Математика ее содержание, методы и значение Том 2 - Александров А.Д.
Скачать (прямая ссылка):
I " Г 5 IO
!слог - 2 слаг.
Перенос
Сумма
Рис. 16. Схема одноразрядного полусумматора.
устройств. Для поразрядного сложения двух двоичных разрядов имеют место четыре возможные комбинации:
Значения слагаемых Перенос в высший разряд
№ 1-го 2-го Значение суммы
1 0 0 0 0
2 0 1 1 0
8 1 0 1 0
4 1 1 0 1
Выполнение этих соотношений может быть осуществлено, например, схемой, изображенной на рис. 16. Подобные схемы называются «полусум- S 64
Глава XIV. Электронные вычислительные машины
маторами». Сигнал переноса в старший разряд производится устройством совпадения (комбинация 4). Для получения сигнала суммы (комбинации 2 и 3) достаточно иметь сигнал на одном из двух выходов при отсутствии выходного сигнала переноса, что может быть выполнено устройством совпадения, инвертором и диодным объединением цепей. При сложении чисел, помимо цифр данного разряда, необходимо также учитывать перенос из предыдущего разряда. Перенос может быть учтен как повторное прибавление к полученному результату переноса из предыдущего разряда. Таким образом, последовательное соединение двух полусумматоров полностью обеспечивает сложение одного разряда двух двоичных чисел.
Схему сумматора для одного разряда можно осуществить также и непосредственно, рассматривая возможные комбинации с учетом переноса из предыдущего младшего разряда.
Наиболее эффективно применять суммирующие схемы на устройствах совпадения в машинах с последовательной выдачей кода. В этом случае код числа передается по одной кодовой шине. Разряды числа следуют друг за другом через определенные жестко заданные промежутки времени. В этом случае для сложения чисел может быть использован одноразрядный сумматор (рис. 17). Коды обоих чисел поступают младшими разрядами вперед на два основных входа одноразрядного сумматора. Выход переноса через линию задержки поступает на третий вход сумматора. Время задержки подбирается равным промежутку между импульсами. Таким образом, если при сложении каких-либо разрядов чисел возникает импульс перепоса, то он подается на вход сумматора как раз в момент поступления импульсов следующего старшего разряда. Время сложения двух чисел равно времени прохождения кода одного числа.
Умножение двух чисел при последовательном коде также может быть произведено на одноразрядном сумматоре, при этом числа через сумматор необходимо пропускать столько раз, сколько разрядов имеет код числа, т. е. время умножения будет в «т раз больше, чем время суммирования.
Запоминающие устройства. Возможности машины в значительной мере определяются емкостью запоминающего устройства, т. е. числом чисел, которые могут храниться в машине. Для современных универсальных электронных счетных машин обычно эта емкость составляет 500—4000 чисел.
Для хранения кодов могут быть использованы триггерные ячейки. Однако количество аппаратуры при этом получается настолько большим, что этот вид запоминающего устройства почти не применяется.
Для машин последовательного действия широкое применение получили запоминающие устройства из электроакустических ртутных трубок (рис. 18). Электрический сигнал в виде импульса поступает на кристалл кварца у входа трубки. Кристалл кварца обладает свойством преобразовывать электрические импульсы в механические колебания и обратно. jV 3. Технические принципы устройств
379
Таким образом, входной электрический сигнал преобразуется в механическое (ультразвуковое) колебание, которое распространяется вдоль по трубке с определенной скоростью. Когда сигнал дойдет до конца трубки п попадет на приемный кристалл кварца, он преобразуется опять в электрический импульс. Усиливая сигнал и восстанавливая его первоначальную форму, его вновь направляют на вход трубки. Таким образом, коды чисел, введенные в виде импульсов в ртутную трубку, будут неограниченно долго циркулировать по трубке. Для ввода чисел код из машины подается
МИЛ
/ -е <-исло 2 г число
Cm
Сумма
Перенос
A^ АЛА
П^ЛЛЛ
з
Рис. 17. Схема поело- Рис. 18. Принципиальная схема динамического хра-дователыюго суммато- нения кода на электроакустической трубке:
ра на устройствах со- і — ртутная трубка; г — передающий кристалл кварца;
впадения J — приемный кристалл кварца; 4 — восстановление формы
импульсов; 5 — усиление импульсов.
на вход трубки и одновременно на этот промежуток времени разрывается цепь возврата импульсов с конца трубки. Для выборки чисел в соответствующий момент времени, когда требуемый код подойдет к концу трубки, открываются выходные цепи, передающие код в другие устройства машины. Ввод и вывод чисел осуществляются автоматически соответствующими электронными схемами. Обычно с цёлыо сокращения аппаратуры в каждой ртутной трубке хранится несколько чисел. Поэтому при выборке чисел необходимо подождать, пока требуемый код подойдет к концу трубки. Чем больше чисел будет храниться в трубке, тем больше будет среднее время ожидания требуемого числа.
Последовательные машины с запоминающим устройством на электроакустических ртутных трубках имеют скорость порядка одной-двух тысяч операций в секунду.
