АННОТАЦИЯ
В книге А. И. Китова и Н. А. Криницкого «Электронные цифровые машины и программирование» излагаются арифметические, логические и технические принципы, лежащие в основе устройства быстродействующих вычислительных машин. Подробно дается современная методика программирования, богато иллюстрированная примерами программирования для серийной отечественной машины Стрела. Много внимания уделяется также особенностям программирования на серийных советских машинах Урал и М-3\ приводятся примеры составления программ для этих машин. Книга написана доступно и просто и рассчитана на студентов университетов и втузов, а также на работников различных отраслей науки и промышленности, в которых может применяться новая вычислительная и управляющая техника. Книга может служить учебным пособием при подготовке кадров программистов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
о
Предисловие .............................
Введение ................................
§ 1. Основные этапы развития вычислительной техники ....... 13
1. Вычислительные устройства непрерывного действия (13).
2. Цифровые вычислительные машины (16).
§ 2. Общая структурная схема электронной цифровой машины и принцип программного управления ...................• 24
1. Структурная схема (24). 2. Принцип программного управления (27).
§ 3. Применение электронных цифровых машин............ 28
1. Применение для научных и технических исследований и разработок (28). 2. Применение для обработки информации (30).
3. Применение для автоматического управления производственными процессами (33).
Г л а в а 1 АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИН
§ 4. Позиционные системы счисления.................. 37
1. Римская система счисления (37). 2. Понятие позиционной системы счисления (37). 3. Восьмеричная позиционная система счисления (40). 4, Двоичная позиционная система счисления (43). 5. Другие позиционные системы счисления (43).
§ 5. Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую .................................. 45
1. Перевод целых чисел (45). 2. Перевод дробей (46). 3. Перевод из восьмеричной системы счисления в двоичную и обратно (48). 4. Двоично-десятичная запись чисел (49).
§ 6. Ввод чисел в машину и запись их в памяти............ 50
1. Запись чисел на перфокартах (50). 2. Запись чисел в ячейках памяти машины с фиксированной запятой (52). 3. Запись чисел в ячейках памяти машины с плавающей запятой (56).
4. Диапазон чисел, представимых в ячейках памяти машины (60).
5. Прямой код (62).
§ 7. Двоичные сумматоры и операции над положительными числами,
выполняемые с их помощью .................... 63
_ 1. Одноразрядный двоичный сумматор (63). 2. Многоразрядный двоичный сумматор (64). 3. Операции над положительными числами, выполняемые на сумматоре без переноса из старшего разряда (65). 4. Операции над положительными числами, выполняемые на сумматоре с циклическим переносом (66),
1*
ОГЛАВЛЕНИЕ
П\Л ыл___
67
§ 8. Алгебраическое сложение в дополнительном коде .........
I. Дополнительный код (67). 2. Модифицированный дополнительный код (74).
§ 9. Алгебраическое сложение в обратном коде ............
1. Обратный код (78). 2. Модифицированный обратный код (86).
§ 10. Сложение и вычитание нормализованных чисел. Умножение и
деление в машинах с фиксированной и с плавающей запятой ... ?
1. Сложение и вычитание чисел в машинах с плавающей запятой (90). 2. Умножение и деление чисел в машинах (93).
Глава II
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА И ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИН
§ П. Начальные сведения из алгебры логики.............. 9?
1. Понятие высказывания и его значения истинности (96). 2. Сложные высказывания. Логические связи. Логические операции (99). 3. Геометрическое толкование алгебро-логических операций (104). 4. Связи между логическими операциями (105),
§ 12. Преобразование логических выражений .............. 107
1. Нормальные формы логических выражений (107). 2. Постоянно-истинные и постоянно-ложные выражения (108). 3. Многообразие сложных логических выражений (109). 4. Преобразование логических выражений (110).
§ 13. Переключательные (нелинейные) элементы электронных схем ... 113
1. Электронные лампы (114). 2, Полупроводниковые диоды и триоды (116). 3. Магнитные сердечники (122). § 14. Электронные схемы для основных логических операций .... 125
1. Логические схемы на электронных лампах и полупроводниковых диодах (125). 2. Логические схемы на полупроводниковых триодах (129). 3. Логические схемы на магнитных сердечниках (132).
