Математика учит предсказывать и управлять

Главные части машины

Быстродействующая ЭВМ состоит из пяти основных устройств: вводного, запоминающего, арифметического, выводного и управляющего. Кроме того, имеется дополнительное устройство для контроля работы и обнаружения неисправностей.

Вводное устройство имеет обычно клавиатуру, посредством которой в машину вводятся исходные данные и задается определенная программа. Электрические импульсы, возникающие при нажатии на клавиши, направляются в запоминающее устройство. Возможны и иные конструкции устройства ввода (рис. 7).

Запоминающее устройство (или "память" машины, как его иногда для краткости называют) предназначено для хранения информации: исходных данных, числовых величин, команд программы, промежуточных и окончательных результатов (рис. 8). Оно играет роль памяти или записной книжки вычислителя.

Как уже было сказано, числовые данные могут записываться с помощью магнитофонов; но этот способ не самый совершенный, так как для воспроизведения ранее записанного числа может потребоваться длительная перемотка ленты. Поэтому разработаны другие способы "запоминания": например, путем намагничивания ферритовых сердечников или же электризации отдельных участков диэлектрического экрана электроннолучевой трубки. Удобство последнего метода состоит в том, что для записи или воспроизведения числа электронный луч может быть направлен в нужную точку экрана практически мгновенно.

Носитель информации запоминающего, устройства (магнитофонная лента, диэлектрический экран) состоит из множества "ячеек памяти", в каждой из которых может храниться одно многозначное число. Каждой ячейке присвоен номер (наподобие телефонного) ; по этому номеру с ней можно в любой момент "соединиться", чтобы поместить туда или, наоборот, "истребовать" оттуда соответствующее число.

Арифметическое устройство служит для выполнения основных арифметических и некоторых логических действий. Оно содержит несколько электронных "арифмометров" (осуществляющих сложение, умножение и т. д.). Такие арифмометры чаще всего строятся на основе современных заменителей электронных ламп, что делает их более совершенными. В быстродействующих машинах каждая операция выполняется арифметическим устройством за десяток микросекунд.

Выводное устройство предназначено для выдачи заказчику готовой продукции в виде таблицы окончательных результатов произведенного расчета, отпечатанной обычным шрифтом с помощью цифро-печатающего (см., например, рис. 9а) "телеграфного аппарата" под влиянием электрических импульсов, поступающих из запоминающего устройства. Для ускорения вывода результатов вместо печатания иногда применяют фотографирование их на кинопленку.

Управляющее устройство связывает воедино отдельные части вычислительной машины и "управляет", или "руководит", всем ходом вычислительного процесса; именно оно выполняет роль вычислителя. Во время работы машины управляющее устройство, действуя согласно программе, последовательно осуществляет все необходимые соединения и переключения, "отпирает" и "запирает" лампы, управляет движением электронных лучей и магнитофонных лент. Благодаря этому обеспечивается правильное размещение в ячейках памяти вводимых в машину исходных данных, своевременная передача чисел из определенных ячеек на те или иные "арифмометры" арифметического устройства, а также направление получающихся результатов в предназначенные для них ячейки. Наконец, по мере накопления окончательных результатов в ячейках памяти управляющее устройство "соединяет" их с печатающими аппаратами. На рис. 10 показан пульт управления.

Как видим, по своим функциям управляющее устройство вычислительной машины во многом напоминает автоматическую телефонную станцию, но оно должно делать сотни тысяч различных соединений в секунду! Кроме того, в отличие от АТС, управляющее устройство должно действовать не в соответствии с только что набранным номером, а по заранее заданной программе, которая (в зашифрованном виде) хранится в специально для этого отведенных ячейках памяти.