Вычислительная машина

ОПИСАНИЕ 302981ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистицеских висимое от авт. свидетельстваявлено 23.7.1969 ( 1338917/18-24) 1. Кл. б 061 15/00 с присоединением заявкиосударотееиный комет Совета йиннстроа ССС оо делам изобретенийи открытий нор итет Опубликовано 26,Х.1 73, Бюллетень4писания 15.111.1974 ДК 681,322(088.8) ата опубликовани вторыобретен Е, 3, Мазур, В.Ф. Колотущенко,НовицкийАН Украинской ССР Г. Назаренко,А. Ф. Сурдутови аявител ЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИН Г. И. Корниенко, С. С, Забар С. К, Лесничий, А, С. Одинокий,и И. Институт кибернетикИзобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при конструировании вычислительных машин.Известны клавишные вычислительные машины, выполняющие элементарные ариф ме тические операции и формульные вычисления.Основной структурной особенностью прототипа является стекловая организация вычислительного процесса, т. е, такая система управления арифметическими и вспомогатель ными операциями и запоминающим устройством, при котором информация последователь. цо продвигается из регистра в регистр в одном направлении.Связи между регистрами однонаправлены, 15 и выход из стекла производится не иначе, как через посредство ввода в машину новой инфор м а ции.Однако чистый стековый режим, реализованный в прототипе, приводит к недоисполь зованию запоминающего устройства, так как обусловливает необходимость либо списывать промежуточные результаты вычислешш и повторно вводить их в машину, либо увеличивать объем запоминающего устройства, причем в 2 обоих случаях оператору приходится производить ряд вспомогательных операций посредством дополнительных нажатий на клавиатуру машины, что может привести к увеличению ошибок. Производительность оператора и эф фективцость использования машины сннж;ются,Цель изобретения - повышение степени автоматизации выполнения операций и повышение эффективности машины.Требуемый положительный эффект достигается путем введения в машину нового блока - блока режимов, обеспечивающего прерывание стека в ходе вычислений.Блок режимов представляет дискретный автомат, входы которого связаны с устройством ввода и устройством управления арифметическими операциями, а выходы через устройство управления передачей информации связаны с запоминающим устройством.Прерывание стекла осуществляется автоматически в зависимости от типа выполняемой операции. Прп этом машина переходит в новый режим работы, характеризующийся новыми связями между регистрами запоминающего устройства и вычислительным блоком, состоящим из сумматора и устройства управления арифметическими операциями.Возможна неавтоматическая установка нужного режима работы посредством нажатия оператором па соответствующие клавиши.Введение блока режимов позволяет выполнять одноместные операции (например, извлечение корня) над содержимым любого из регистров, двухместные операции 1 папример, 302981четыре арифметических действия) над содержимым люООЙ пары регистрОв, мнОгОместные операции (например, сложные пересылки без уничтожения предыдущей информации) над содержимым произвольного набора регистров запоминающего устройства.С целью максимального использоваппгя регистров памяти, запохИнаОгнев устройство выполнено в виде набора регистров, соединенных между собой посредством вентилей, управляющие входы которых через шины коммутации соединены с устройством управления передачей информации.В каждом конкретном случае набор регистров (или один регистр) определяются режимом работы, задаваемым блоком режимов,На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой машины; на фиг, 2 - детализированная схема соединения регистров запоминающего устройства между собой с устройством управления передачами информации и с блоком режимов (на два режима); на фиг. 3 - схема, поясняющая связи между регистрами в первом режиме; па фиг. 4 - схема, поясняющая связи между регистрами во втором режиме. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - устройство ввода; 2 - устройство управления арифметическими операциями; 3 - сумматор; 4 - запом 1 шаОщее устройство;5 - устройство управления передачами ннформацпи; 6 - устройство вывода; 7 - блок режимов; 8 - шина установки типа операции;9 - шина Ввод; 10 - шина Вызов; 11 - нина Режим; 12 - шина занесения; 13 - шипа Передача; 14 - шина Обмен; 15 - ш 5 И 1 а Память; 16 - н 1 ина авомаического управления блоком режимов; 17 - шина управления передачами первого режима; 18 - шина управления передачами второго режима; 19 - регистр клавиатуры; 20 - регистр результата; 21 - вспомогательный регистр;22 - накопительный регистр; 23 - регистр констант; 24 - 28 - схемы разделения; 29 - 42 - вентили; 43 - 56 - шины коммутации.Устройство ввода предназначено для занесения в машину чисел и команд. Оно содержит цифровую клавиатуру для занесения чисел, клавишу знака числа, клавишу десятичной запятой, клавиши арифметических операций и клавиши пересылок. Запоминающее устройство 4 связано с устройством ввода шинами занесения.