Вычислительная машина

 

ОПИСАНИЕ 302981

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

" окажет

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.VI.1969 (№ 1338917/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 15.III.1974

М. Кл. G 06f 15/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и OTKpblTNH

УДК 681.322(088.8) Авторы изобретения Г. И. Корниенко, С. С. Забара, Е. 3. Мазур, В. Г. Назаренко, С. К. Лесничий, А. С. Одинокий, Э. Ф. Колотущенко, А. Ф. Сурдутович и И. В. Новицкий

Заявитель Институт кибернетики АН Украинской ССР

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при конструировании вычислительных машин.

Известны клавишные вычислительные машины, выполняющие элементарные арифметические операции и формульные вычисления.

Основной структурной особенностью прототипа является стекловая организация вычислительного процесса, т. е. такая система управления арифметическими и вспомогатель- 10 ными операциями и запоминающим устройством, при котором информация последовательно продвигается из регистра в регистр в одном направлении.

Связи между регистрами однонаправлены, 1S

v выход из стекла производится не иначе, как через посредство ввода в машину новой инфор м а ции.

Однако чистый стековый режим, реализоганпый в прототипе, приводит к недоисполь- 20 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 25 обоих случаях оператору приходится производить ряд вспомогательных операций посредством дополнительных нажатий на клавиатуру машины, что может привести к увеличению ошибок. Производительность оператора и эф- 3о фективцость использования машины снижаются.

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 пз сумматора и устройства управления арифметическими операциями.

Возможна неавтоматическая установка нужного режима работы посредством нажатия операторо па соответствующие клавиши.

Введение блока режимов позволяет выполнять одноместные операции (например, извлечение корня) над содержимым любого из регистров, двухместные операции 1напризтер, 302981 четыре арифметических действия) над со«сржимым любОЙ пары регистров, многоместные операции (например, сложные пересылки без уничтожения предыдущей информации) над содержимым произвольного набора регистров запоминающего устройства.

С целью максимального использовяшгя регистров памяти, запоминающее устройство выполнено в виде набора регистров, сос«нненных 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 прс«лягаемой 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; ня 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>шающее устройство;

5 — устройство управления передачами информации; 6 — устройство вывода; 7 — блок режимов; 8 — шина установки типа операции;

9 — шина «Ввод»; 10 — шина «Вызов»; 11— ц!ина «Режим»; 12 — шина занесения; 13— шипа «Передача»; 14 — шина «Обмен»; 15— ш>п1я «Память»; 16 — IIIHIIII автоматического 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 посре«ством шин управления пересылками.

Сумм !1! Ор 3, l!pc;I Н11:3113чсl! нын «л>1 вынолне— ния арифметических операций, связан,7вусторонними связями с ус!ройством 2 управления арифметическими операциями н запоминающим устройство;! 4.

УстроЙство 2 н устройство 5 cBII:III I I I I «!!ух

C10Р0Нll11AI I! СВ>1ЗЯМ Н, НРЕ«11с1ЗII3 IЕ!111!Л М Н «751 передачи тактирующих снгнялон и сигнал!и; начала и окончания работы устро!!с!н 2 н 5.

Для вывода информации из машины служит устройство 6, связанное с устройством yllравления арифметическими операциями и с запоминающим устройством 4.

Блок 7 режимов служит для повышения CI епени автоматизации выполнения арифметических и вспомогательных операций, расширения вычислительных возможностей и повышения эффективности работы машины.

Блок режимов связан с устройством вводя посредством шин неавтоматического управления блоком режимов. Устройс7 во управленияя арифметическими операциями и блок режи IQB 7 связаны посредством шин явтомя IHческого управления блоком режимов.

Выходы блока режимов связаны с устройством управления передачами информации посредством шин управления коммутаций регистров.

На фнг. 2 обозначены лишь те блоки н св51ЗИ МЕж«У НИМИ, КоfOPb10 НЕOOXO«II. IIIË ДЛЯ IIOнимания сущности изобретения.

Запоминающее устройство 4 пре«ставляет собой совокупность пяти регистров: регистра

19 клавиатуры, регистра 20 результата, вспомогательного регистра 21, накопительного регистра 22 и регистра 23 констант. Выходы регистров 19 — 23 связаны с вентилями 29 — 42.

Выходы вентилей 29 — 42 связаны со схемами разделения 19 — 23.

Вентили 29 — 42 связаны своими управляющими входами с устройством управления передачами информации 5 посредством шин ком мута ци и 43 — 56.

Блок 7 режимов связан с устройством управления передачами информации посре 1ством 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, 302981 шиной 14 и шиной 15; эти связи предназначены для выработки микрокоманд управления передачами информации в машине.

Вычислительная машина работает следующим образом.

При занесении числа в машину возбуждаются шины 12. При этом блок режимов переходит в состояние с возбужденными шинами управления передачами первого режима, что соответствует первому режиму работы м ашины.

Неавтоматические передачи информации в машине производятся посредством нажатия на соответствующие клавиши устройства ввода; в результате нажатий возбуждается одна из шин: 9, 10, 13, 14, 15.

