Назначение, устройство, принцип работы СЦВМ

Изучаемая ЗРС представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, или подсистем, важнейшей из которых является вычислительная. Она является центральным управляющим звеном комплекса боевых средств ЗРС и предназначена для управления их работой, как в режиме боевого применения, так и в ходе контроля функционирования.

Функции управления ВС заключаются в приеме, обработке информации от элементов ЗРС, а также команд управления, выработке и передаче команд и данных на эти же элементы в соответствии с реальной обстановкой.

Сложность этих функций обусловила включение в структуру ВС ЗРС следующих элементов (рис 2.60)

Рис. 2.60. Обобщенная структура СЦВМ.

- двух специализированных ЦВМ с общим полем памяти;

- аппаратуры связи и сопряжения с подсистемами ЗРС;

- устройства коммутации и синхронизации;

- устройства питания.

Центральным звеном в структуре ВС является специализированная ЦВМ.

В целом ЭВМ предназначена для решения широкого круга математических задач и задач обработки, автоматизации вычислительного процесса на основе программного управления.

ЭВМ характеризуется производительностью (быстродействием) и емкостью, оперативной памяти.

Производительность - это количество операций, выполняемых машиной в единицу времени при решении различных типов задач. Эта характеристика позволяет разделить ЭВМ на:

а) Малые - 10-50 тысяч операций в секунду;

б) Средние - от 50 тыс. до 1 млн. оп/с;

в) Большие - свыше 1 млн. оп/с.

Память ЭВМ - это функциональная часть ЭВМ, предназначенная для приема, хранения и выдачи данных. Под емкостью памяти машины понимается наибольшее количество данных, выраженных в единицах информации, которое одновременно может храниться в памяти. Объемы данных выражаются, как правило, в килобайтах, мегабайтах.

По назначению, конструктивным особенностям и структурному построению ЭВМ можно разделить на: (рис. 2.61):

- ЭВМ общего назначения;

- проблемно-ориентированные;

- специализированные ЭВМ.

Рис. 2.61. Классификация ЭВМ.

ЭВМ общего назначения, или универсальные, предназначены для решения широкого круга вычислительных и информационно- логических задач. Они имеют универсальную систему команд, в одинаковой степени подходящую для задач различного характера. Архитектура этих машин позволяет подключать разнообразные периферийные устройства, а также эффективно реализовывать многопрограммные режимы. По уровню производительности, принципам реализации и характеру применения данные ЭВМ подразделяют на высокопроизводительные (большие), средние и малые.

Ограниченный курс задач решается проблемно-ориентированными ЭВМ, Это, в основном, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и электронно-клавишные вычислительные машины-калькуляторы.

Специализированные ЭВМ предназначены для решения определенного класса задач или одной задачи. Они могут быть управляющими и счетными. Машины первого типа управляют процессами или объектами в автоматическом режиме. Вследствие особенностей процессов управления, связанных с непрерывностью протекания их во времени, к управляющим ЭВМ предъявляются повышенные требования по надежности и быстродействию. Специализированные (бортовые) ЦВМ должны характеризоваться:

- простотой управления;

- малыми габаритами;

- небольшой массой и мощностью потребления.

Счетные машины лишены функций управления и выполняют, как правило, решение систем алгебраических уравнений.

Современные СЦВМ обладают свойством универсальности, которое заключается в том, что на одной и той же машине можно решать разнообразные задачи.

Для этого, используя одни и те же вычислительные и запоминающие устройства и систему связи между ними, необходимо изменить лишь выполняющую программу. Сами программы выполняются вне машины, а затем вводятся в нее. Они задаются в виде последовательности цифровых кодов и хранятся так же, как и числа, в памяти машины.

Специализированные ЦВМ могут отличаться друг от друга конструктивным исполнением, быстродействием, точностью вычислений, но все они содержат в своем составе пять основных функциональных устройств (рис. 2.62):

Рис 2.62. Основные функциональные устройства ЦВМ и ее связи.

- арифметическо-логическое устройство (АЛУ);

- устройство управления (УУ);

- память, или запоминающее устройство (ЗУ);

- устройство ввода (УВв);

- устройство вывода (УВыв).

Обработка данных, заключающаяся в выполнении над ними арифметических и логических действий, осуществляется в процессоре СЦВМ, который выполняет также функцию управления ее работой. Процессор - это основнаячасть машины.

Результаты обработки, промежуточные данные, а также введенная информация хранятся в памяти СЦВМ. Для организации ввода и вывода информации, а также ее временного хранения служат устройства ввода и вывода.

Для специализированных ЭВМ при рассмотрении их структуры и принципов функционирования характерен ряд особенностей:

1. Их структурную основу составляет, как правило, магистраль, или общая шина, к которой подсоединены все устройства машины, выполненные в виде агрегатов или модулей. По общей шине происходит обмен информацией между устройствами, поэтому структура таких СЦВМ получила название магистрально-модульной (рис. 2.62).

2. Магистраль, или общая шина, может быть выполнена в виде совокупности шин данных, адреса и управления, по которым передаются собственно данные, адреса устройств, к которым идет обращение, и сигналы управления. Существуют СЦВМ и с одношинной структурой, В таких машинах данные, адреса и сигналы управления передаются последовательно.

3. Важным достоинством одношинных СЦВМ является минимальное количество связей между устройствами и их сравнительная простота.

4. СЦВМ изучаемой ЗРС функционирует в режиме реального времени. Это такой режим обработки данных, при котором обеспечивается взаимодействие цифровой вычислительной системы с внешними процессами в темпе, соизмеримом со скоростью протекания этих процессов.

5. В состав машин изучаемого типа могут входить пульты управления, которые позволяют осуществить пуск и останов СЦВМ, запись начального адреса программы, ее пошаговое выполнение при отладке, а также индикацию содержимого ячеек памяти и регистров процессора.

6. Специализированные ЦВМ по сравнению с ЭВМ общего назначения меньше по объему и габаритам, проще по устройству, эксплуатации и программному обеспечению.

Вывод: Специализированные ЦВМ ЗРС - это основная составная часть вычислительной системы, осуществляющей обработку информации и управление элементами зенитной ракетной системы в режиме реального времени.

2. Общие сведения об устройствах СЦВМ: ввода-вывода информации, арифметическо-логическом, запоминающем.

Эти устройства, а также устройство управления являются необходимыми элементами структуры любой ЭВМ, в том числе и специализированной.