Устройство 2 управления арифметическими операциями и устройство ввода связаны двухсторонними связями, предназначенными для передачи тактирующих сигналов и для установки типа операции.Устройство 5 управления передачами информации и запоминающее устройство 4 связаны посредством шин коммутации.Устройство ввода и устройство управления передачами информациии связаны посредством шин управления пересылками. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Сумм 11 Ор 3, нредн 11 значеннын дл 51 выполнения арифметических операций, связан двухсторонними связями с усройством 2 управления арифметическими операциями н запоминающим устройством 4.Устройство 2 н устро 1 ство 5 св 51:аны вух ст 01)оннпн св 51351 мн, н 1 ОдназлаОннлмн дч 5 передачи тактирующих сигналов и с 1 гнагни начала и окончания работы устросв 2 н 5.Для вывода информации из машины служит устройство 6, связанное с устройством управления арифметическими операциями и с запоминающим устройством 4,Блок 7 режимов служит для повышения степени автоматизации выполнения арифметических и вспомогательных операций, расширения вычислительных возможностей и повышения эффективности работы машины.Блок режимов связан с устройством ввода посредством шин неавтоматического управления блоком режимов. Устро 1 сво управления арифметическими операциями и блок режимов 7 связаны посредством шин автомаического управления блоком режимов.Выходы блока режимов связаны с устройством управления передачами информации посредством шин управления коммутаций регистров.1-1 а фнг. 2 обозначены лишь те блоки н связи между ними, которые неооходнмы дл 51 понимания сущности изобретения.Запоминающее устройство 4 представляет собой совокупность пяти регистров: регистра 19 клавиатуры, регистра 20 результата, вспомогательного регистра 21, накопительного регистра 22 и регистра 23 констант. Выходы ре. гистров 19 - 23 связаны с вентилями 29 - 42. Выходы вентилей 29 - 42 связаны со схемами разделения 19 - 23.Вентили 29 - 42 связаны своими управляю. шими входами с устройством управления передачами информации 5 посредством шин коммутации 43 - 56,Блок 7 режимов связан с устройством управления передачами информации посредством шин 17 управления передачами первого режима и шин 18 управления передачами второго режима.Устройство управления арифметическими операциями связано посредством шин 8 установки типа операции с устройством ввода и посредством шин 16 автоматического управления блоком режимов с входами блока режимов.Устройство ввода связано с блоком режимов посредством шины 9 Ввод, шины 10 Вызов, шины 11 Режим и шин 12 занесения, Устройство ввода посредством шин занесения связано со схемой 24 разделения, расположенной на входе регистра 19; эта связь предназначена для занесения чисел из устройства ввода в запоминающее устройство 4.Устройство управления передачами информации связано с устройством ввода шинами 8, шиной 9, шиной 10, шинами 12, шиной 13, 302981шиной 14 и шиной 15; эти связи предназначены для выработки микрокоманд управления передачами информации в машице.Вычислительная машина работает следующим образом,При занесении числа в машицу возбуждаются шины 12. При этом блок режимов переходит в состояние с возбужденными шинами управления передачами первого режима, что соответствует первому режиму работы машины.Неавтоматические передачи информации в машине производятся посредством нажатия ца соответствующие клавиши устройства ввода; в результате нажатий возбуждается одна из шин: 9, 10, 13, 14, 15.Автоматические передачи информации в машине це требуют специального нажатия ца пересылочцые клавиши и происходят при выгголнеции арифметических операций, т. е. при возбуждении одцой из шиц установки типа операции, связывающих устройство ввода с устройством управления арифметическими операциями и с устройством управления передачами информации.Характер автоматических и неавтоматических передач информации существенно зависит от режима работы машины, задаваемого блоком 7.Ниже следует описание работы машины в каждом из режимов в отдельности.В первом режиме осуществляется неавтоматическаяя передача информации из регистра 10 клавиатуры в регистр 20 результата и из регистра результата в накопительный регистр 22 с сохранением содержимого регистра клавиатуры.Такая неавтоматическая передача производится посредством нажатия на соответствующую клавишу в устройстве ввода, в результате чего возбуждается шина Ввод, связанная с блоком режимов и с устройством управления передачами информации.Блок режимов устанавливается в такое состояние, при котором возбуждены шины 17 управления передачами первого режима.При условии одновременного возбуждения на шине Ввод и шинах управления передачами первого режима устройство управления передачами информации устанавливается в положение, при котором возбуждаются шины 43,47,52. Благодаря этому открываются вентили 29,33, 38 и происходит передача из регистра клавиатуры в регистр результата ц из регистра результата в накопительный регистр 22, причем содержимое регистра клавиатуры сохраняется.