§ 15. Комбинированные электронные логические схемы ........ 134
1. Двойной вентиль (134). 2. Одноразрядный преобразователь (135). 3. Избирательная схема (135). 4. Схема сдвигателя (137). § 16. Синтез избирательных логических схем .............. 139
1. Первый пример (140). 2. Второй пример (142). 3. Третий пример (143).
§ 17. Синтез одноразрядных двоичных сумматоров ........... 143
1. Одноразрядный двоичный сумматор на два входа (143). 2. Одноразрядный двоичный сумматор на три входа (146).
Глава III
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИН
18. Принципы построения и типы машин............... !50
I. Машины параллельного и последовательного действия. Фиксированная и плавающая запятая (150). 2. Адресность машин (151).
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
S 19. Устройство управления машины .................. 153
1 Назначение и состав устройства управления машины (153). 2 Порядок работы устройства управления (155). 3. Выполнение условных переходов (159).
S 20. Арифметические устройства..................... 159
1. Сумматоры параллельного действия (160). 2. Сумматоры последовательного действия (164). 3. Устройство для сложения и вычитания чисел с плавающей запятой (166). 4. Множительные устройства. (168)
§ 21. Запоминающие устройства ..................... 171
1. Перфоленты и перфокарты (171). 2. Электромеханические и электронные реле (172). 3. Линии задержки (173). 4. Магнитные барабаны и ленты (176). 5. Электронно-лучевые запоминающие системы (179). 6. Запоминающее устройство на магнитных сердечниках (183). 7. Ферроэлектрические запоминающие устройства (186).
§ 22. Основные образцы советских электронных цифровых вычислительных машин .........'.................. 187
1. Машина БЭСМ (187). 2. Машина Стрела( 190). 3. Машина Урал (197). 4. Машина М-3 (200).
Г л а в а IV НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИН
§ 23. Общие тенденции развития..................... 202
1. Машины для математических вычислений (202). 2. Машины для обработки информации (207). 3. Машины для автоматического управления (211).
§ 24. Разработка новых принципов построения и усовершенствование
конструкции электронных цифровых машин............ 213
1. Повышение быстродействия машин (213). 2. Применение индексных регистров (216). 3. Применение принципа микропрограммного управления и повышение гибкости структуры машин (216). 4. Усовершенствование конструкции и технологии производства машин (220). 5. Разработка быстродействующих устройств ввода и вывода (222).
§ 25. Разработка новых элементов .................... 224
1. Ферромагнитные элементы (225). 2. Полупроводниковые приборы (227). 3. Разработка новых переключательных и запоминающих элементов (228).
Глава V ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ МАШИН СТРЕЛА,
М-3 и УРАЛ § 26. Порядок выполнения команд.................... 231
1. Машины с естественным порядком выполнения команд (231).
2. Машины с принудительным порядком выполнения команд (233).
3. «Чтение» машиной содержимого ячейки (235).
§ 27. Общая характеристика машины Стрела.............. 236
1. Запись чисел в ячейках памяти (236). 2. Структура команд и их запись (238). 3. Ввод программы в память машины (241),
4. Автоматическое управление работой машины (243).
§ 28. Система операций и команд машины Стрела.......... 244
1. Таблица команд и операций (244). 2. Пояснение некоторых команд (260). 3. Константы, хранящиеся в УВК (271). § 29. Сведения о машине М-3, необходимые для программирования . . . 272
1. Запись чисел в ячейках памяти (272). 2. Структура команд и их запись (274). 3. Ввод программы в память машины и вывод результатов (275). 4. Система операций и команд машины (276). § 30. Сведения о машине Урал, необходимые для программирования 28Э
1. Запись чисел в ячейках памяти (280). 2. Структура команд (282). 3. Основные особенности машины (283). 4. Система операций и команд машины Урал (285).
Глава VI ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
§ 31. Непосредственное программирование ,............... 292
1. Общие указания (292). 2. Пример составления программы (293). 3. Разветвляющиеся программы (298).