Автоматические передачи информации в машине не требуют специального нажатия на пересылочные клавиши и происходят при выполнении арифметических операций, т. е. при возбуждении одной из шин 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 неавтоматическая 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 и 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 шица 10

3О

«Вызов», связывающая устройство вводл с блоком режимов и устройством управления передачами информации. В результате этого на входе устройства 5 будут возбуждены шины управления передачами первого режпмл и шина «Вызов». На выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шины 46, 56, открываются вентили 32, 42 н происходит передача нз регистра констант в регистр клавиатуры, причем содержимое рсгпстра констант сохраняется.

Посредством нажатия на соответствующую клавишу может быть возбуждена шннл 13

«Передача». В первом режиме на входе устройства управления передачами будут возбуждены шины 17 и шина «Передача». На выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шипы 43 и 47, открываются вентили 29 и ЗЗ ц происходит передача из регистра клавиатуры в регистр результата, причем содержимое регистра клавиатуры сохраняется.

Посредством нажатия на соответствующу10 клавишу может быть возбуждена шина 14

«Обмен». В первом режиме на входе устройства управления передачами информации будут возбуждены шины 17 и шина «Обмен».

На выходе устройства управления передлчлмн информации возбуждаются шины 44 и 47; открываются вентили 30 и 33 п происходит обмен информацией между регистром клавиатуры и регистром результата.

Посредством нажатия на соответству1ощую клавишу может быть возбуждена шина 15 «Пл мять». На входе устройства управления передачами информации в первом режиме будут возбуждены шины 17 и шина «Память». Нл выходе устройства управления передачами информации возбуждаются шины 43 и 54, открываются вентили 29 и 40 и происходит передача из регистра клавиатуры в регистр констант, причем содержимое регистра клавиатуры 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 умножениии — один из сомножителей, при делении — делитель, при извлечении квадратного корня — подкоренное выражение; б) в регистре результата 20 перед началом операции содержится: при сложении -- второе слагаемое, прп вычитании — уменьшлемое, при умножении — второй сомножнтель, при делении — делимое; в) результат любой операции посл. сс окончания находится в регистре 20 результата;

r) для оперативной автоматической записи промежуточных результатов применяется вспомогательный регистр 21, связанный с регистром клавиатуры посредством вентиля 31, который управляется шиной 45; посредством

302981

Зо

Ь0

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 любой арифметической операции, кроме извлечения квадратного корня; е) содержимое регистра констант сохрлняется 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 рсзультлта в регистр клавиатуры, причем cozcp»cIIiIoc накопительного регистра 22 сохраняется.

1 роме этого, во втором режиме возможны неавтоматические передачи информации, которые поясняются на фиг. 4.

Посредством нажатия пл соответствующую клавишу может быть возбу>кдепл 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 возбуждаются 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 соответствующую клавишу 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 соответствующую клавишу 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 I3 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 сложении -- второе слагаемое, при вычитании -- умепьшлемое, 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; ж) содержимое регистра констант сохраняется при любой арифметичсской операции.

Изменение рсжп ма работы машины, задаваемого блоком режимов или, что то же, изменение состояния блока режимов, происходи! слсд ющпм оорлзо.\!. а) первый режим устанавливается всякий раз при операции занесения числа I3 маппшу, производимого посредством нажатий на соответствующие клавиши устройства ввода; при этом возбу>кдаются шины 12, связывающие устройство ввода с блоком режимов, с устройством управления передачами информации и со схемой разделения; блок режимов устанавливается в состояние, соответствующее первому режиму, и на его выходе возоуждаются шины 17; б) первый режим устанавливается при операции неавтоматической передачи информации, 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 шины 17;

I3) первый режим устанавливается прп операции вызова числя из регистра констант на регистр клавиатуры, производимой нажатием па соответствующую 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 нажатия на соответствующую клави302981 шу, 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, содержащая запоминающее устройство, устройство управления арифметическими операциями, сумматор, устройство управления передачей информации, устройство ввода и вывода, отличаюигаяся тем, что, с целью сокращения оборудования, повышения степени автоматизации выполнения арифметических и вспомогательных операций, расширения вычислительных возможностей и повышения эффективности, о»а содержит блок режимов, входы которого посредством шин неавтоматического управления связаны с устройством ввода, а через шины автоматического управления блоком режимов — с устройством управления арифметическими операциями, а выходы через устройство управления передачей информации подключены к запоминающему устройству.

2. Вычислительная машина по п. 1, от.гичаюи1аяся тем, что, с целью максимального использования регистров памяти, запоминающее устройство выполнено в виде набора регистров, соединенных между собой посредством вентилей, управляющие входы которых через шины коммутации соединены с устройством управления передачей информации.

30298i

Вбок

Фиг 3

Фиг. 4

Текред Л. Богданова Корректор Л. Новожилова

Редактор Н. Караванская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 559/3 Изд. № 160 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-З5, Раушская наб., д. 4/5