Страница:
Все, что представлено в аваппроекте, базируется на реальных ОКР, серийно выпускаемых или осваиваемых, узлах и механизмах и освоенных технологических процессах.
Универсальность устройств, из которых составлены машины, гибкая блочная структура, позволяющая в широких пределах менять комплектность машин как по количеству, так и по типам устройств, возможность замены одних устройств другими с лучшими параметрами, добавление новых устройств, наличие развитой системы прерывания и связанная с этим возможность одновременной работы многих устройств, гибкая система команд, приспособленная к требованиям автоматизации программирования и многопрограммной работы, возможность объединения машин в системы, применение полупроводниковых приборов делает машины, представленные в аван-проекте, достаточно морально устойчивыми и ставит их на уровень наиболее распространенных зарубежных машин.
Наряду с введением новых принципов, перечисленных выше, при разработке обращалось особое внимание на технологичность конструкций.
Разработанные модульные схемные элементы, из которых построены все устройства и машины, рассчитаны на специализированное производство с использованием механизированных процессов, имеют малую номенклатуру простых схем и типономиналов деталей. Полупроводниковые приборы используются без отбора и без дополнительных, к действующим ТУ, требований. В конструкции узлов, блоков и устройств также учтены требования технологичности, связанные с необходимостью их крупносерийного производства.
Для сравнительно сложных машин и систем, рассмотренных в аван-проекте, одним из важнейших вопросов является вопрос надежности, поэтому повышению надежности при разработке обращалось особое внимание и во всех случаях, когда это оказывалось возможным, параметры надежности определялись и регламентировались.
... Разработка и освоение в производстве машин, рассмотренных в аван-проекте, может явиться переходным этапом в разработке универсальных вычислительных машин на микроминиатюрных элементах и может существенно сократить сроки появления нового поколения машин.
Для всех элементов, узлов, устройств и машин, рассмотренных в аван-проекте, приводятся проекты технических заданий на разработку, содержание которых дополняет информацию, имеющуюся в кратких описаниях.
Приложение 15
Вычислительная машина "Сетунь" Московского Государственного университета
Общая характеристика машины
Вычислительная машина "Сетунь" представляет собой автоматическую цифровую машину, предназначенную для решения научно-технических задач. Это одноадресная машина последовательного действия с фиксированным положением запятой.
Особенностью машины в математическом отношении является использование троичной системы счисления с коэффициентами 1, О, -1.
В инженерном отношении машина примечательна тем, что в качестве основного элемента схем в ней применен магнитный усилитель с питанием импульсами тока. Такой усилитель состоит из нелинейного трансформатора с миниатюрным ферритовым сердечником и германиевого диода. Необходимые для реализации троичного счета три устойчивых состояния получаются с помощью пары усилителей. Общее число усилителей в машине - около четырех тысяч. Электронные лампы использованы в машине для генерирования импульсов тока, питающих магнитные усилители, и импульсов записи на магнитный барабан. Полупроводниковые триоды применены в схемах, обслуживающих матрицу запоминающего устройства на ферритовых сердечниках и в усилителях сигналов, считываемых с магнитного барабана.
Внутренние устройства машины работают на частоте 200 кГц, выполняя основные команды со следующими затратами времени: сложение - 180 мксек, умножение - 325 мксек, передача управления - 100 мксек.
Длина слова в арифметическом устройстве машины - 18 троичных разрядов. Команда кодируется полусловом, т.е. девятью разрядами. В запоминающем устройстве каждая пара полуслов, составляющая полное слово, и каждое полуслово в отдельности наделены независимыми адресами. Число, представленное полусловом, воспринимается арифметическим устройством как 18-разрядное с нулями в младших разрядах.
Оперативное запоминающее устройство машины, выполненное на ферритовых сердечниках, обладает емкостью в 162 полуслова.
Запоминающее устройство на магнитном барабане вмещает 2268 полуслов. Обмен между барабаном и оперативным запоминающим устройством производится группами по 54 полуслова. Предполагается ввести дополнительное запоминающее устройство на магнитной ленте и увеличить емкость барабана до
4374 полуслов.
Ввод данных в машину производится с пятипозиционной бумажной перфоленты посредством фотоэлектрического считывающего устройства, а вывод на перфоленту и печать результатов - на стандартном рулонном телетайпе. Ввод и вывод информации осуществляется также группами по 54 полуслова.
В арифметическом устройстве машины "Сетунь" 18-разрядное троичное слово рассматривается как число, в котором запятая расположена между вторым и третьи разрядами. Это число можно выразить формулой
Диапазон чисел в арифметическом устройстве составляет -4,5 =< х =<+4,5 при абсолютной погрешности |дх| < 0,5.3-16.
Число считается нормализованным, если оно заключено в интервале 0,5 х 1,5 или равно нулю. Порядок нормализованного числа изображается пятью старшими разрядами полуслова, хранящегося в запоминающем устройстве по отдельному адресу.
Девять разрядов полуслова, представляющего команду, распределены следующим образом: пять первых разрядов составляют адрес, три разряда - код операции, девятый разряд - признак модификации адреса. Если в этом разряде стоит 0, то команда выполняется без изменения адреса, если 1, то к адресу прибавляется число, находящееся в регистре модификации, если -1, то это число вычитается из адреса. Особое значение имеет младший (пятый) разряд адреса: у адреса полного слова в этом разряде -1, у адреса старшего полуслова 0, у адреса младшего полуслова 1.
