Борис Малиновский - Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники

Автоматическая цифровая вычислительная машина, краткое описание которой приведено ниже, основана на оригинальной схеме.

Схемы вычислительных элементов — сумматора, умножителя, делителя и интерполятора, устройства для перевода числа из десятичной системы в двоичную и обратно, а также ряд релейных схем нигде никем не описаны и предлагаются, насколько нам известно, впервые. Объективное сопоставление с построенными или сооружаемыми за границей машинами (по имеющимся сведениям) показывает, что предлагаемая нами машина обладает принципиально существенными преимуществами (о них сказано ниже в описании). В настоящем проекте дается описание принципиальной схемы машины и составляющих ее элементов и поэтому требуется разработка детального проекта и большой объем экспериментальной работы по важнейшим (типовым) узлам прежде, чем можно будет приступить к изготовлению и сборке машины.

II. Общее описание АЦВМ

АЦВМ является машиной общего назначения.

1). Вычисления производятся автоматически. Участие оператора заканчивается на подготовке машины для решения определенной задачи.

2). Вычисления осуществляются в электрических релейно-кодовых цепях. Механически движущиеся части имеются лишь в небольшом числе элементов машины — программном датчике, итогопечатающем[49] устройстве и некоторых других.

3). Процесс вычисления протекает с очень большой скоростью. Машина способна выполнять до 2000 арифметических операций в секунду.

4). Машина является «цифровой». Вычисления сводятся к арифметическим действиям. Исходные данные и результаты представляются десятизначными числами (в десятичной системе). Сам вычислительный процесс проводится с числами в двоичном представлении.

В основу проекта АЦВМ были положены следующие требования, которым должна удовлетворять быстродействующая цифровая вычислительная машина:

1). Машина должна иметь устройства, выполняющие основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. В зависимости от общей схемы построения машины может быть на каждую операцию свое устройство или одно устройство для всех операций, так как устройство, выполняющее сложение, может производить вычитание с помощью дополнения числа, а умножение — последовательным сложением, деление — последовательным вычитанием. Применение отдельного устройства для каждой операции значительно увеличивает скорость работы машины и уменьшает необходимую емкость «памяти».

2). Для обеспечения автоматичности и большой скорости работы машина должна иметь устройство для накопления («запоминания») как промежуточных, так и окончательных результатов вычисления. Накопитель должен принимать и передавать числа со скоростью не меньшей, чем скорость выполнения арифметических операций, продолжительность которых в электронных вычислительных машинах может быть порядка десятка микросекунд.

Накопитель должен также иметь достаточную емкость, так как от нее зависит диапазон решаемых задач. Рациональным составлением решения задач, а также применением отдельных устройств для выполнения арифметических операций можно сократить необходимую емкость накопителя, но и в этом случае для решения некоторых задач емкость должна быть значительной (например, на несколько сот тысяч чисел для решения алгебраических уравнений с несколькими сотнями неизвестных).

3). Должно быть устройство для введения в машину чисел в виде таблицы. Чтение таблицы и, если нужно, интерполирование может производиться основными узлами машины или с помощью отдельного интерполятора. Применение отдельного интерполятора увеличивает скорость работы машины, упрощает программирование и уменьшает необходимую емкость памяти.

4). Быстродействующая цифровая вычислительная машина должна иметь орган для управления выбором устройств, участвующих в операции, и последовательностью вычислительных операций, в соответствии с планом решения данной задачи. Скорость управления должна быть одного порядка со скоростью выполнения арифметических операций.

Орган управления должен выбирать по ходу вычисления (применяя соответствующий критерий) между двумя или более различными последовательностями действия и проводить операцию в соответствии с результатом выбора.

Для этого должно быть устройство, определяющее знак числа, а также равенство и неравенство двух чисел.

6). Машина должна иметь входное и выходное устройство для ввода числовых данных и для выпуска результатов вычислений.

Входное и выходное устройство должны работать со скоростью органа управления.

7). Наконец, цифровая вычислительная машина должна иметь средство для «переноса» чисел между различными частями машины и для передачи программных сигналов.

Рис. 1. Автоматическая цифровая вычислительная машина. Блок-схема

АЦВМ состоит из следующих основных элементов:

1). Входного блока, содержащего клавиатуру для записи входных числовых данных и устройство для приготовления программной ленты и автоматического перевода входных данных из десятичной системы в двоичную систему счисления.

2). Главного программного датчика, управляющего работой всей машины. Главный программный датчик, в соответствии с планом решения данной задачи, записанном по определенному (двоичному) коду на программную ленту, выбирает отдельные узлы машины, участвующие в данной операции, управляет последовательностью и видами вычислительных операций.

3). Определителя знака, равенства и неравенства двух чисел, дающего возможность главному программному датчику выбирать по ходу вычисления между двумя или более различными последовательностями операций и проводить их в зависимости от результата, доставляемого определителем.

4). Двух сумматоров.

5). Умножителя.

6). Делителя.

7). Накопителя «для хранения» числовых данных, промежуточных результатов вычислений и т. д.

8). Интерполятора для автоматического вычисления промежуточных значений функции, заданной таблицей для небольшого числа дискретных значений аргумента.

Интерполятор содержит устройство для автоматического набора таблицы.

9). Выходного устройства для записи результатов вычислений на ленту (в двоичном представлении).

10). Устройства для перевода результатов вычислений из двоичной системы в десятичную и печатания их на бумаге.

11). Цифровых и программных магистралей для связей между элементами машины и передачи программных сигналов.

Блок-схема АЦВМ показана на рис. № 1.