И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

Щ. АЛУ К—{—Ц ЗУ К * УВВ


Результаты

д

1_
анные

При программном способе все операции выполняются одним универсальным операционным блоком, называемым арифметическо- логическим устройством (АЛУ). Реализация алгоритма идет в пос­ледовательном режиме, т. е. каждый шаг выполняется в различные, следующие друг за другом моменты времени. Программа состоит из отдельных команд, каждая из которых определяет, какие пере­менные в данный момент необходимо подать на входы АЛУ и какую операцию в это время должно выполнить АЛУ. При програм­мной реализации алгоритма помимо АЛУ необходимо дополни­тельное оборудование: запоминающее устройство (ЗУ) — для хране­ния исходных и промежуточных переменных, а также команд программы; устройство управления (УУ) — организующее обмен данными и командами между АЛУ и ЗУ; устройство ввода — вывода (УВВ) —для ввода исходных данных и программ и вывода ре­зультатов обработки. Устройство управления и АЛУ образуют про­цессор ЭВМ. Структурная схема устройства для программной обработки данных приведена на рисунке 1.10. Основным его достоинством является универсальность структуры, пригодной для работы по любому алгоритму. При-изменении решаемой задачи не требуется проводить каких-либо переделок внутри отдельных блоков или в схемах их соединений — достаточно занести в ЗУ HOByip программу обработки.
Сравнение двух способов преобразования информации показы­вает, что выполнение алгоритма при помощи аппаратурных средств происходит значительно быстрее, чем программным путем. Кроме того, при простых алгоритмах материальные затраты на реализацию первого устройства будут меньше затрат на программно-управляе- мый вычислитель. Однако аппаратурный способ имеет и очень серьезные недостатки: во-первых, полученное устройство (см. рис. 1.9) неуниверсально, так как оно, реализует только один алго­ритм; во-вторых, число операционных блоков, равное числу шагов алгоритма, быстро растет при увеличении сложности решаемых задач.
Поэтому при создании современных устройств обработки ин­формации приходится опираться на два взаимосвязанных компонен­та: аппаратурные средства и средства программного обеспечения, рассматривая в каждой конкретной ситуации необходимость (или целесообразность) использования того или иного из них. Так, на-
!

пример, в малых ЭВМ операция умножения реализуется при помощи программных средств и является одной из самых медленных опера­ций. В больших же ЭВМ, для которых быстродействие является важнейшей характеристикой, помимо универсального АЛ У имеется специализированный блок умножения.
Для пользователя, который ставит задачи и использует полу­ченные решения, совершенно Несущественно, какими средствами (аппаратурными или программными) выполнялась та или иная операция. Поэтому можно ввести понятие о виртуальной (кажу­щейся) ЭВМ, которая обладает определенными возможностями, реализуемыми совокупностью аппаратурных и программных средств (рис. 1.11).
Нетрудно заметить, что благодаря универсальности программно­управляемых ЭВМ их можно использовать в качестве устройств управления (см. рис. 1.1) в самых разнообразных автоматичес­ких и автоматизированных системах. При этом, разрабатывая (или изучая) такую систему, необходимо решить (или изучить) следую­щий комплекс задач:

• 
  выбрать и разработать алгоритм функционирования системы;
  
• 
  определить тип датчиков и исполнительных устройств;
  
• 
  установить режимы обмена информацией с внешними устрой­ствами (ввод — вывод);
  
• 
  сформировать требования к программному обеспечению,
  

1

г

Пользователь

_ _рМ(затор

О
!=^
Язык операционной системы
Проблемно- ориентированные
Процеаурно- ооиентиробанные
Макроязык
Ассемблер
Машинный язык
Мошинно-
незабисимые
языки
Машинно - зависимые языки

П

л-	Пакет прикладных программ
У . ...	Ф

□


3
г:
а