§ 32. Операторное программирование................... 305
1. Логические схемы программ (305). 2. Свойства операторов (308). 3. Правила начертания логических схем программ (310). 4. Примеры операторного программирования (313).
§ 33. Циклические программы....................... 319
I. Итерационный цикл (320). 2. Цикл с переадресацией (322). 3. Цикл с переадресацией и восстановлением (326).
§ 34. Способы управления повторениями цикла............
1. Оператор управления повторениями цикла (332). 2. Счетчик повторений цикла (336). 3. Цикл, повторяющийся пока монотонно изменяющаяся величина не перейдет через заданное значение (341). 4. Логические шкалы (342).
§ 35. Некоторые общие приемы операторного программирования . . . 1. Стандартные ячейки (345). 2. Операторы-подпрограммы (347). 3. Циркуляция величин в стандартных ячейках (353). 4. Операторы формирования (355).
§ 36. Программирование для машин с фиксированной запятой .... 1. Программирование для одноадресной машины (357). 2. Программирование для двухадресной машины (365).
Глава VII МЕТОДЫ РУЧНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
§ 37. Порядок работы при ручном программировании ......... 367
I. Параметрически заданная схема счета (367). 2. Составление логической схемы (369). 3. Распределение памяти и составление программы (374).
5 38. Метод библиотечных подпрограмм ................. 376
1. Библиотечные подпрограммы (376). 2. Пример открытой библиотечной подпрограммы (377). 3. Автоматизация метода библиотечных подпрограмм (381). 4. Объединяющая программа (384).
39. Автоматизация отдельных работ при ручном программировании 386
1. Автоматизация присвоения действительных адресов (386). 2. Автоматизация исправления некоторых ошибок, обнаруженных в программе (388). 3. Программа ВУЗП (389),
332
345 357
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава VIII
ОСОБЕННОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИНАХ
и 40. Методы контроля .......................... 394
1. Проверка программы и контроль правильности ее ввода (395) 2. Отладка программы (399). 3. Контроль правильности работы машины (400). 4. Контроль правильности вычислений (403).
§ 41. Организация программы....................... 405
1. Основные понятия и обозначения (405). 2. Примеры схем организации программ (407).
§ 42. Выбор численного метода...................... 408
1. Погрешность вычислений (409).;2. Связность алгорифма (411). 3. Учет стоимости и затрат времени (412).
§ 43. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) ..... 413
1. Датчики случайных чисел (414). 2. Неравенство Чебышева (415). 3. Вычисление интеграла с помощью специально подобранного датчика (416). 4. Вычисление простых и кратных интегралов с помощью стандартного датчика (416).' 5. Вычисление значений функции по ее обратной функции и решение уравнений (420). 6. Преобразование потока случайных чисел (421). 7. Теоретико-вероятностное моделирование (423). 8. Погрешности при решении задач (423). 9. Преимущества метода (426).
§ 44. Способы задания и вычисления значений функций........ 427
1. Выбор способа задания функции (427). 2. Аналитическое задание функции (428). 3. Задание функции с помощью дифференциального уравнения (430). 4. Способ аппроксимирующих многочленов (430). 5. Табличное задание функции (431).
§ 45. Способы выбора значений функции из малых таблиц ...... 432
1. Регулярные таблицы (432). 2. Нерегулярные таблицы. Способ перебора (433). 3. Почти регулярные таблицы (434). 4. Способ двухстепенного перебора (437). 5. Способ деления «пополам» (440). 6. Способ скользящего начала (конца) таблицы (441). 7. Способы «плотного» размещения таблиц в памяти (441). 8. Примеры подпрограмм для выбора значений функции из таблицы (445).
Глава IX ФОРМАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПРОГРАММ
§ 46. Основные понятия.......................... 452
1. Обозначения и простейшие формулы (452). 2. Основные логические переменные (455). 3. Распределение сдвигов схемы (459). 4. Выполнение схемы по заданной последовательности наборов значений основных логических переменных (460). 5. Значение схемы (462). 6. Равносильность схем (464).
} 47. Преобразование логических связей в схемах ........... 465
1. Подчиненность оператора логической функции (465). 2. Равносильность логических функций (468). 3. Исключение знаков логических связей (469).
о ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 48. Преобразование логических схем................. 472
1. Преобразование стрелок (472). 2. Перестановка операто-ров(474). 3. Исключение операторов (474). 4. Логические операторы, проверяющие значения тождественно постоянных логических функций (475). 5. Примеры преобразования схем (477).
Глава X ПРОГРАММИРУЮЩИЕ ПРОГРАММЫ
§ 49. Операторное автоматическое программирование и ПП-С..... 482
1. Сущность операторного автоматического программирования (482). 2. Способ кодировки информации для ПП-С (484). 3. Вид команд, составляемых ПП-С (489). 4. Нестандартное программирование (491). 5. Организация программирующей программы ПП-С (495).
§ 50. Подготовка к кодировке информации для ПП-С ......... 497
1. Составление задания для кодировщиков (497). 2. Пример подготовки информации к кодировке (505).
§ 51. Кодировка информации для ПП-С................. 510
1. Первый массив информации (512). 2. Второй массив информации (516). 3. Третий массив информации (517). 4. Подготовка данных для ввода информации в память машины (519). 5. Пример кодировки информации для ПП-С (519).
§ 52. Эксплуатация программирующей программы ПП-С........ 522
1. Запись ПП-С на магнитную ленту (522). 2. Ввод информации (522). 3. Пуск ПП-С (522). 4. Результаты, выдаваемые ПП-С (523). 5. Работа с ПП-С в случае нестандартного распре-. деления памяти (524).
§ 53. Краткое описание работы блоков ПП-С.............. 525
1. Блок К (525). 2. Блок А' (526). 3. Блок Я1 (527). 4. Блок А (530). 5. Блок Р (532). 6. Блок С (537). 7. Блок F (538). 8. Блок Э (541). 9. Блок О (542). 10. Блок П (543).
Глава XI
НЕАРИФМЕТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ МАШИН
§ 54. Машинный перевод ......................... 546
1. Опыт перевода с русского языка на английский на машине ИБМ-701 (548). 2. Опыт перевода с английского языка на русский на машине БЭСМ (552). 3. Опыт перевода с французского языка на русский с помощью машины Стрела (555).
§ 55. Машинная игра ........................... 559
1. Машины типа «словарь» (560). 2. Машины, реализующие строго определенные правила игры (560). 3. Машины, использующие общие принципы оценки положений (560). 4. Машины, накапливающие «опыт» (561). 5. Машины, играющие в шахматы (561). 6. Имитация условного рефлекса (565).
Литература ............................. 568
Предметный указатель.................... 570
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая книга была задумана как второе издание книги А И. Китова, Н. А. Криницкого, П. Н. Комолова «Элементы программирования», выпущенной в 1956 г. издательством Артиллерийской инженерной академии им. Дзержинского. Однако значительный прогресс в области электронной вычислительной техники и теории программирования и стремление авторов создать книгу, по возможности соответствующую уровню развития этих областей, привели фактически к тому, что была написана новая книга. В нее вошли новые разделы, посвященные принципам построения электронных цифровых машин, вопросам преобразования логических схем программ, вопросам автоматизации программирования. Значительно расширены и другие разделы книги, в частности, кроме описаний одноадресной машины Урал и трехадресной машины Стрела, в книгу включено описание двухадресной машины М-3 и краткие сведения о машине БЭСМ.
Основные идеи теории и методики программирования излагаются с таким расчетом, чтобы ими можно было воспользоваться при программировании для различных цифровых машин, хотя почти все примеры приведены применительно к конкретной машине Стрела.
Сведения об устройстве машин изложены в минимальном объеме, необходимом для уяснения принципов функционирования машин, без чего невозможен сознательный подход к вопросам программирования и, особенно, исследовательская работа в этой области.
Для правильного понимания возможностей электронных цифровых машин и областей их применения важно также иметь представление о современном уровне и перспективах развития этой техники, для чего введены соответствующие разделы.
В книге частично использованы материалы из книги А. И. Китова «Электронные цифровые машины», изданной в 1956 г. издательством
Цена: 300руб.
