УСТРОЙСТВА ВВОДА—ВЫВОДА ДАННЫХ ЦВМ

— специализированные устройства, осуществляющие ввод программ и исходных данных в ЦВМ и вывод из ЦВМ результатов вычислений, а также выполняющие необходимые при этом преобразования данных из одной формы представления в другую. У. в.-в. д. ЦВМ относятся к внешним устройствам ЦВМ. В первых ЦВМ для ввода информации использовались штеккоры и переключатели, а для вывода — мех. цифровые индикаторы. Необходимость ускорения ввода — вывода и регистрации результатов вычислений вызвала применение У. в.-в. д. ЦВМ на основе перфорационных карт, электрифицированных пишущих машинок, телетайпов. Характеристики этих устройств непрерывно улучшаются; одновременно разрабатываются принципиально новые средства, связанные с новыми применениями и с ростом быстродействия ЦВМ. В табл. 1 приведены основные типы У. в.-в. д. ЦВМ, классифицированные по видам представляемой с их помощью информации (по мере усложнения видов — от простейших дискретных и цифровых значений до речевого обмена с машиной). В ней выделены устр-ва только для ввода, только для вывода и для двухстороннего обмена данными между человеком и ЦВМ (графа «совмещенный ввод — вывод»).

1. Бесконтактная (фотоэлектрическая) клавиатура: 1 — клавиша; 2 — рычаг с прорезями; 3 — блок источников света; 4 — световые лучи (проходят через прорези и задерживаются выступами рычага); 5 — блок фотоэлементов.

2. Панели графического ввода с контактным карандашом: 1 — карандаш или шариковая ручка; 2 — эскиз; 3 — лист полихлорвинила с сеткой линий, соответствующих проводникам; 4 — панели (46 см х 61 см) из стекловолокна толщиной 0,1 мм с нанесенными через 5 мм проводниками: 5 — тонкая полиэфирная пленка с отверстиями в местах пересечения проводников: 6 — устройство выработки цифровых значений координат.

Клавиатуры КЛ приобретают все большее значение как простое и эффективное устр-во непосредственного ввода данных. Скорость ввода ограничена здесь возможностями человека (до 200 знаков в 1 мин) количество клавишей на пульте определяется набором символов входного языка (обычно 32-64 шт., но достигает и 100 шт.). Современные КЛ — бесконтактные, с использованием электро-магн., емкостного и фотоэлектр. (рис. 1) принципов формирования сигналов и с кодирующей частью на интегральных элементах. Панели графического ввода, как и КЛ, предназначены для непосредственной передачи данных в ЦВМ, но в форме чертежей и рисунков. Напр., панель с контактным карандашом ПКК (рис. 2) обеспечивает ввод в ЦВМ эскиза при его обводке.

Устройства считывания с носителей информации требуют предварительной подготовки данных, зато допускают многократное использование носителей и обеспечивают высокую скорость считывания. Напр., фотосчитывающий механизм ФСМ-5 выполняет съем данных с 5 - 8-позиционной перфоленты фотоэлектр. способом при прямом и обратном движении ленты, в стартстопном или непрерывном режиме. В последнем случае скорость считывания составляет 1000 строк в 1 сек. Устр-во ввода перфокарт типа ВУ-700-ЗМ для 45- или 80-колонных перфокарт перерабатывает 700 карт в 1 мин. Макс. скорость, обеспечиваемая совр. вводом с перфорационных карт ПКВ и перфорационных лент ПЛВ — около 20 000 знаков в 1 сек. Когда требуется малая скорость ввода (порядка 2— 10 карт в 1 мин), используют упрощенные ПКВ без магазинов и средств транспортировки карт, с контактным считыванием.

Для считывателей графиков СГ также используют заранее подготовленный носитель (бумажную ленту или пленку с нанесенными на них графиками). В СГ типа «Силуэт» съем сигнала осуществляется оптико-электронным преобразованием на видиконе при скорости до 40 ординат в 1 сек. Возможно последовательное считывание до трех непересекающихся кривых и параллельное считывание пар ординат для получения фазовых соотношений между двумя кривыми. В лучших

образцах СГ производится считывание до 30 кривых, в т. ч. пересекающихся, при скорости 200 ординат в 1 сек Считыватели меток СМ позволяют перенести в ЦВМ ряд дискретных позиций, значения которых определены их положением на бланке. Метки наносятся карандашом или чернилами (простыми, люминесцентными, магнитными) и считываются соответственно фотоэлектр. или электро-магн. способом. СМ типа «Бланк» имеет 984 позиции (24 по ширине и 41 по длине).

