СИНХРОНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЦВМ
— точное временное согласование работы всех частей цифровой вычислительной машины для обеспечения выполнения заданных операций. Реализуется обычно посредством подачи на логические схемы тактовых импульсов. Минимальный промежуток времени, фиксируемый в машине периодом главных тактовых импульсов (ГТИ), соответствует времени выполнения одной микрооперации, определяя, т. о., макс. быстродействие машины применительно к элементарным преобразованиям информации.
Характеристиками системы синхронизации конкретной ЦВМ являются частота, длительность, стабильность, число фаз ГТИ, способы и особенности их распределения. Оборудование, требуемое для создания и распределения тактовых сигналов, составляет значительную часть всего оборудования машины. В качестве генератора ГТИ часто используется генератор синусоидальных колебаний, выход которого связан с формирующим устр-вом. На выходе формирующего устр-ва получают прямоугольные импульсы, частота которых равна частоте поступающих синусоидальных колебаний. Нередко с целью удобства эксплуатации
специально предусматривается возможность изменения частоты ГТИ.
Для работы в ЦВМ на импульсных элементах, в связи с их большой критичностью к временному положению импульсов, тактирующий генератор, как правило, обеспечивают кварцевой стабилизацией частоты повторения. Число фаз ГТИ и их сдвиг обычно определяются особенностями используемых логических и запоминающих элементов, а также стремлением упростить выполнение заданных операций машины. Цикл выполнения любой операции в машине разбивается на отдельные такты. Распределение ГТИ зависит от продолжительности операций и выбранного принципа управления операциями, от числа операций, наличия совмещений при выполнении команд.
При использовании т. н. синхронного способа управления операциями длительность цикла исполнения является постоянной для всех операций, независимо от содержания выполняемых в течение цикла микроопераций, и соответствует самой продолжительной операции. Формирование тактирующих импульсов цикла может выполняться по одному из следующих вариантов: посредством счетчика с дешифратором, сдвигового регистра, последовательности линий задержки, возбуждаемых сигналами ГТИ. Схема распределения ГТИ для машины с синхронным способом управления операциями приведена на рис. Здесь импульсы с выхода генератора, задающего темп работы машины, поступают на счетчик тактовых импульсов, период работы которого равен длительности цикла исполнения команд, выраженной в тактах.
Посредством дешифратора тактовых импульсов поочередно возбуждаются раздельные выходы, соответствующие тактам, содержащимся в цикле команды. Каждый 
выход дешифратора тактовых импульсов связан с теми управляющими шинами, на которые в 
такте исполнения любой операции должен быть подан управляющий импульс. Выход 
дешифратора операций связан с управляющими шинами, возбуждаемыми при исполнении 
операции. При возникновении выходных сигналов обоих дешифраторов на соответствующих логических схемах совпадения в управляющих шинах формируются требуемые управляющие сигналы. Для экономии оборудования целесообразно, чтобы при различных операциях на одни и те же шины управляющие сигналы подавались на одних и тех же номерах тактов. Рассмотренный синхронный способ управления операциями обеспечивает простую реализацию распределения тактовых сигналов, но связан со значительными потерями времени из-за постоянства длительности цикла.
При асинхронном способе управления операциями переход к следующему циклу исполнения осуществляется сразу после получения сигнала об окончании предыдущего цикла, так что длительность циклов переменная. Это значительно повышает быстродействие, но требует дополнительных аппаратурных затрат. Часто используют смешанный синхронно-асинхронный способ управления, когда на выполнение коротких операций отводится цикл фиксированной длины, а длинные операции выполняются асинхронно. Асинхронным способом обычно выполняются микрооперации команд ввода — вывода.
При синхронизации работы различных блоков машины приходится преодолевать ряд специфических трудностей. Так, напр., необходимо обеспечить синхронное вращение магнитных барабанов, дисков относительно тактовых импульсов, поскольку даже малые рассогласования с каждым оборотом будут накапливаться и создадут большое рассогласование во времени.
Схема распределения главных тактовых импульсов.
Для решения указанной задачи тактовые импульсы с требуемыми интервалами часто записывают непосредственно на поверхности магнитного барабана и т. о. избегают рассогласования вращения барабана с тактовыми импульсами. Небольшие колебания частоты тактовых сигналов при этом не создают особых трудностей.
Если первым ЦВМ (для которых команды выполнялись с небольшой скоростью, в основном последовательно, без совмещений) не требовались особая стабильность во времени, высокая частота ГТИ, большая разветвленность шин для тактовых сигналов, то для цейей тактовых сигналов современных ЦВМ характерны требования обеспечения высокого быстродействия, большой разветвленности. При выполнении этих требований для цепей тактовых сигналов важная роль отводится учету задержек в проводниках, учету особенностей реализации интегральными схемами.
Лит.: Глушков В. М. Синтез цифровых автоматов. М., 1962 [библиогр. с. 464—469]; Папернов А. А. Логические основы цифровых машин и программирования. М., 1968 [библиогр. с. 583—585]; Элементы ЭВМ на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. М., 1969; Каган Б. М., Каневский М. М. Цифровые вычислительные машины и системы. М.. 1970 [библиогр. с. 615—619].
Э. И. Комухаев.