Кроме этого, в 1 режиме возможны другис неавтоматические передачи информации, которые поясняются на фиг. 3, где кружками показаны регистры, а стрелками - направления передачи информации при выполнении операций, записанных возле стрелок.Посредством нажатия на соответствующую клавишу может быть возбуждена шина 10 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 Вызов, связывающая устройство ввода с блоком режимов и устройством управления передачами информации, В результате этого на входе устройства 5 будут возбуждены шины управления передачами первого режима ц шина Вызов. На выходе устройства управления передачами ицформацгги возбуждаются шины 46, 56, открываются вентили 32, 42 ц происходит передача з регистра констант в регистр клавиатуры, причем содержимое рсгцстра констант сохраняется.Посредством нажатия ца соответствующую клавишу может быть возбуждена шццд 13 Передача. В первом режиме ца входе устройства управления передачами будут возбуждены шины 17 и шина Передача. На выходе устройства управления передачамц информации возбуждаются шипы 43 и 47, открываются вентили 29 ц ЗЗ ц происходит передача из регистра клавиатуры в регистр результата, причем содержимое регистра клавиатуры сохраняется.Посредством нажатия на соответствугошую клавишу может быть возбуждена шина 14 Обмен. В первом режиме ца входе устройства управления передачами информации будут возбуждены шины 17 и шина Обмен. На выходе устройства управления переддчдмц информации возбуждаются шины 44 и 47; открываются вентили 30 ц 33 п происходит обмен информацией между регистром клавиатуры и регистром результата.Посредством нажатия ца соответствующую клавишу может быть возбуждена шина5 Пд мять. Нд входе устройства управления передачами информации в первом режиме будут возбуждены шины 17 и шина Память. Нд выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шины 43 и 54, открываются вентили 29 и 40 и происходит пеоеда. ча из регистра клавиатуры в регистр констант, причем содержимое регистра клдвцдтуры сохраняется.Арифметические операции в первом режиме выполняются следующим образом:а) в регистре клавиатуры 19 перед началом операции содержится: при сложении - одно из слагаемых, при вычитании - вычитаемое, при умножециии - один из сомцожцтслсй, при делении - делитель, при извлечении квадратного корня - подкоренное выражение;б) в регистре результата 20 перед началом операции содержится: при сложениивтороеслагаемое, прп вычитании - умецьшдемое, при умножении - второй сомцожцтель, при делении - делимое;в) результат любой операции после сс окончания находится в регистре 20 рсзуль 1 ата;г) для оперативной автоматической записи промежуточных результатов применяется вспомогательный регистр 21, связанный с регистром клавиатуры посредством вентиля 31, который управляется шиной 45; посредством10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 65 вентиля Зб, который управляется шиной 50, содержимое регистра клавиатуры может передаваться во вспомогательный регистр 21; посредством вентиля 37, который управляется шиной 51, содержимое вспомогательного регистра 21 может быть сохранено в нем;д) содержимое регистра клавиатуры и накопительного регистра сохраняется при лобой арифметической операции, кроме извлечения квадратного корня;е) содержимое регистра констант сохраняется при любой арифметической операции.Во втором режиме осуществляется автоматическая передача информации из накопительного регистра 22 в регистр 20 результата и из регистра результата в регистр клавиатуры с сохранением содержимого накопительного регистра 22.Лвтоматическая передача информации осуществляется во втором режиме всякий раз при выполнении арифметических операций, т. е. в том случае, когда на входе устройства управления передачами информации возбуждены шины управления передачами второго режима и одна из шин установки типа операции.На выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шины 44, 49, 53, открываются вентили 30, 35, 39 и происходит передача из накопительного регистра 22 в регистр результата и из регистра результата в регистр клавиатуры, причем содсржимос накопительного регистра 22 сохраняется,1 роме этого, во втором режиме возможны неавтоматические передачи информации, которые поясняются на фиг. 4.Посредством нажатия па соответствующую клавишу может быть возбукдепя шипа 13 Передача, Во втором режиме па входе устройства управления передачами информации будут возбуждены шипы 18 и шина Передача. На выходе устройства управления передачами информации возбуядаются шины 48, 52, открываются вентили 34, 38 и происходит передача из регистра результата в накопительный регистр 22, причем содержимое регистра результата сохраняется.Посредством нажатия на соответствующуюклавишу может быть возбуждена шина 14 Обмен. Во втором режиме на входе устройства управления передачами информации будут возбуждены шины 18 и шипа Обмен. На выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шины 49, 52, открываются вентили 35, 38 и происходит обмен информацией между регистром результата и накопительным регистром 22.