В командах, относящихся к магнитному барабану или к устройствам ввода и вывода, первый разряд указывает, какая треть матрицы должна использоваться
для записи (считывания) передаваемой информации. Остальные четыре разряда адресной части команды либо обозначают номер зоны на барабане, либо используются для конкретизации команды: ввод или вывод.
В функциональном отношении машина разделяется на шесть устройств:
1) арифметическое устройство;
2) устройство управления;
3) оперативное запоминающее устройство;
4) устройство ввода;
5) устройство вывода;
6) запоминающее устройство на магнитном барабане.
Преимущества троичной системы счисления
Главное преимущество троичного представления чисел перед принятым в современных компьютерах двоичной состоит не в иллюзорной экономности троичного кода, а в том, что с тремя цифрами возможен натуральный код чисел со знаком, а с двумя невозможен. Несовершенство двоичной арифметики и реализующих ее цифровых машин обусловлено именно тем, что двоичным кодом естественно представимы либо только неотрицательные числа, либо только неположительные, а для представления всей необходимой для арифметики совокупности положительных, отрицательных и нуля - приходится пользоваться искусственными приемами типа прямого, обратного или дополнительного кода, системой с отрицательным основанием или с цифрами +1, -1 и другими ухищрениями.
В троичном коде с цифрами +1, О, -1 имеет место естественное представление чисел со знаком (так называемая симметричная, уравновешенная или сбалансированная система), и "двоичных" проблем, не имеющих удовлетворительного решения, просто нет. Это преимущество присуще всякой системе с нечетным числом цифр, но троичная система самая простая из них и доступна для технической реализации.
Арифметические операции в троичной симметричной системе практически не сложнее двоичных, а если учесть, что в случае чисел со знаком двоичная арифметика использует искусственные коды, то окажется, что троичная даже проще. Операция сложения всякой цифры с нулем дает в результате эту же цифру. Сложение +1 с -1 дает нуль. И только сумма двух +1 или двух -1 формируется путем переноса в следующий разряд цифры того же знака, что и слагаемые и установки в текущем разряде цифры противоположного знака. Пример:
111011101010
+
111011110100
101110011110
В трехвходном троичном сумматоре перенос в следующий разряд возникает в 8 ситуациях из 27, а в двоичном - в 4 из 8. В троичном сумматоре с четырьмя входами перенос также происходит только в соседний разряд.
Операция умножения еще проще: умножение на нуль дает нуль, умножение на 1 повторяет множимое, умножение на -1 инвертирует множимое (заменяет 1 на -1, а -1 на 1). Инвертирование есть операция изменения знака числа.
Следует учесть, что комбинационный троичный сумматор осуществляет сложение чисел со знаком, а вычитание выполняется им при инвертировании одного из слагаемых. Соответственно троичный счетчик автоматически является реверсивным.
Важным достоинством троичного симметричного представления чисел является то, что усечение длины числа в нем равносильно правильному округлению. Способы округления, используемые в двоичных машинах, как известно, не обеспечивают этого.
Н.П. Брусенцов.
Приложение 16
Управляющий комплекс для народного хозяйства УМ1-НХ
Управляющая машина для народного хозяйства УМ1-НХ - малогабаритная управляющая машина, построенная на полупроводниковых приборах.
Машина УМ1-НХ может применяться в народном хозяйстве для решения задач управления и контроля в различных отраслях промышленности.
Для расширения областей применения УМ1-НХ, решения задач комплексной автоматизации объектов разработано многоканальное устройство ввода-вывода, образующее вместе с машиной комплекс УМ1-НХ.
КРАТКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1. Система счисления - двоичная.
2. Представление чисел - с фиксированной запятой.
3. Разрядность: чисел - 15 двоичных разрядов (14 + 1 знаковый); команд 20 двоичных разрядов.
4. Адресность - переменная (одно-, двух- и трехадресная).
5. Быстродействие: 5000 сложений в секунду; 1000 умножений или делений! в секунду.
6. Объем запоминающих устройств с произвольной выборкой:
Внутренняя память:
- оперативное запоминающее устройство чисел - 256 слов;
- постоянное запоминающее устройство констант - 512 слов;
- постоянное запоминающее устройство команд - 2048 слов.
Внешняя память (входит в состав внешнего устройства ввода-вывода):
- оперативное запоминающее устройство чисел - 512 слов, с возможностьню наращивания до 4096 слов блоками по 512 лов;
- оперативное запоминающее устройство команд - 512 слов, с возможностьмо наращивания до 4096 слов блоками по 512 слов.
7. Система команд состоит из 32 команд. В состав системы команд входит ряд специальных операций, обеспечивающих обмен информацией между машиной и объектами управления и работу в реальном масштабе времени.
8. Устройство ввода-вывода включает в себя следующие устройства и каналпы связи с объектом управления:
Внутреннее устройство ввода-вывода (входит в состав машины).
Восемь каналов для ввода информации в виде напряжения постоянного тока, изменяющегося от -5 до +5 в. Точность преобразования - 0,4 %. Bpeмя преобразования - около 600 мксек.
Восемь каналов для ввода информации в виде угла поворота вала. Точноссть преобразования - 0,05 %. Время преобразования и ввода - 200 мксек.
Канал для ввода полноразрядной цифровой информации. Время ввода - 20000 мксек.
Четыре канала для вывода информации в виде напряжения переменного тоока с максимальной амплитудой 2,5 в. Точность преобразования - 3 %. Время вывода 200 мксек.
Четыре канала для вывода цифровой полноразрядной информации иили информации в виде напряжения (по желанию потребителя). Время вывода - 200 мксек.