Таблица 1. Основные типы устройств ввода — вывода данных ЦВМ (см. скан)

Бланки выполняются на белой бумаге, метки наносятся карандашом; скорость ввода — 150 документов в 1 мин. Считыватели знаков СЗ производят съем ограниченного набора машинописных или стандартизованных рукописных символов. Так, устр-во «РУТА-701» рассчитано на документы, содержащие сочетания 10 цифр и 5 специальных знаков при скорости ввода 150 знаков в 1 мин.

Объединение функций устр-в ввода и вывода улучшает обмен данными человека с машиной. Поэтому дополнительно к пишущим машинкам ПМ и телетайпам ТТ разработан ряд совмещенных устр-в. В частности, устр-во Р601 реализует поколонное считывание, перфорацию и сортировку 80-колонных перфокарт при скорости ввода 350 карт в 1 мин и скорости вывода 160 колонок в 1 сек. Особенно широко применяются системы отображения информации вида электроннолучевых трубок для отображения информации со световыми карандашами (ЭЛТ—СВК).

Современные У. в.- в. д. ЦВМ не только вводят в машину и выводят из нее информацию, но и выполняют сбор, редактирование, накопление, обмен с процессорами и выбор форм представления данных. Накопление осуществляется в автономном запоминающем устройстве (чаще всего на магн. барабане МБ или магн. ленте МЛ), для редактирования указания форм используют ЭЛТ в сочетании с КЛ или ЭЛТ—СВК.

Необходимый набор У. в.- в. д. ЦВМ определяется внутренними требованиями вычислительной системы, связанными с наладкой программ, и конкретным ее применением (внешними требованиями). В табл. 2 выделено три осн. вида обработки данных в ЦВМ — пакетная, мультиобработка и обработка в реальном масштабе времени. Пакетная обработка больших массивов информации свойственна вычислительным центрам. Соответствующие У. в.-в. д. ЦВМ должны обеспечивать высокоскоростной ввод и вывод с заранее подготовленных носителей, что определяет применение устройств обмена ЦВМ на перфокарте ПКО и перфоленте ПЛО алфавитно-цифровых печатающих устройств АЦПУ. Если вычисл. центр предназначен для переработки документов, к устр-вам ввода добавляются читающие автоматы и микрофильмирующие аппараты. Режим мультиобработки при активном обмене с рядом пользователей свойственен информационно-поисковым, диагностическим и обучающим системам, а также системам проектирования. Простейшие У в.-в. д. ЦВМ для науч., инженерных и банковских расчетов могут представлять собой ПМ; более широкие возможности дает

специальная KЛ и ЭЛТ; наконец, сочетание ПМ и ЭЛТ позволяет дополнительно регистрировать результаты вычислений. Проектирование и конструирование требует графического взаимодействия; к предшествующему оконечному устр-ву добавляется световой карандаш для ввода и графопостроитель ГП — для вывода рабочих чертежей. Иногда, чтобы не загружать систему выполнением чертежей, данные для них выводят на перфокарты, а построение выполняет особое устр-во.

Таблица 2. Применения систем ввода — вывода данных ЦВМ (см. скан)

Наряду с терминалами в системы мультиобработки включается центр, группа У. в.- в. д. ЦВМ для пакетной обработки данпых, что позволяет равномерно загрузить вычислительную систему, решая в свободные от обращений пользователей промежутки времени фоновые задачи.

Режим работы в реальном масштабе времени свойственен системам контроля и упраиления. При управлении отдельным процессом (аппаратом) мультиобработка состоит в обслуживании ряда программ, действующих в замкнутом контуре, а также во взаимодействии с человеком-оператором. Соответственно У. в.-в. д. ЦВМ содержат устройства связи с объектом и оборудование пунктов управления (КЛ, ИИ, ЭЛТ). Для ряда применений, напр., бортовых систем, перспективен речевой ввод данных.

Для эффективного использования вычисл. машин создают средства, использующие лучшие качества людей и машин и компенсирующие их недостатки (симбиозные У. в.- в. д.), в частности, совершенствуют документальный, графический и речевой обмен. Большинство из У. в.-в. д. ЦВМ применяют для ввода и вывода информации в гибридных вычислительных машинах. Об .устр-вах ввода—вывода в аналоговых вычислительных машинах см. Наборное поле, Устройство индикации АВМ.

Лит.: Колганов Т. П. Периферийное оборудование современных ЭЦВМ. «Кибернетика», 1967, № 4; Изделия радиопромышленности. Каталог, т. Вычислительная техника. Раздел: Вводные и выводные устройства электронных вычислительных машин. М., Арутюнов М. Г., Маркович В. Д. Скоростной ввод — вывод информации. Способы регистрации и восприятия информации. М., 1970 [библиогр. с. 336 — 350].

А. Г. Чачкэ.