztery podsta wowe etapy, ch arak teryzujące się odmiennymi tech nikami przet warza nia i samej konstrukcji, tzw. kolejnymi gene racjami:

- maszyny lampowe o dużej wadz e i rozmiarach, małej precyzji przetwarzania i dokła dno ści wyni ku oraz małej szybkości obl i c z e ń ,

- maszyny tranzystoro we o wyższej efektywnoś ci eksploatacji, większej pojemno ści pami ęci i sz ybszym działaniu,

- maszyny opa rte na tzw. ob wodach scal ony ch o dużo mniejszych rozmiarach i ko rzystniejszych param etr ac h eksploatacji, - maszyny m i k romodułowe o mnie jsz yc h częściach składowych,

uproszczonej konstrukcji, większej dok ładn ości działania i szyb kości ob liczeń [19] .

Elektroniczne mas zyny cyfrow e znajdują zast osow anie do:

- obliczeń naukowo-tech nic znyc h, - przetwarzania danych,

- sterowania proc esami technologicznymi,

- sterowania usługową dzi ałal nośc ią zes połó w pracowniczych.

Nowoczesne e l ektroniczne masz yny cyfrowe charakteryzują się»

- dużą elastycznością w tworzen iu dowolnyc h konfiguracji użytkowych,

- wieloprogramowością, - wielodo stęp nośc ią.

128

-Rys. 9. Ogólna klasyfikacja elektro nicz nych maszyn liczących Fig. 9. General class if ica tion of ele ctronic computers

•» dwuproces o w o ś c i ą ,

- wysoką w y dajnością systemu,

- jednoczesną pracą blok ów pamięci operacyjnej, - dużą szybko ścią przetwarz an ia danych,

- jednoczesną pracą w s zystkich blok ów funkcjonalnych.

Elekt roni czne masz yny cyfrowe do ob liczeń nauk owo-tech­

nicznych różnią s i ę międ zy sobą przede wszystkim:

- typem i poje mnością pamięci wewnętrznej, - szybkością operacji,

- konstrukcją i or ganizacją logiczną.

Z reguły są to urzą dzen ia ma łe skła dają ce się z jednostki centralnej i sła bo rozbudow any ch urządzeń peryferyjnych.

Za względu na konstrukcję wyró ż n i a n e są maszyny tranzystorowe i maszyny kons truowane przy użyciu elem entó w scalonych.

Różnice w o r ganizacji EMC po legają na różnym sy stemie w s p ó ł ­ działania po dstawowych b loków maszyny, tj. wejścia, pamięci, arytmometru, bloku sterow ania i wyjśc ia oraz na różnym s poso­

bie porozumi enia się z maszyną. Do porozu mie wa nia się z EMC służą różnorodn e o p racowane do tego celu "Oęzyki maszyn".

Zapis doko nywan y do woln ym ję zyki em przekaz uj e się do maszyny za pomocą kart dz iurkowanych lub taśm. Wynik i obliczeń u zyski­

wane z maszyny są przez nią podawan e za pomocą perforatora taśmy, dalek opisu lub drukarki. Szybkość op eracji zależy od konstrukcji maszyny, głównie od czasu dostępu do danych umie­

szczonych w pami ęci maszyny, od typu arytmometru, sumatora itp.

prze zna czeniem EMC do pr zetwarzania danych jest wykonywanie masowych obl iczeń na dużej ilo śc i danych wejściowych. Dzięki olbrzymiej sz ybkości działa nia zarówno jednostek centralnych, jak i urządzeń peryferii I zainst alo wany ch bezpośrednio przy maszynie oraz dzięki zdolności do wykony wani a wszelkich n a w e t bardzo trudnych działań logicznych maszyny do przetwarzania danych mogą już dziś prowa dz ić całokształt działalno ści admi- nistra cyjn o-ro zlicz enio wej i plan istycznej jednostek gosp o­

darczych o do wolnym profilu produkcyjnym.

EMC do stero wania proc es ami technol ogi chny mi charakteryzują się zdol nośc ią do równocze sneg o przyjmo wan ia wielu sy gnałów

- 130

-z c-zujników podłąc-zonych wprost do EMC ora-z do równoc-zesnego wysyłania poleceń do regulatorów zainstalo wany ch w ciągu tech­

nologicznym.

