Электронная арифметика


Сколько времени понадобится вам, чтобы сложить несколько шестизначных чисел? Попробуйте, и вы убедитесь — уходит полминуты, а то и минута. Машина же делает это несравненно быстрее: ведь она выполняет до 10 тыс. и больше арифметических действий в секунду.

Такой головокружительный счет осуществляет сумматор. Он составляется из комбинации знакомых уже нам триггерных цепей-счетчиков и вентилей-переключателей.

При этом одна цепочка триггеров-счетчиков записывает первое слагаемое, вторая — второе, третья фиксирует получаемую сумму. А вентили, подобно стрелкам на железнодорожных путях, переключают дорогу импульсам тока, которые ведут счет.

Сумматор — основа арифметического устройства, главнейшая часть электронной счетной машины. Все многообразие математических операций сводится в нем к простому арифметическому действию — сложению.

Ну а это дает арифметическому устройству возможность в сочетании с другими частями машины производить любые расчеты даже из области высшей математики. Надо только предварительно составить специальную программу, в которой сложная задача была бы разложена на ряд простых операций, и поручить специальному устройству проследить за последовательностью их выполнения.

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМАНДИР

Управляющее устройство — вот кто выполняет такую работу. Оно читает программу вычислений и дает команды разным частям машины: кому и когда вступать в действие, что и как делать.

Каждая команда имеет две части — адресную и операционную. Операционная говорит, что надо сделать (какую операцию), а адресная — откуда взять число для этой операции.

Управляющее устройство состоит из двух частей: регистра команд и счетчика команд. В регистре хранится выполняемая команда (что нужно сделать и где взять число для операции), а в счетчике — адрес следующей команды (в какой ячейке взять следующую команду).

Во многих счетных машинах существует жесткая последовательность: после выполнения команды из первой ячейки берется команда из второй, третьей, четвертой и т. д. Но программа позволяет прерывать и такую последовательность. Делается это с помощью команд переходов, которые либо безусловно, либо при каком-то условии говорят, из какой ячейки взять следующую команду.

Это дает возможность машине на основе полученных в ходе решения задачи результатов выбирать программу дальнейших действий. Например, если результат какого-либо вычисления получится больше нуля — положительный, то машина берет следующую команду из одной ячейки; если меньше нуля — отрицательный, то из другой.

Такие действия несколько напоминают разумные действия человека, ищущего правильное решение при расчетах. Поэтому кое-кто склонен приписывать счетной машине возможность обдумывать решение задачи. На самом деле она лишь механически выполняет волю людей, переданную командами.

 

ЕДИНИЦА РАВНА ТЫСЯЧАМ

Одна быстродействующая электронная счетная машина может заменить армию вычислителей в несколько десятков тысяч человек (рис. 5). Чтобы только обеспечить их рабочим местом, надо было бы построить десяток многоэтажных зданий. Экономия, которую такая машина дает народному хозяйству, исчисляется многими миллионами рублей. Армия вычислителей — и одна машина! За 30,5 мин. электронный агрегат вычислит так называемое простое число, которое пишется 386 знаками.

Математик Первушин потратил всю жизнь на вычисление простого числа, которое пишется всего девятнадцатью знаками.

Расчет, который требует, допустим, одного месяца труда вычислителя, для большинства конструкторских бюро раньше считался неприемлемым. Теперь считают простой задачу, требующую ста лет работы вычислителя. Для БЭСМ, например, это всего сутки работы.

Сутки вместо ста лет! Такое сокращение времени позволило отказаться от упрощения расчетов в научно-исследовательской работе, подвысить их роль, перейти к расчетам даже в тех областях, где раньше пользовались исключительно экспериментом.

Все больше и больше создается у нас теперь машин-математиков, стремительно идет вперед кривая их выпуска. К 1956 г. их было выпущено в тысячу раз больше, чем в 1950 г. По семилетнему плану к 1965 г. у нас выпустят счетных и математических машин в 4,7 раза больше, чем в 1958 г.

Машины-математики проникают теперь во все области научной и хозяйственной работы. Расчетные отделы с такими машинами создаются в вычислительных центрах во многих городах страны. Электронные машины работают во многих институтах, научно-исследовательских лабораториях, университетах, в конструкторских бюро.

Успешно работают ученые и конструкторы и над совершенствованием машин-математиков. Вместо электронных ламп применяют полупроводниковые устройства и так называемые ферриты. Они более надежны, увеличивают скорость действия машин, уменьшают их размеры.