Посредством нажатия на соответствующуюклавишу может быть возоуждепа шина 15 Память. На входе устройства управления передачами информации во втором режиме будут возбуждены шины 18 и шина Память.На выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шины 48 и 55, открываются вентили 34, 41 и происходит передача из регистра результата в регистр констант, причем содержимое регистра результата сохраняется.Лрифметические операции во втором режиме выполняются следующим образом:а) в регистре результата перед началом операции содержится при сложении одно из слагаемых, при вычитании - вычитаемое. при умножепии - один из сомножителей, при делении - делитель, при извлечении квадратного корня - подкорепное выражение;б) в накопительном регистре перед началом операции содержится: при сложениивторое слагаемое, при вычитанииумепьшаемое, при умножении - второй сомпожитель, при делении - делимое;в) результат любой операции после ее окончания находится в регистре 20 результата;г) вспомогательный регистр 21 используется так же, как и в первом режиме;д) содержимое накопительного регистра 22 сохраняется при любой арифметической операции, кроме извлечения квадратного корня;е) в регистре клавиатуры после любой арифметической операции, кроме извлечения квадратного корня, сохраняется результат предыдущей арифметической операции;я) содержимое регистра констант сохраняется при любой арифметичсской операции.Изменение режима работы машины, задаваемого блоком режимов или, что то же, изменение состояния блока реки;аов, происходи слсдуОщпм обрсзо.:а) первый режим устанавливается всякий раз при операции занесения числа в маппшу, производимого посредством нажатий на соответствующие клавиши устройства ввода; при этом возбуждаотся шины 12, связывающие устройство ввода с блоком режимов, с устройством управления передачами информации и со схемой разделения; блок режимов устанавливается в состояние, соответствуощее первому режиму, и на его выходе возоуждаются шины 17;б) первый режим устанавливается при операции неавтоматической передачи информацииции, производимой посредством нажатий на соответствующую клавишу в устройстве ввода; при этом возбуждается шина 9 Ввод, соединяющая устройство ввода с блоком режимов и с устройством управления передачами информации; на выходе блока режимов возбуждаются пины 17;в) первый режим устанавливается прп операции вызова числа из регистра констант на регистр клавиатуры, производимой нажатием па соответствующуо клавишу устройства ввода; при этом возбуждается шина 10 Вызов, соединяющая устройство ввода с устройством управления передачами информации и с блоком режимов; на выходе блока режимов возбуждаются шины 17;г) первый режим устанавливается посредством наяатия на соответствующую клави 302981шу, в результате чего возбуждается шина 11 Режим, связывающая устройство ввода с блоком режимов; на выходе блока режимов возбуждаются шины 17;д) второй режим устанавливается всякий раз после выполнения любой из арифметических операций; на выходе блока режимов возбуждаются шины 18,Возможны модификации предлагаемой вычислительной машины с блоком режимов на три и более режимов работы с отличающимися по сравнению с вышеописанным запоминающим устройством 4, устройством 1 ввода, набором операций и т. п.В этих случаях изменение состояния блока режимов и коммутация связей между регистрами запоминающего устройства определяются назначением машины и входным языком. Например, группа операций может быть связана с переходом в один из режимов работы, другая группа - с переходом в другой режим и т. д.; выполнение некоторых операций может приводить к изменению режима работы лишь при некоторых условиях или вообще не вызывать изменения режима работы машины,Предмет изобретения 1. Вычислительная машина, содержащаязапоминающее устройство, устройство управ ления арифметическими операциями, сумматор, устройство управления передачей информации, устройство ввода и вывода, отличаюигаяся тем, что, с целью сокращения оборудования, повышения степени автоматизации вы полнения арифметических и вспомогательныхопераций, расширения вычислительных возможностей и повышения эффективности, она содержит блок режимов, входы которого посредством шин неавтоматического управления 15 связаны с устройством ввода, а через шиныавтоматического управления блоком режимов - с устройством управления арифметическими операциями, а выходы через устройство управления передачей информации под ключены к запоминающему устройству.2. Вычислительная машина по п. 1, от.гичаюи 1 аяся тем, что, с целью максимального использования регистров памяти, запоминающее устройство выполнено в виде набора ре- Б гистров, соединенных между собой посредством вентилей, управляющие входы которых через шины коммутации соединены с устройством управления передачей информации, 302981ПодписиСССР Заказ 559/3ЦН графия, пр, Сапунова Я с ф. Ч с. Изд,ИПИ Государстве по дела Москва, 60 Тираж 647 ного комитета Совета Министр изобретений и открытий Ж.З 5, Раушская наб д, 4/5