Внешнее устройство ввода-вывода:
Преобразование угла поворота вала в код с точностью 0,05 или 0,01 % < (по желанию потребителя) и каналы ввода и преобразования информации i от датчиков вал-код, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Вреемя преобразования и ввода - 200 мксек.
Каналы для ввода и вывода одноразрядной цифровой информации, объединенные в блоки по 40 каналов в каждом. Время ввода и вывода - 200 мксксек.
Каналы для ввода и вывода полноразрядной цифровой информации, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Время ввода и вывода - 200 мкасек.
Каналы для ввода информации в виде напряжения постоянного тока, изменяющегося от 0 до -10 в, объединенные в блоки по 32 канала к каждом.
Время ввода и преобразования - 300 мксек. Точность преобразования - 0,2 % (те же каналы по желанию потребителя могут быть использованы для ввода информации в виде постоянного тока, изменяющегося в диапазоне 0-5 ма, при этом остальные характеристики сохраняются).
Каналы для вывода информации в виде напряжений постоянного или переменного токов (по желанию потребителя) с амплитудой, изменяющейся от -5 до +5 в, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Точность преобразования - 0,4 %. Время преобразования и вывода - 200 мксек.
Каналы для вывода информации в виде напряжения постоянного тока с амплитудой, изменяющейся от 0 до -15 в, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Точность преобразования - 2 %. Время преобразования и ввода - 200 мксек.
Каналы для выдачи управляющих сигналов усилителям шаговых двигателей, объединенные в блоки по 8 каналов с каждом.
Каналы для ввода информации в виде напряжения, изменяющегося в диапазоне 0-50 вм. Время преобразования - 32 мсек. Точность преобразования - 0,4 %. К одному преобразователю можно подключить до 16 релейных коммутаторов на 32 канала каждый. Количество каналов - по желанию потребителя, но не должно превышать 2048.
Устройство для ввода информации с перфоленты и вывода информации на перфоленту на основе телеграфного аппарата СТА-2М.
Устройство печати, использующее электрическую печатающую машинку ЭУМ-23.
Автоматическая система прерывания для обеспечения работы в реальном масштабе времени. Количество каналов прерывания до 30 (по желанию потребителя).
Генератор циклов для организации работы в реальном масштабе времени и для подсчета количества внешних импульсов. Количество входов - 8.
Электронные часы, показывающие время в часах, минутах и секундах в течение суток.
Перечисленные выше каналы связи машины с управляемым объектом могут наращиваться в количестве, требуемом потребителю, но так, чтобы количество входных каналов не превышало 2048, не считая каналов милливольтовых уровней ( это же условие относится и к выходным каналам).
Пульт оператора, в функции которого входит:
а) контроль исправности системы и ее визуальная и звуковая индикация;
б) контроль состояния объекта управления путем визуальной индикации на табло контролируемых параметров и их отклонений от нормы с одновременным указанием текущего времени;
в) корректировка содержимого любой ячейки памяти чисел и программ;
г) пуск и останов системы.
Действия, указанные в пп.1-3, производятся параллельно с работой системы по основной программе.
9. Габариты машины УМ1-НХ - 880x535x330 мм, вес блока питания - 80 кг, потребляемая мощность - 200 вт.
10. Комплекс УМ1-НХ конструктивно оформляется в корпусах, аналогичных корпусу машины, при этом вес, габариты и потребляемая мощность определяются требуемой комплектацией системы.
В одном корпусе могут разместиться 10 различных блоков ввода-вывода, образуя устройство связи с объектом (УСО). Блок питания УСО аналогичен такому же блоку машины УМ1-НХ, но в зависимости от типа УСО может содержать различные выпрямители. Мощность, потребляемая блоками питания УСО, 200 вт. Устройство связи с объектом компонуется в шкафах. В каждом шкафу размещаются два УСО, три блока питания и система принудительной вентиляции с водяным охлаждением (температура воды 0-15 С+, расход воды не более 500 л/ч). Габариты шкафа 1200x650x1660 мм.
В качестве первичного источника напряжения для всего комплекса УМ1-НХ может быть использован мотор-генератор, обеспечивающий напряжение 220 в частотой 50 Гц и мощностью 4 кВт
Использованная литература
Лебедев Сергей Алексеевич // БСЭ. 2 изд. - М., 1953. Лебедев Сергей Алексеевич // Вестн. АН СССР. 1954.
Нестеренко А.Д., Швец И.Т. Сергей Алексеевич Лебедев // Вопросы электроавтоматики и радиотехники. - Вып. 1. 1954.
Лебедiв Сергiй Олексiйович // УРЕ. - К., 1962. Т. 8.
Чествование академика С.А. Лебедева // Вестн. АН СССР. 1963.
Дородницын А.А. Машина будущего // Известия. 1964. 24 июня.
Пухов Г.Е., Рабинович З.Л., Стогнiй А.О. Кибернетика // УРЕ - К., 1966. Т. 17.
Лебедiв Сергiй Олексiйович // Iсторiя Академii наук Украiнськоi РСР. Т. 2. - К., 1967.
Глушков В.М., Лаврентьев М.А., Марчук Г.Н. Флагман вычислительной техники // Известия. 1969. 6 сент.
Давыдченков В. Дело жизни (интервью с М.А. Лаврентьевым) // Известия. 1970. 19 нояб.
Лебедев Сергей Алексеевич //БСЭ. 2 изд. - М., 1973. Т. 14.