Są to EMC wi elod os tęp ne o dużej pamięci operacyjnej w y p o s a ­ żone pomocniczo w jednostki pamięci zewnętrznej o szybkim do­

stępie.

EMC do sterowania usługową dz iałalnością ze spo łów pr acow ni­

czych charakteryzują się możliw ości ą tele tr ansmisyjnego podłą­

czenia dużych ilości urządzeń na daw czo- odbi orcz yc h oraz dużą pamięcią operacyjną i dyskową stanowiącą szybki bank inform a­

cji.

Współczesna maszyna cyfrowa stanowi złożoną aparaturę, w skład której wchodzi szereg urządzeń zewnętrz nyc h (wejścia - czytniki, wyjścia - dziurkarki, monitory oraz pamięci ze­

wnętrzne) po dłączonych do jednostki centralnej, stanowiącej podstawowy element zestawu.

7.4.2.1. J e d n o s t k a c e n t r a l n a

Zadaniem jednostki centralnej jest auto ma tyc zne przet warza ­ nie wprowadzonych danych wed łu g określon ego programu, a także st erowanie pracą urządzeń zewnętrznych.

Jednostka centralna składa się z trzech zespołów, a m iano­

wicie :

- pamięci operacyjnej, - ¡arytmometru,

- zespołu sterowania.

Arytmometr jest urzą dze niem służącym do wykonyw ania o pera­

cji arytmetycznch i logicznych. Obecnie urządzenie to jest przeważnie budowane jako wydzi elon y obszar pamięci w ewnętrz­

nej. W skład arytmometru wchodzą:

- sumator (lub sumatory), - rejestry,

- układ sterujący.

Podstawowym elementem arytmome tru jest układ sumujący (su­

mator), którego zas adniczym przezn acze ni em jest dodaw anie lub odejmowania liczb przedstaw iony ch w postaci impulsów. Układy

sumujące można podzielić na pracujące w spo sób szeregowy lub n sposób równoległy. W układach sz ere gowych operacje na bitach wykonywane są kolejno, począwszy od najmniej znaczącego bitu.

W układach ró wnol egłyc h działa nia wykony wa ne są jednocześnie na wszystkich bitach. Wpływa to na szyb szą pracę komputera, jednak liczba linii przesył anyc h jest znacznie większa, w s k u ­ tek czego koszt budowy komput era pracującego w układzie równo­

ległym jest zn aczn ie wyższy.

Rejestry arytmo metr u są to wydzi elon e komórki pamięci m a ­ szyny. W komór kac h tych prze chowuje s ię dane, na których aktualnie mają być wy konywane działania, w nich pojawiają się wyniki obliczeń, reszty z dziel enia itp. Są to więc rejestry robocze arytmo metru służ ące do okres oweg o pr zechowywania d a ­ nych w trakcie wykonywania działań.

Realizacją pro gramu umie szcz on ego w pamięci maszyny kieruje zespół sterowania, który za pew nia właściwą ws półpracę j ed­

nostki centralnej z ur ządz enia mi zewnętrznymi, a także kontro­

luje prawidło wość real izac ji programu.

Większość ro zkazó w składając ych się na program zbudowana jest z dwóch części:

a) operacyjnej, b) adresowej.

Część oper acyj na podaje rodzaj operacji, jaka ma być w y k o ­ nana, natomiast część ad resowa w s kazuje skąd (numer komórki pamięci) należy pobrać argument do wykonania operacji i ewe n­

tualnie, gdzie należy odes łać wynik. Urządze nie sterujące po­

biera kolej ne rozkazy z pamięci operacyjnej maszyny, rozszy­

frowuje je i uruchania odpo wie dn ie zespoły wykonawcze (np.

arytmometr, ur ządzenia wej ścia lub wyjścia). Z zespołem st e ­ rowania połączony jest pulpit sterowania (monitor), z którego operator steruje (inicjuje) w y konaniem programów. Na mon it o­

rze drukowane są również przez maszynę informacje o błędach w danych wejś ciow ych lub programie, a także inne polecenie dla operatora.

Wa wsp ółczesnych komputerach wyodr ęb nia się:

132