Основные принципы работы электронной вычислительной машины.

Современная электронная вычислительная машина представляет собой сложный комплекс элементов электронной автоматики. В машине применяются электронные лампы, германиевые кристаллические элементы, электроннолучевые трубки, магнитные элементы, фотоэлементы, сопротивления, конденсаторы и другие радиотехнические детали.

Арифметические действия выполняются с колоссальной скоростью электронными счетными схемами, объединенными в арифметическое устройство (рис. 3).

Для обеспечения высокой скорости расчетов недостаточно только быстро производить арифметические действия над числами. Поэтому в машине полностью автоматизирован весь вычислительный процесс. Выборка требуемых чисел, а также установление определенной последовательности действий с числами осуществляются автоматически.

Числа, с которыми производятся действия, а также результаты промежуточных вычислений должны сохраняться в машине. Предназначенное для этой цели устройство — «запоминающее устройство» — позволяет выбрать любое требуемое число, а также принять результат вычислений. Емкость запоминающего устройства, т. е. количество чисел, которое может в нем храниться, в значительной мере определяет гибкость машины применительно к решению разнообразных задач.

В современных электронных машинах емкость запоминающего устройства составляет 1000—4000 чисел.

Выборка требуемых чисел из запоминающего устройства, действие, которое нужно произвести с этими числами, отсылка результата в запоминающее устройство и переход к следующей операции обеспечиваются в электронных счетных машинах устройством управления. После того как в машину введены программа вычислений и исходные данные, устройство управления обеспечивает полную автоматичность вычислительного процесса.

Для ввода в машину исходных данных и программы вычислений, а также для печатания на бумаге полученных результатов служат специальные вводные и выводные устройства.

При вычислениях на машине необходимо иметь уверенность в правильности полученных результатов, т. е. необходимо контролировать производимые расчеты. Контроль правильности вычислений осуществляется или специальными устройствами контроля, или же методами логического и математического контроля путем соответствующего программирования. Простейшим примером такого контроля является «счет в две руки», т. е. двойной расчет со сличением полученных результатов.

Прежде чем приступить к решению той или иной проблемы, необходимо, зная физическую сущность исследуемого процесса, сформулировать задачу в виде алгебраических формул, дифференциальных или интегральных уравнений или других математических соотношений. Применяя хорошо разработанные методы численного анализа, можно почти всегда свести решение такой задачи к определенной последовательности арифметических действий. Таким образом, самые сложные задачи решаются посредством четырех действий арифметики.

Для выполнения какого-либо арифметического действия при ручном счете необходимо взять два числа, произвести с ними заданное арифметическое действие и записать полученный результат. Он может потребоваться для дальнейших расчетов или явиться искомым ответом.

Эти же операции осуществляются и в электронных счетных машинах. Запоминающее устройство машины разбито на ряд ячеек. Все ячейки перенумерованы

нумерованы, и, для того чтобы выбрать какое-либо число, следует задать номер ячейки, в которой оно «хранится».

Для выполнения какого-либо одного арифметического действия должны быть заданы номера ячеек запоминающего устройства, откуда следует взять два числа, действие, которое нужно произвести с этими числами, номер ячейки, куда нужно направить полученный результат. Такое задание, представленное в виде определенного кода, называется «командой».

Решение задачи сводится к последовательному выиолнению ряда команд. Эти команды образуют программу вычислений и хранятся в машине обычно в том же запоминающем устройстве.

Программа вычислений, т. е. совокупность команд, обеспечивающая заданную последовательность арифметических действий, необходимых для решения задачи, заготавляется математиками заранее.

Многие задачи требуют для своего решения десятков и даже сотен миллионов арифметических действий. Поэтому в электронных машинах используются методы, позволяющие при сравнительно небольшом числе исходных команд выполнять большое количество арифметических действий.

Наряду с командами, выполняющими арифметические Действия, в электронных машинах предусматриваются также команды для логических действий, например, сравнение двух чисел с целью выбрать один из двух вариантов дальнейшего счета в зависимости от того, какое из сравниваемых чисел больше.

Команды программы, а также исходные данные записываются в виде условного кода. Обычно запись производится на перфокартах или перфоленте посредством пробивки отверстий или же на магнитной ленте в виде записи импульсов кода. Затем эти коды вводятся в машину и переносятся в запоминающее устройство, после чего машина автоматически выполняет заданную программу вычислений.

Результаты вычислений опять-таки записываются, например на магнитную ленту, в виде импульсов кода. Специальные дешифрирующие печатающие устройства преобразуют записанный на магнитной ленте код в цифры и печатают их в виде таблиц.

Выполнение на электронных счетных машинах с громадной скоростью сложных вычислительных работ может дать в области умственного труда экономию, сравнимую с той, которая была достигнута применением машинного производства по отношению к физическому труду. Конечно, электронная машина, действующая по заранее определенной человеком программе, сама лишена творческих возможностей, и применение машин не имеет целью замену человека машиной.

Широкое использование электронных счетных машин в научно-исследовательских институтах, конструкторских бюро и проектных организациях открывает неограниченные возможности в решении народнохозяйственных задач. Перед инженерами и математиками открыты богатые перспективы в деле дальнейшего развития принципов работы и

конструкций вычислительных машин, а также их применения и эксплуатации.

Электронные счетные машины — мощное орудие в руках человека. Значение этих машин для страны, строящей коммунистическое общество, трудно переоценить.