Барковский Б.А., Малиновский Б.Н., Рабинович З.Л. Вычислительная техника // Энциклопедия кибернетики. Т. 1. - К., 1974.
Гутер Р.С., Полуянов Ю.Л. От абака до компьютера. - М., 1975.
Малиновский Б.Н., Хоменко Л.Г. До icтopii створення електронних цифрових обчислювальних машин першого поколiння i початкових методiв програмування в Украiнскiй РСР // Нариси з icтopii i технiки. Вип. 21. - 1975.
К 25-летию создания отечественной ЭВМ // Управляющие системы и машины. 1976. No 6.
Королев Л.Н., Мельников В.А. Об ЭВМ БЭСМ-6.
Дашевський Л.Н., Хоменко Л.Г. Перша вiтчизняна електронна обчислювальна машина - ювiляр року // Автоматика. - 1976. No 6.
Малиновский Б.Н. МЭСМ и ее создатели // Управляющие системы и машины. 1992. No 1/2.
Сергей Алексеевич Лебедев / Сост. Н.С. Лебедева и др. - К. 1978.
От БЭСМ до супер-ЭВМ. Страницы истории Института ИТМ и ВТ им. С.А. Лебедева АН СССР в воспоминаниях сотрудников / Под ред. Г. Г. Рябова-. - М., 1988.
Бурцев B.C. Научное наследие академика С.А. Лебедева // Кибернетика и вычислительная техника. Вып. 1. - 1982.
Л.Н. Дашевский, Е.А. Шкабара. Как это начиналось. - М., 1981.
Боголюбов Н., Лаврентьев М., Лебедев С., Петров Б. Сплав теории и практики. - "Известия". 1964, 8 апр.
Васильев Ан. Общение человека с вычислительной машиной. // "Новый мир". 1970. No 6.
Висока нагорода Батькiвщини // "Радянсъка Украiна". 1969, 15 бер.
Глушков Виктор Михайлович // БСЭ. - Т. 6. С. 609.
Глушков Biкmop Михайлович // УРЕ. - Т. 36. С. 310.
Глушков Biкmop Михайлович // РЕС. - Т.1. С. 473.
Завод завтрашнего дня. - Интервью корреспонденту журн. "Техника-молодежи". 1971, No 9.
Католин Лев. Большой поиск // "Новый мир". - 1964. No 2.
Келдыш М. Прогресс советской науки и техники. - "Правда". 1964. 22 апр.
Кибернетика, изобретательство и ЭВМ // "Изобретатель и рационализатор". М., 1973.
Максимович Г. Электронный мозг, его сегодня и завтра // "Радуга". 1971.No 12.
Максимович Г. Может ли машина творить // "Техника - молодежи". 1972. No 8.
Максимович Г. Возможности "электронного творца". // "Радуга". 1973. No 4.
Манучарова Е. Что остается людям. // "Неделя". 1963. 24-30 нояб.
Манучарова Е., Янкулин В. Наука управления. // "Неделя". 1972. No 37.
Моев В. Человеку - человеческое, машине - машинное // "Литературная газета". 1971. 21 апр.
Моев В. Электронный ключ - не фантазия, а реальность // "Литературная газета". 1973. No 18.
Патон Б.Э. Впевнена хода науки i техшки // "Радянська Украiна". 1970. 25 груд.
"Я - гражданин Советского Союза" // "Неделя". 1972. No 32.
Михалевич B.C., Ляшко И.И., Стогний А.А., Сергиенко И.В., Капитонова Ю.В. Виктор Михайлович Глушков // Биобиблиография ученых УССР. - К., 1975.
Мушкетик Ю. На крутi гори. - К., 1976.
Моев В. Бразды управления. - М., 1977.
Капитонова Ю.В., Летичевский А.А. О некоторых идеях формирования математического аппарата кибернетики в работах В.М. Глушкова // Кибернетика. 1982. No 6.
Михалевич B.C. О работах В.М. Глушкова в области автоматизации управления // Кибернетика. 1983. No 4.
Патон Б.Е. Уроки Глушкова // "Правда". 1983. 23 авг.
Михалевич B.C. Ученый опередивший время // "Правда Украины". 1983. 23 авг.
Деркач В.П., Канигин Ю.М. Життя мов спалах // "Киш". 1983. No 8.
Сергтко О., Паньшин Б. Мережi ЕОМ - сьогоднi i завтра. - "Знания та праця". 1983. No 8.
Летичевский А.А., Капитонова Ю.В., Ющенко Е.Л., Сергиенко И.В., Вельбиц-кий И.В. О работах Виктора Михайловича Глушкова в области программирования // "Программирование". 1983. No 4.
Деркач. В.П. Яскраве свiтло щедрого таланту // "Наука i суспiльство". 1983. No 8.
Выдающийся советский ученый и оганизатор науки. (К 60-летию со дня рождения В.М. Глушкова) // "Управляющие системы и машины". 1983. No 4.
Моев В. "Мосты" и "башни" академика Глушкова // "Знамя". 1985. No 10.
Павленко М. Академiк Глушков - погляд в майбутне. - К., 1988.
Глушков В.М. (К 65-летию со дня рождения) // Кибернетика. 1988. No 4.
Капитонова Ю.В., Михалевич B.C. Памяти В.М. Глушкова // "Кибернетика и системный анализ". 1991. No6.
Апокин И.А., Майстров Л.Е., Эдлин И. Чарльз Бэбидж. - М., 1981.
Гутер Р.С., Полуянов Ю.Л. От абака до компьютера. - М., 1981.
