ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автоматическое управление процессами химической технологии из "Методы кибернетики в химии и химической технологии 1968" Устройство цифровой машины. ЦВМ любой конструкции состоит из пяти блоков (рис. 1-20), имитирующих вычисления, обычно выполняемые человеком при наличии обратных связей между блоками входного устройства (ввод задачи) устройства управления (головной мозг) запоминающего устройства, или памяти (лист бумаги с записями, таблица) арифметического устройства и выходного устройства (вывод решения) Каждый из указанных блоков выполняет следующие операции. [c.55] Входное устройство считывает с некоторого носителя набор чисел и передает эти числа в соответствующую часть машины (обычно в запоминающее устройство) при помощи импульсных или потенциальных кодов. [c.55] В зависимости от конструкции машины входные данные могут поступать в десятичной форме с пишущей машинки или даже в аналоговой форме, когда машина сама способна выполнять перевод этих входов на свой внутренний язык (например, двоичный) наконец, может оказаться необходимым заранее закодировать входные данные на внутреннем языке машины и подготовить их специальным образом (например, перфокарты и перфоленты). [c.55] Выходное устройство принимает, отпечатывает или каким-либо другим способом наглядно отображает числа. [c.55] Запоминающее устройство память машины) принимает и удерживает числа, различия их друг от друга передает определенные числа в соответствующие части машины (арифметическое устройство, устройство управления, выходное устройство). [c.55] Арифметическое устройство принимает два числа, различая их друг от друга выполняет простые арифметические или логические операции передает результат в соответствующую часть машины (обычно в запоминающее устройство). [c.55] Основные машинные команды. Ниже описаны десять основных команд, выполняемых ЦВМ, и условные обозначения. [c.56] Программирование. Вся совокупность арифметических и логических операций, предписываемых машине для проведения данного расчета, носит название программы. Составление программы решения математической или логической задачи называется программированием. Собственно программа представляет собой определенным образом записанные числа и рассмотренные выше команды на стандартных бланках. [c.57] Каждая математическая или логическая команда (операция) имеет определенную форму записи (код), обычно в двоичной (восьмеричной) системе счисления кодами записываются и числа. Команды и числа размещаются в определенных ячейках памяти машины, имеющих соответствующие номера. [c.57] Написанная на бланках программа пробивается затем на перфокартах или перфолентах, с которых и производится ввод в машину исходного числового материала и команд программы. После ввода машина автоматически начинает выполнять заданную программу, т. е. команды, пробитые на картах. [c.57] Следует иметь в виду, что при составлении программы решения данной задачи важную роль играет выбор метода решения, от правильности которого зависит возможность получения решения поставленной задачи. При решении задач стараются выбирать такие численные методы, которые при достаточной математической корректности можно легко запрограммировать и для которых выполнение программы займет минимальное время. [c.58] По выбранному численному методу составляется обш,ая схема программы, т. е. решение всей задачи разбивается на решение некоторого числа простых задач и указывается, в какой последовательности друг за другом они будут решаться (однократно или многократным повторением). Затем для каждой из простых задач и для каждого участка схемы составляется программа решения этой задачи. Весь материал распределяется в памяти машины, и все участки программы объединяются в одну программу. [c.58] При составлении программы предусматривают необходимость контролировать правильность решения задачи (выполнения программы) машиной для этого существуют специальные методы. Для решения некоторых простейших задач (например, вычисления элементарных функций) машине раз и навсегда заданы стандартные подпрограммы, хранящиеся в ее памяти. [c.58] В настоящее время. разрабатываются методы автоматического программирования, т. е. составления программ для составления программ (программирующие программы). Это оказывается необходимым при решении чрезвычайно сложных задач за возможно более короткое время. [c.58] Этапы расчета на ЦВМ. Процесс- решения задач на цифровых машинах разбивается на восемь различных этапов. [c.58] Достоинства различных вычислительных машин. Достоинством цифровых машин является высокая точность расчетов и большая скорость выполнения операций (от нескольких тысяч до сотен тысяч в секунду), что позволяет в кратчайший срок производить такой объем вычислительной работы, на выполнение которой необходимы многие месяцы труда целой группы вычислителей. [c.60] ЦВМ особенно часто используются для решения такого типа задач, которые требуют применения методов последовательных приближений. ЦВМ являются средством оптимального проектирования, оптимального управления большими системами и при моделировании больших систем, которые недоступны для анализа и моделирования на аналоговых вычислительных машинахНаконец, ЦВМ применяются при статистическом анализе данных действующих производств, для определения характеристик управления и последующих оптимизационных исследований. Классификационная схема цифровых вычислительных машин представлена на рис. 1-21 8. [c.60] Цифровые машины, помимо большой точности, имеют большую гибкость и обладают в общем более широкими возможностями. Изготовление аналоговых машин на прецизионных элементах с точностью решения выше 0,01% нецелесообразно. [c.60] Следует иметь в виду, что отдавать предпочтение тому или другому типу машин можно, лишь тщательно изучив их возможности применительно к изучаемой проблеме. Недопонимание возможностей, открываемых вычислительными машинами, часто приводит к тому, что с должной эффективностью не используется ни один тип машин (см. также стр. 91). [c.60] Следует различать автоматическое регулирование процесса и автоматическое управление им. Как было указано выше, задачей автоматического регулирования обычно является поддержание определенных технологических величин на заданном уровне при помощи специальных устройств — регуляторов. [c.60] Вернуться к основной статье