Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Естественно, что такая система требует сложнейшей диспетчеризации и вместе с процессором работает несколько его помощников — контроллеров. В их числе, например, контроллер клавиатуры, с которой вводятся исходные данные и программа, контроллер печатающего устройства — принтера, контроллер устройства внешней памяти на магнитных дисках и уже знакомый нам контроллер дисплея, блок КД.

Важнейшая характеристика ЭВМ — объем ее оперативной памяти, и чем больше емкость ОЗУ, тем больше информации компьютер может «держать в уме», тем большими объемами данных может ворочать и более сложные задачи решать. Емкость ОЗУ типичного персонального компьютера — 60-200 килобайт, а большой ЭВМ — в сотни раз больше, десятки мегабайт. Но как бы ни была велика собственная, внутренняя память ЭВМ, ею одной все равно обойтись нельзя.

Компьютер — это универсальная вычислительная машина, ей обычно приходится решать сотни и тысячи разнообразных задач, работать по самым разным программам, для каждой из которых может быть множество конкретных частных условий. Все это в ОЗУ, конечно, поместить невозможно да и не нужно. Память машины делают двухступенчатой — имеется библиотека программ, типовых решений, информационных текстов и т. п., и все это в стандартном виде, записано на магнитной ленте или на магнитных дисках. Когда нужно, определенный кусок этих записей (специалисты говорят «файл»), например конкретную программу для расчета мостов или программу игры в шахматы, переписывают в ОЗУ. Таким образом, хранившаяся на диске или ленте информация становится доступной процессору, он может свободно обращаться к ней, так же как если бы эта информация была введена в компьютер с клавиатуры.

В персональных компьютерах чаще всего используют гибкие магнитные диски небольших размеров — дискеты. А «магнитофон», который их воспроизводит и записывает на дисках новую информацию, называется дисководом или, официально, НГМД — накопителем на гибких магнитных дисках. Запись на диске ведется кольцами, чтобы быстро находить нужные куски и записи (файлы), каждый из них и имеет свой код. Он поступает в контроллер НГМД, и тот с помощью шагового двигателя (вращается он не непрерывно, а мелкими шажками) подводит магнитную головку сразу к нужной дорожке.

На небольшом магнитном диске диаметром 133 мм умещается 200–800 килобайт информации. Это немало, но есть твердые диски, на которых записывают десятки мегабайт, несколько томов энциклопедии. Гигабайты информации, то есть сотни и даже тысячи таких книжек, как эта, могут уместиться на видеодиске, где с помощью тончайшего лазерного луча оставлены микроскопические следы, читаемые потом фотодиодами (Т-308).

Из приведенных на Р-166 основных узлов персональной ЭВМ нам остается назвать еще два — устройство ввода информации с клавиатурой и матричное печатающее устройство, принтер. При нажатии на ту или иную клавишу в устройстве ввода электронные схемы — шифраторы — формируют и посылают в ОЗУ код соответствующей буквы, цифры или операции. А в контроллере принтера (официально АЦПУ — алфавитно-цифровое печатающее устройство) стандартные коды букв и цифр преобразуются в другой код, который приводит в действие электромагниты печатающих иголочек, и они, ударив по бумаге, оставляют следы в виде точек. Из этих точек постепенно складываются буквы и цифры (Р-166;3).

В конце этой краткой экскурсии по реальной ЭВМ нужно признаться, что мы не обратили внимания на нечто чрезвычайно важное — на программы, по которым работает компьютер.

Попробуем исправить эту недоработку.

Т-278. Наряду с «железом» — самой схемой и конструкцией ЭВМ — математические и интеллектуальные способности компьютера определяют созданные для него программы. Давайте посмотрим, как может решаться на машине какая-нибудь простая задача, скажем, вычисление суммы десяти чисел

типа 1/n где n = 1, 2, 3, 4…., 10, то есть суммы ряда 1/1 + 1/2 + 1/3 + 1/4 +… + 1/10.

Ход решения этой задачи на ЭВМ иллюстрирует рисунок 167. На нем для простоты вместо двоичных чисел, которыми оперирует машина, показаны десятичные числа.

Р-167

В оперативную память машины вводим всего два числа: 1 и 10. Цифру 1 вводим сразу в две ячейки памяти — Я1 и Я2. При этом сразу же имеется в виду, что 1 в ячейке Я1 в дальнейшем будет числителем для любого члена ряда (1/n), а 1, записанная в Я2, будет первым нашим знаменателем n = 1. Мы будем постепенно «наращивать» его, добавляя каждый раз по единице, пока не доберемся до последнего n, равного 10.