Апокин И.А., Майстров Л.Е. Развитие вычислительных машин. - М., 1974.
Универсальность устройств, из которых составлены машины, гибкая блочная структура, позволяющая в широких пределах менять комплектность машин как по количеству, так и по типам устройств, возможность замены одних устройств другими с лучшими параметрами, добавление новых устройств, наличие развитой системы прерывания и связанная с этим возможность одновременной работы многих устройств, гибкая система команд, приспособленная к требованиям автоматизации программирования и многопрограммной работы, возможность объединения машин в системы, применение полупроводниковых приборов делает машины, представленные в аван-проекте, достаточно морально устойчивыми и ставит их на уровень наиболее распространенных зарубежных машин.
Наряду с введением новых принципов, перечисленных выше, при разработке обращалось особое внимание на технологичность конструкций.
Разработанные модульные схемные элементы, из которых построены все устройства и машины, рассчитаны на специализированное производство с использованием механизированных процессов, имеют малую номенклатуру простых схем и типономиналов деталей. Полупроводниковые приборы используются без отбора и без дополнительных, к действующим ТУ, требований. В конструкции узлов, блоков и устройств также учтены требования технологичности, связанные с необходимостью их крупносерийного производства.
Для сравнительно сложных машин и систем, рассмотренных в аван-проекте, одним из важнейших вопросов является вопрос надежности, поэтому повышению надежности при разработке обращалось особое внимание и во всех случаях, когда это оказывалось возможным, параметры надежности определялись и регламентировались.
... Разработка и освоение в производстве машин, рассмотренных в аван-проекте, может явиться переходным этапом в разработке универсальных вычислительных машин на микроминиатюрных элементах и может существенно сократить сроки появления нового поколения машин.
Для всех элементов, узлов, устройств и машин, рассмотренных в аван-проекте, приводятся проекты технических заданий на разработку, содержание которых дополняет информацию, имеющуюся в кратких описаниях.
Приложение 15
Вычислительная машина "Сетунь" Московского Государственного университета
Общая характеристика машины
Вычислительная машина "Сетунь" представляет собой автоматическую цифровую машину, предназначенную для решения научно-технических задач. Это одноадресная машина последовательного действия с фиксированным положением запятой.
Особенностью машины в математическом отношении является использование троичной системы счисления с коэффициентами 1, О, -1.
В инженерном отношении машина примечательна тем, что в качестве основного элемента схем в ней применен магнитный усилитель с питанием импульсами тока. Такой усилитель состоит из нелинейного трансформатора с миниатюрным ферритовым сердечником и германиевого диода. Необходимые для реализации троичного счета три устойчивых состояния получаются с помощью пары усилителей. Общее число усилителей в машине - около четырех тысяч. Электронные лампы использованы в машине для генерирования импульсов тока, питающих магнитные усилители, и импульсов записи на магнитный барабан. Полупроводниковые триоды применены в схемах, обслуживающих матрицу запоминающего устройства на ферритовых сердечниках и в усилителях сигналов, считываемых с магнитного барабана.
Внутренние устройства машины работают на частоте 200 кГц, выполняя основные команды со следующими затратами времени: сложение - 180 мксек, умножение - 325 мксек, передача управления - 100 мксек.
Длина слова в арифметическом устройстве машины - 18 троичных разрядов. Команда кодируется полусловом, т.е. девятью разрядами. В запоминающем устройстве каждая пара полуслов, составляющая полное слово, и каждое полуслово в отдельности наделены независимыми адресами. Число, представленное полусловом, воспринимается арифметическим устройством как 18-разрядное с нулями в младших разрядах.
Оперативное запоминающее устройство машины, выполненное на ферритовых сердечниках, обладает емкостью в 162 полуслова.
Запоминающее устройство на магнитном барабане вмещает 2268 полуслов. Обмен между барабаном и оперативным запоминающим устройством производится группами по 54 полуслова. Предполагается ввести дополнительное запоминающее устройство на магнитной ленте и увеличить емкость барабана до
4374 полуслов.
Ввод данных в машину производится с пятипозиционной бумажной перфоленты посредством фотоэлектрического считывающего устройства, а вывод на перфоленту и печать результатов - на стандартном рулонном телетайпе. Ввод и вывод информации осуществляется также группами по 54 полуслова.
В арифметическом устройстве машины "Сетунь" 18-разрядное троичное слово рассматривается как число, в котором запятая расположена между вторым и третьи разрядами. Это число можно выразить формулой
Диапазон чисел в арифметическом устройстве составляет -4,5 =< х =<+4,5 при абсолютной погрешности |дх| < 0,5.3-16.
Число считается нормализованным, если оно заключено в интервале 0,5 х 1,5 или равно нулю. Порядок нормализованного числа изображается пятью старшими разрядами полуслова, хранящегося в запоминающем устройстве по отдельному адресу.
Девять разрядов полуслова, представляющего команду, распределены следующим образом: пять первых разрядов составляют адрес, три разряда - код операции, девятый разряд - признак модификации адреса. Если в этом разряде стоит 0, то команда выполняется без изменения адреса, если 1, то к адресу прибавляется число, находящееся в регистре модификации, если -1, то это число вычитается из адреса. Особое значение имеет младший (пятый) разряд адреса: у адреса полного слова в этом разряде -1, у адреса старшего полуслова 0, у адреса младшего полуслова 1.
В командах, относящихся к магнитному барабану или к устройствам ввода и вывода, первый разряд указывает, какая треть матрицы должна использоваться
для записи (считывания) передаваемой информации. Остальные четыре разряда адресной части команды либо обозначают номер зоны на барабане, либо используются для конкретизации команды: ввод или вывод.
