Суммирование аналоговых величин в АВМ осуществляется путем суммирования про­порциональных аналоговым напряжениям аналоговых токов, которые формируются с помощью резисторов. Схема блока суммирования представлена на рис. 4.5. Рис. 4.5. Общая схема блока суммирования

Пусть неинвертирующий вход ОУ заземлен, т. е. его потенциал равен нулю (рис. 4.6). При этом ; . Схема осуществляет алгебраическое суммирование входных напряжений с инвертированием знака результата.

В блоках интегрирования (интеграторах) используется способность емкости формировать напряжение на своих обкладках, пропорциональное интегралу тока через конденсатор по времени. На рис. 4.10 показана схема интегратора, который выполняет операцию интегрирования суммы взвешенных входных напряжений. Рис. 4.10. Схема блока интегрирования

Блок дифференцирования (дифференциатор) формирует производную от входной величины по времени. Схема блока дифференцирования представлена на рис. 4.13. Рис. 4.13. Схема блока дифференцирования

Блок умножения (БУ) предназначен для перемножения двух или большего числа аналоговых величин. Он находит широкое применение не только в АВМ, но и в системах автоматического регулирования, радиоаппаратуре, при создании перестраиваемых фильтров, в измерительных приборах. Широкому применению БУ способствует возможность их создания в интегральном исполнении.

Операция деления может быть реализована или с помощью схем логарифмирования, или с использованием блоков умножения в цепи отрицательной обратной связи ОУ (рис. 4.15).

Отличительная особенность АВМ — аналоговая или непрерывная форма представления информации, переменных, использование аналоговых величин.

Структурные АВМ представляют совокупность вычислительных и вспомогательных блоков. В зависимости от числа блоков различают малые (до 20 блоков), средние и большие (свыше 60 блоков) АВМ. Кроме вычислительных блоков АВМ обычно содержит источники питания, наборное поле, устройство управления, измерительную и регистрирующую аппаратуру.

Структурные АВМ представляют собой совокупность жестко не связанных друг с другом вычислительных блоков, что позволяет более эффективно использовать оборудование, но требует кроме обычных подготовительных работ коммутации блоков в соответ­ствии с исходным уравнением. Структурные АВМ нашли наибольшее применение.

Блоки функционального преобразования или функциональные преобразователи (ФП) предназначены для моделирования нелинейных зависимостей функций от одной или большего числа переменных. Входными и выходными переменными ФП являются аналоговые величины, представленные электрическими напряжениями, т. е. при входном напряжении на выходе ФП формируется .

Широкое распространение получили АВМ для решения обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) (дифференциальные анализаторы). Различают АВМ матричные и структурные. Матричные АВМ строятся в соответствии с системой дифференциальных уравнений 1-го порядка вида

Для решения уравнения на структурной АВМ необходимо привести исходное уравнение к виду, удобному для реализации на АВМ. При этом ставится задача определить такой способ коммутации вычислительных блоков, который позволяет создать на базе АВМ математическую модель исходной системы. В основу построения структурной схемы АВМ могут быть положены два возможных способа:

Чтобы обеспечить однозначность решения дифференциальных уравнений, необходимо принимать во внимание начальные условия. обычно в качестве начальных условий используют значения переменных и их производных в начальный момент времени.

После осуществления программирования АВМ, которое заканчивается привязкой схемы моделирования решения задачи к конкретным элементам, операционным усилителям и потенциометрам, следует процесс решения на АВМ. В процессе решения можно выделить несколько основных этапов:

Существуют задачи, для решения которых применение АВМ или ЦВМ отдельно малоэффективно. К таким задачам можно отнести, например, задачу моделирования в реальном масштабе времени описываемых сложными дифференциальными уравнениями динамических систем. Если в решении задачи можно выделить низкочастотные и высокочастотные процессы, то применение только АВМ может привести к большой погрешности времени, а ЦВМ может не обеспечить необходимого Читать далее

Для того чтобы ввести понятие семантического разрыва необходимо вспомнить основные элементы. ЭВМ (вычислительное средство) – это совокупность некоторых элементов, которые составляют единое целое, а архитектура – это концепция этой взаимосвязи. Организация ЭВМ – это конкретные примеры неких архитектурных принципов соединения (организация ЭВМ универсального назначения и т.д.). Что касается ВС, то под архитектурой мы понимаем общую Читать далее

Семантическим разрывом традиционно называется феномен, определяемый как мера различия принципов, лежащих в основе языковых средств вычислительных систем и тех принципов, которые положены в основу аппаратных средств. Что это означает? Когда мы используем языки высокого уровня, у нас есть абстракции: типы данных (встроенные), они бывают разными (знак, целое, массив и т.д.), для каждого типа данных определяются Читать далее

1. Высокая стоимость программных средств, т.к. необходимо держать постановщика задачи, который преобразует то, чем нам требуется управлять в математическую модель. Также требуется еще ряд специалистов, которые эту математическую модель (абстракцию) смогут интерпретировать в терминах и операциях конкретной ВС, требуется программист. 2. Низкая эффективность и надежность программных средств. Глобальные проблемы мы реализуем в рамках побитовых операций, Читать далее

В различных архитектурах типы данных определяются программой, иначе говоря, типы данных определяются кодом операции, что приводит к необходимости использовать разные команды для обработки различных типов данных. Каждый тип данных предусматривает наличие специального подмножества команд.

Основана на двух принципах: 1. Самоопределение данных. Заключается в использовании тега не только для простых типов данных, но и составных (массивы, структуры, объединения).

Объект – это совокупность взаимосвязанных элементов, включающих в себя непосредственно данные (код), а также сведения о состоянии его взаимодействия с другими объектами.

1. Ссылка на объект представляется в виде дескриптора. 2. Сегмент – это независимое адресное пространство. Понятие сегмента вводится из-за того, что у нас есть объект, который состоит из нескольких сегментов: 1-й сегмент – одно адресное пространство, 2-й сегмент – другое адресное пространство, 3-й сегмент содержит ссылки плюс сами данные. Т.е. мы должны ввести понятие сегмента, Читать далее

Защита сегментов производится с помощью мандатов и доступов. Дескриптор является мандатом, который помимо точки входа в таблицу отображения, содержит требуемый доступ к сегменту. В таблице отображения указывается разрешенный доступ к сегменту. В случае их не противоречия друг к другу разрешается обращение к сегменту.

Это родная архитектура всех языков программирования высокого уровня. В курсе теории автоматов обсуждался вопрос о том, что разрешимыми являются 3 типа языков: контекстные, контекстно-свободные и регулярные. Языки произвольные или типа 0 не разрешимы. Не зная наперед какую-то конкретную грамматику языка, вы никогда не сможете определить принадлежность строки языку.

FORTH является стеково-ориентированной системой. В стеке могут находиться объекты, то есть каждую ячейку стека занимает объект, в более сложных случаях указатель на объект. Имеется входной поток, откуда черпаются данные. Входной поток по модели магазинного автомата является входной очередью. Во входном потоке расположены слова (лексемы языка), то есть входной поток является последовательностью слов.

Т – регистр вершины стека данных, N — регистр под вершиной стека,

PS – стек данных, RS – стек адресов возврата, OP – устройство хранения команд.

Рис. 5.5. Древовидная структура словаря

Недостатками система программирования FORTH являются: 1. Наличие только простых типов данных, с которыми работает виртуальная машина; 2. Бесконтекстное употребление слов.