Запись чисел в машине Печать

Вернуться к оглавлению

Запись чисел в машине - изображение чисел и команд в машине - в запоминающем устройстве или арифметико-логическом устройстве - с помощью систем счисления.
record

Простой кнопочный выключатель: нажатие - свет включен, нажатие - свет выключен. Выключатель будет находиться в одном состоянии, пока мы не переведем его в другое.

Установленный в том или ином положении, он будет находиться в нем сколько угодно, как бы запомнив положение, в котором устанавливается.

Символы двоичной системы - 0 и 1 -- можно передавать и записывать с помощью электрического тока. Например, меняя продолжительность его протекания по цепи. Коротко - точка, длиннее - тире, как в азбуке Морзе. Можно менять направление тока: плюс - минус. А можно менять, амплитуду: есть сигнал - единица, нет сигнала нуль. Последний способ надежен, а отсутствие или появление сигнала легко различается в устройствах машины.

Триггеры в вычислительной машине тоже работают по принципу включено - выключено.

Упрощенно - для наглядности - триггер можно представить себе в виде двух электронных ламп, смонтированных в одной колбе. Электрически они соединены так, что если первая лампа включена, то вторая выключена, и наоборот. Одно из таких устойчивых состояний триггера условились считать 1, а другое 0.

Каждый новый электрический импульс, подаваемый на сетки ламп, поочередно то пропускает поток электронов в одной из них, то останавливает его. И в точном соответствии с этим импульсом триггер тотчас меняет свое состояние - показывает то 1 то 0. в любом из двух состояний он может пребывать до тех пор, пока не поступит новый импульс. Так, переходя из одного состояния в другое, или, как говорят, «опрокидываясь», триггер позволяет отмечать импульсы.

Механическое устройство обычно срабатывает за 0,5 секунды, электрическое - выключатель - за 0,035 сек, а «опрокидывание» триггеров происходит с невероятной быстротой - за 0,000001 сек. В этом и заключается один из секретов быстрого счета электронной машины.

Но триггер записывает только 1 и 0, а как же записать в машине все остальные числа? Чтобы триггеры считали, их собирают в цепи счетчики.

На первый взгляд может показаться, что для подсчета больших чисел необходимо огромное количество триггерных ячеек. Уместно вспомнить индийскую легенду о том, как царь Шерам предложил мудрецу Сете самому себе назначить награду за изобретенную им великолепную игру шахматы. Тогда Сета положил перед царем шахматную доску и попросил, чтобы за каждую из ее 64 клеток выдали ему пшеничные зерна, причем за первую клетку одно зерно, за вторую два, за третью - четыре и т. д. То есть за каждую клетку в два раза больше, чем за предыдущую.

Вначале желание мудреца показалось очень скромным. Однако Сета награды своей так и не получил. Математики царя Шерама подсчитали, что количество зерен на всех клетках выражается не поддающимся воображению гигантским числом: восемнадцать квинтильонов четыреста сорок шесть квадрильонов семьсот сорок четыре триллиона семьдесят три биллиона семьсот девять миллионов пятьсот пятьдесят одна тысяча шестьсот пятнадцать.

Зерно занимало бы два амбара длиной от Земли до Солнца. А ведь изобретатель шахмат сумел получить это гигантское число только с помощью 64 клеток.

И в разобранных нами примерах записи чисел в компьютере цепочка всего из 64 триггеров способна уже пересчитывать огромное «шахматное» число 264.

Хотя регистры в современного компьютера тоже состоят из последовательно или параллельно соединенных элементов - триггерных схем,- сделаны они по-другому. Теперь в ЭВМ ламп нет. Всюду работают микроустройства, собранные в линейки и матрицы. Микроустройства более компактны. Так, в зависимости от назначения в линейке может быть от ста до тысячи и более элементов, а в матрице - от 10 тысяч до полумиллиона. А работают эти элементы со скоростью 106 - 107 переключений в секунду.


Вернуться к оглавлению