В функциональном отношении машина разделяется на шесть устройств:
1) арифметическое устройство;
2) устройство управления;
3) оперативное запоминающее устройство;
4) устройство ввода;
5) устройство вывода;
6) запоминающее устройство на магнитном барабане.
Преимущества троичной системы счисления
Главное преимущество троичного представления чисел перед принятым в современных компьютерах двоичной состоит не в иллюзорной экономности троичного кода, а в том, что с тремя цифрами возможен натуральный код чисел со знаком, а с двумя невозможен. Несовершенство двоичной арифметики и реализующих ее цифровых машин обусловлено именно тем, что двоичным кодом естественно представимы либо только неотрицательные числа, либо только неположительные, а для представления всей необходимой для арифметики совокупности положительных, отрицательных и нуля - приходится пользоваться искусственными приемами типа прямого, обратного или дополнительного кода, системой с отрицательным основанием или с цифрами +1, -1 и другими ухищрениями.
В троичном коде с цифрами +1, О, -1 имеет место естественное представление чисел со знаком (так называемая симметричная, уравновешенная или сбалансированная система), и "двоичных" проблем, не имеющих удовлетворительного решения, просто нет. Это преимущество присуще всякой системе с нечетным числом цифр, но троичная система самая простая из них и доступна для технической реализации.
Арифметические операции в троичной симметричной системе практически не сложнее двоичных, а если учесть, что в случае чисел со знаком двоичная арифметика использует искусственные коды, то окажется, что троичная даже проще. Операция сложения всякой цифры с нулем дает в результате эту же цифру. Сложение +1 с -1 дает нуль. И только сумма двух +1 или двух -1 формируется путем переноса в следующий разряд цифры того же знака, что и слагаемые и установки в текущем разряде цифры противоположного знака. Пример:
111011101010
+
111011110100
101110011110
В трехвходном троичном сумматоре перенос в следующий разряд возникает в 8 ситуациях из 27, а в двоичном - в 4 из 8. В троичном сумматоре с четырьмя входами перенос также происходит только в соседний разряд.
Операция умножения еще проще: умножение на нуль дает нуль, умножение на 1 повторяет множимое, умножение на -1 инвертирует множимое (заменяет 1 на -1, а -1 на 1). Инвертирование есть операция изменения знака числа.
Следует учесть, что комбинационный троичный сумматор осуществляет сложение чисел со знаком, а вычитание выполняется им при инвертировании одного из слагаемых. Соответственно троичный счетчик автоматически является реверсивным.
Важным достоинством троичного симметричного представления чисел является то, что усечение длины числа в нем равносильно правильному округлению. Способы округления, используемые в двоичных машинах, как известно, не обеспечивают этого.
Н.П. Брусенцов.
Приложение 16
Управляющий комплекс для народного хозяйства УМ1-НХ
Управляющая машина для народного хозяйства УМ1-НХ - малогабаритная управляющая машина, построенная на полупроводниковых приборах.
Машина УМ1-НХ может применяться в народном хозяйстве для решения задач управления и контроля в различных отраслях промышленности.
Для расширения областей применения УМ1-НХ, решения задач комплексной автоматизации объектов разработано многоканальное устройство ввода-вывода, образующее вместе с машиной комплекс УМ1-НХ.
КРАТКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1. Система счисления - двоичная.
2. Представление чисел - с фиксированной запятой.
3. Разрядность: чисел - 15 двоичных разрядов (14 + 1 знаковый); команд 20 двоичных разрядов.
4. Адресность - переменная (одно-, двух- и трехадресная).
5. Быстродействие: 5000 сложений в секунду; 1000 умножений или делений! в секунду.
6. Объем запоминающих устройств с произвольной выборкой:
Внутренняя память:
- оперативное запоминающее устройство чисел - 256 слов;
- постоянное запоминающее устройство констант - 512 слов;
- постоянное запоминающее устройство команд - 2048 слов.
Внешняя память (входит в состав внешнего устройства ввода-вывода):
- оперативное запоминающее устройство чисел - 512 слов, с возможностьню наращивания до 4096 слов блоками по 512 лов;
- оперативное запоминающее устройство команд - 512 слов, с возможностьмо наращивания до 4096 слов блоками по 512 слов.
7. Система команд состоит из 32 команд. В состав системы команд входит ряд специальных операций, обеспечивающих обмен информацией между машиной и объектами управления и работу в реальном масштабе времени.
8. Устройство ввода-вывода включает в себя следующие устройства и каналпы связи с объектом управления:
Внутреннее устройство ввода-вывода (входит в состав машины).
Восемь каналов для ввода информации в виде напряжения постоянного тока, изменяющегося от -5 до +5 в. Точность преобразования - 0,4 %. Bpeмя преобразования - около 600 мксек.
Восемь каналов для ввода информации в виде угла поворота вала. Точноссть преобразования - 0,05 %. Время преобразования и ввода - 200 мксек.
Канал для ввода полноразрядной цифровой информации. Время ввода - 20000 мксек.
Четыре канала для вывода информации в виде напряжения переменного тоока с максимальной амплитудой 2,5 в. Точность преобразования - 3 %. Время вывода 200 мксек.
Четыре канала для вывода цифровой полноразрядной информации иили информации в виде напряжения (по желанию потребителя). Время вывода - 200 мксек.
Внешнее устройство ввода-вывода:
Преобразование угла поворота вала в код с точностью 0,05 или 0,01 % < (по желанию потребителя) и каналы ввода и преобразования информации i от датчиков вал-код, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Вреемя преобразования и ввода - 200 мксек.
Каналы для ввода и вывода одноразрядной цифровой информации, объединенные в блоки по 40 каналов в каждом. Время ввода и вывода - 200 мксксек.
Каналы для ввода и вывода полноразрядной цифровой информации, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Время ввода и вывода - 200 мкасек.
Каналы для ввода информации в виде напряжения постоянного тока, изменяющегося от 0 до -10 в, объединенные в блоки по 32 канала к каждом.
Время ввода и преобразования - 300 мксек. Точность преобразования - 0,2 % (те же каналы по желанию потребителя могут быть использованы для ввода информации в виде постоянного тока, изменяющегося в диапазоне 0-5 ма, при этом остальные характеристики сохраняются).
Каналы для вывода информации в виде напряжений постоянного или переменного токов (по желанию потребителя) с амплитудой, изменяющейся от -5 до +5 в, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Точность преобразования - 0,4 %. Время преобразования и вывода - 200 мксек.
Каналы для вывода информации в виде напряжения постоянного тока с амплитудой, изменяющейся от 0 до -15 в, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Точность преобразования - 2 %. Время преобразования и ввода - 200 мксек.
Каналы для выдачи управляющих сигналов усилителям шаговых двигателей, объединенные в блоки по 8 каналов с каждом.
Каналы для ввода информации в виде напряжения, изменяющегося в диапазоне 0-50 вм. Время преобразования - 32 мсек. Точность преобразования - 0,4 %. К одному преобразователю можно подключить до 16 релейных коммутаторов на 32 канала каждый. Количество каналов - по желанию потребителя, но не должно превышать 2048.
Устройство для ввода информации с перфоленты и вывода информации на перфоленту на основе телеграфного аппарата СТА-2М.
Устройство печати, использующее электрическую печатающую машинку ЭУМ-23.
Автоматическая система прерывания для обеспечения работы в реальном масштабе времени. Количество каналов прерывания до 30 (по желанию потребителя).
Генератор циклов для организации работы в реальном масштабе времени и для подсчета количества внешних импульсов. Количество входов - 8.
Электронные часы, показывающие время в часах, минутах и секундах в течение суток.
Перечисленные выше каналы связи машины с управляемым объектом могут наращиваться в количестве, требуемом потребителю, но так, чтобы количество входных каналов не превышало 2048, не считая каналов милливольтовых уровней ( это же условие относится и к выходным каналам).
Пульт оператора, в функции которого входит:
а) контроль исправности системы и ее визуальная и звуковая индикация;
б) контроль состояния объекта управления путем визуальной индикации на табло контролируемых параметров и их отклонений от нормы с одновременным указанием текущего времени;
в) корректировка содержимого любой ячейки памяти чисел и программ;
г) пуск и останов системы.
Действия, указанные в пп.1-3, производятся параллельно с работой системы по основной программе.
9. Габариты машины УМ1-НХ - 880x535x330 мм, вес блока питания - 80 кг, потребляемая мощность - 200 вт.
10. Комплекс УМ1-НХ конструктивно оформляется в корпусах, аналогичных корпусу машины, при этом вес, габариты и потребляемая мощность определяются требуемой комплектацией системы.
В одном корпусе могут разместиться 10 различных блоков ввода-вывода, образуя устройство связи с объектом (УСО). Блок питания УСО аналогичен такому же блоку машины УМ1-НХ, но в зависимости от типа УСО может содержать различные выпрямители. Мощность, потребляемая блоками питания УСО, 200 вт. Устройство связи с объектом компонуется в шкафах. В каждом шкафу размещаются два УСО, три блока питания и система принудительной вентиляции с водяным охлаждением (температура воды 0-15 С+, расход воды не более 500 л/ч). Габариты шкафа 1200x650x1660 мм.
В качестве первичного источника напряжения для всего комплекса УМ1-НХ может быть использован мотор-генератор, обеспечивающий напряжение 220 в частотой 50 Гц и мощностью 4 кВт
Использованная литература
Лебедев Сергей Алексеевич // БСЭ. 2 изд. - М., 1953. Лебедев Сергей Алексеевич // Вестн. АН СССР. 1954.
Нестеренко А.Д., Швец И.Т. Сергей Алексеевич Лебедев // Вопросы электроавтоматики и радиотехники. - Вып. 1. 1954.
Лебедiв Сергiй Олексiйович // УРЕ. - К., 1962. Т. 8.
Чествование академика С.А. Лебедева // Вестн. АН СССР. 1963.
Дородницын А.А. Машина будущего // Известия. 1964. 24 июня.
Пухов Г.Е., Рабинович З.Л., Стогнiй А.О. Кибернетика // УРЕ - К., 1966. Т. 17.
Лебедiв Сергiй Олексiйович // Iсторiя Академii наук Украiнськоi РСР. Т. 2. - К., 1967.
Глушков В.М., Лаврентьев М.А., Марчук Г.Н. Флагман вычислительной техники // Известия. 1969. 6 сент.
Давыдченков В. Дело жизни (интервью с М.А. Лаврентьевым) // Известия. 1970. 19 нояб.
Лебедев Сергей Алексеевич //БСЭ. 2 изд. - М., 1973. Т. 14.
Барковский Б.А., Малиновский Б.Н., Рабинович З.Л. Вычислительная техника // Энциклопедия кибернетики. Т. 1. - К., 1974.
Гутер Р.С., Полуянов Ю.Л. От абака до компьютера. - М., 1975.
Малиновский Б.Н., Хоменко Л.Г. До icтopii створення електронних цифрових обчислювальних машин першого поколiння i початкових методiв програмування в Украiнскiй РСР // Нариси з icтopii i технiки. Вип. 21. - 1975.
К 25-летию создания отечественной ЭВМ // Управляющие системы и машины. 1976. No 6.
Королев Л.Н., Мельников В.А. Об ЭВМ БЭСМ-6.
Дашевський Л.Н., Хоменко Л.Г. Перша вiтчизняна електронна обчислювальна машина - ювiляр року // Автоматика. - 1976. No 6.
Малиновский Б.Н. МЭСМ и ее создатели // Управляющие системы и машины. 1992. No 1/2.
Сергей Алексеевич Лебедев / Сост. Н.С. Лебедева и др. - К. 1978.
От БЭСМ до супер-ЭВМ. Страницы истории Института ИТМ и ВТ им. С.А. Лебедева АН СССР в воспоминаниях сотрудников / Под ред. Г. Г. Рябова-. - М., 1988.
Бурцев B.C. Научное наследие академика С.А. Лебедева // Кибернетика и вычислительная техника. Вып. 1. - 1982.
Л.Н. Дашевский, Е.А. Шкабара. Как это начиналось. - М., 1981.
Боголюбов Н., Лаврентьев М., Лебедев С., Петров Б. Сплав теории и практики. - "Известия". 1964, 8 апр.
Васильев Ан. Общение человека с вычислительной машиной. // "Новый мир". 1970. No 6.
Висока нагорода Батькiвщини // "Радянсъка Украiна". 1969, 15 бер.
Глушков Виктор Михайлович // БСЭ. - Т. 6. С. 609.
Глушков Biкmop Михайлович // УРЕ. - Т. 36. С. 310.
Глушков Biкmop Михайлович // РЕС. - Т.1. С. 473.
Завод завтрашнего дня. - Интервью корреспонденту журн. "Техника-молодежи". 1971, No 9.
Католин Лев. Большой поиск // "Новый мир". - 1964. No 2.
Келдыш М. Прогресс советской науки и техники. - "Правда". 1964. 22 апр.
Кибернетика, изобретательство и ЭВМ // "Изобретатель и рационализатор". М., 1973.
Максимович Г. Электронный мозг, его сегодня и завтра // "Радуга". 1971.No 12.
Максимович Г. Может ли машина творить // "Техника - молодежи". 1972. No 8.
Максимович Г. Возможности "электронного творца". // "Радуга". 1973. No 4.
Манучарова Е. Что остается людям. // "Неделя". 1963. 24-30 нояб.
Манучарова Е., Янкулин В. Наука управления. // "Неделя". 1972. No 37.
Моев В. Человеку - человеческое, машине - машинное // "Литературная газета". 1971. 21 апр.
Моев В. Электронный ключ - не фантазия, а реальность // "Литературная газета". 1973. No 18.
Патон Б.Э. Впевнена хода науки i техшки // "Радянська Украiна". 1970. 25 груд.
"Я - гражданин Советского Союза" // "Неделя". 1972. No 32.
Михалевич B.C., Ляшко И.И., Стогний А.А., Сергиенко И.В., Капитонова Ю.В. Виктор Михайлович Глушков // Биобиблиография ученых УССР. - К., 1975.
Мушкетик Ю. На крутi гори. - К., 1976.
Моев В. Бразды управления. - М., 1977.
Капитонова Ю.В., Летичевский А.А. О некоторых идеях формирования математического аппарата кибернетики в работах В.М. Глушкова // Кибернетика. 1982. No 6.
Михалевич B.C. О работах В.М. Глушкова в области автоматизации управления // Кибернетика. 1983. No 4.
Патон Б.Е. Уроки Глушкова // "Правда". 1983. 23 авг.
Михалевич B.C. Ученый опередивший время // "Правда Украины". 1983. 23 авг.
Деркач В.П., Канигин Ю.М. Життя мов спалах // "Киш". 1983. No 8.
Сергтко О., Паньшин Б. Мережi ЕОМ - сьогоднi i завтра. - "Знания та праця". 1983. No 8.
Летичевский А.А., Капитонова Ю.В., Ющенко Е.Л., Сергиенко И.В., Вельбиц-кий И.В. О работах Виктора Михайловича Глушкова в области программирования // "Программирование". 1983. No 4.
Деркач. В.П. Яскраве свiтло щедрого таланту // "Наука i суспiльство". 1983. No 8.
Выдающийся советский ученый и оганизатор науки. (К 60-летию со дня рождения В.М. Глушкова) // "Управляющие системы и машины". 1983. No 4.
Моев В. "Мосты" и "башни" академика Глушкова // "Знамя". 1985. No 10.
Павленко М. Академiк Глушков - погляд в майбутне. - К., 1988.
Глушков В.М. (К 65-летию со дня рождения) // Кибернетика. 1988. No 4.
Капитонова Ю.В., Михалевич B.C. Памяти В.М. Глушкова // "Кибернетика и системный анализ". 1991. No6.
Апокин И.А., Майстров Л.Е., Эдлин И. Чарльз Бэбидж. - М., 1981.
Гутер Р.С., Полуянов Ю.Л. От абака до компьютера. - М., 1981.
Апокин И.А., Майстров Л.Е. Развитие вычислительных машин. - М., 1974.