книги из ГПНТБ / Плиско В.А. Электронные машины в военном деле

Mvm nt

В. А. ПЛИСКО

ЭЛЕКТРОННЫЕ

МАШИНЫ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ СОЮЗА ССР

МОСКВА— I960

ний кибернетики в области техники принято называть техни­ ческой кибернетикой. Пользуясь ее выводами, на основе

электронных машин ученые и инженеры разрабатывают раз­ личные системы автоматического управления. Эти системы в своей работе, помимо обеспечения высокой скорости и точ­

ности, способны учитывать изменения внешних условий, за­ поминать свои действия, вырабатывать наилучший способ действий при данной обстановке. Все это важно для совре­

менной техники вообще и военной техники в особенности. Обзор иностранной литературы, о которой упоминается

вброшюре, свидетельствует о том, что электронные вычис­ лительные машины начинают применяться в военном деле

вследующих основных направлениях:

а) при военно-научных исследованиях; б) при испытаниях систем вооружения;

в) в образцах вооружения;

г) в учебно-тренировочной аппаратуре;

д) для быстрого и точного решения нескольких вариан­ тов конкретной боевой задачи (например, наведения своих средств на воздушные, морские или наземные цели против­ ника. расчета плана снабжения войск и др.).

Электронные машины, называемые универсальными,

применяются для расчетов при проектировании новых си­

стем вооружения. Они позволяют в короткий срок и с высо­ кой точностью рассчитать большое количество вариантов искомой системы и выбрать наилучший из них. Высокая скорость и точность решения математических задач на ЭВМ позволяет широко использовать их для частичной замены непосредственных (или, как говорят, натурных) испытаний объектов вооружения (ракет, самолетов и т. д.) моделирова­ нием их в лабораторных условиях '. Моделирование заклю­ чается в том, что математические выражения, лежащие в основе принципа действия конкретных систем вооружения,

решаются на ЭВМ. Исходные данные этих выражений выби­ раются такими, чтобы учесть все возможные случаи практи­ ческого применения исследуемой системы вооружения.

В результате ускоряется и удешевляется проведение во­ енно-научных исследований, а также испытаний опытных об­

разцов различных систем вооружения.

В образцах вооружения электронные машины могут ис­ пользоваться в качестве счетно-решающих приборов в систе­ мах автоматического управления различными видами боевой

1 Журнал «Proceedings of the IEE>, Ke 9, 1956.

4

техники. Такие машины называются управляющими. Они

имеют возможность учитывать изменения-внешних условий, запоминать производимые действия и вырабатывать наилуч­

ший способ действий при данной обстановке. Это позволяет

создавать высокоэффективные виды оружия.

На основе техники электронных машин разрабатываются установки, предназначаемые для решения оперативно-такти­ ческих вопросов. В литературе такие машины иногда назы­ вают штабными. Они должны облегчить командиру подго­

товку и выработку решения по конкретному виду боевой операции.

Универсальные и управляющие машины предназначены для облегчения умственного труда человека в процессе вы­ числений и управления тем или иным агрегатом. Штабные же машины призваны помочь человеку в решении более сложного круга вопросов его умственной деятельности.

Из краткого перечисления функций основных типов элек­ тронных машин, разрабатывающихся для использования в военном деле, видно, что они способны автоматически про­ изводить расчеты, управлять оружием, «думать» над реше­ нием оперативно-тактических задач.

Вкоротком рассмотрении невозможно достаточно полно осветить все вопросы, касающиеся применения электронных машин в военном деле, тем более что каждый день откры­

вает новые перспективы их внедрения в военную технику.

Всвязи с новизной устройств, используемых в рассматри­

ваемых системах, сбзору последних предшествует краткое

изложение простейших основ техники электронных вычисли­

тельных машин.

Основное внимание уделяется разбору вопросов, поясня­ ющих возможности электронных машин в управлении боевой техникой и решении простейших оперативных задач.

ЭЛЕКТРОННЫЕ МАШИНЫ СЧИТАЮТ

Любой автомат в процессе своей работы в той или иной степени воспроизводит действия человека при выполнении им подобной операции.

Между современными автоматами и породившими их приемами труда лежит длительный период развития, кото­ рый характеризуется применением большого количества про­ межуточных инструментов. Эта общая черта развития тех­ ники присуща и вычислительной технике. Здесь между про­ стейшими приспособлениями для счета и электронными

5

вычислительными автоматами были созданы такие приборы, как счеты, логарифмическая линейка, арифмометр, электро­

механические счетные полуавтоматы и автоматы и др. Однако во всех приборах и машинах сохранился общий

принцип счета. Любое вычисление расчленяется на операции с двумя числами. Эти числа фиксируются (запоминаются) в

устройствах прибора. Перед началом вычислений исходные числа вводятся в прибор (откладываются на счетах, устанав­ ливаются на шкале линейки или арифмометра и т. д.), по­ сле чего производится заданное арифметическое действие.

Подобно тому как различные системы письменности опре­ деляются соответствующей азбукой, правила изображения чисел основываются на системах счисления.

Общепринятой системой записи чисел является десятич­ ная позиционная система счисления. Любое число в ней за­ писывается с помощью десяти цифр (от нуля до девяти).

Значение каждой цифры зависит от ее положения (позиции)

в ряду цифр, изображающих число. Порядковые номера цифр, считая справа налево, называются разрядами. Чем старше разряд, тем выше значимость цифры данного раз­ ряда (разряды единиц, десятков, сотен и т. д.).

В соответствии с изложенным числом семьсот пятьдесят

три, например, может быть записано в десятичной системе счисления так:

753 = 3 X 10° + 5Х 10*4-7 X 103.

Здесь число 10 называется основанием системы. Оно пока­ зывает, с помощью какого количества цифр может быть

изображено любое число в данной системе и во сколько раз значение цифры данного разряда меньше значения цифры следующего разряда и больше значения цифры предыдущего разряда.

Для фиксирования всех цифр системы счетный элемент вычислительного прибора, использующего десятичную си­ стему счисления, должен иметь десять устойчивых состояний. Поэтому счеты имеют в каждом разряде десять костей, счет­ ное колесо арифмометра при своем вращении может уста­ навливаться в одно из десяти положений и так далее. Чем больше количество разрядов имеется в приборе, тем точнее может быть изображено число в нем, тем выше точность вычислений.

При сложении, например, на арифмометре к цифрам пер­ вого числа в каждом разряде прибавляются цифры второго числа соответствующего разряда. Если в сумме получается

6

для данного разряда число десять, то в нем фиксируется

нуль, а колесо арифмометра, соответствующее следующему

разряду, дополнительно поворачивается на угол, соответст­ вующий единице в этом разряде. Происходит так называе­

мый перенос в старший разряд.

Скорость вычислений определяется скоростью перехода

счетного элемента из одного устойчивого состояния в другое. Наиболее высокая скорость изменения состояний может быть достигнута применением схем на электронных лампах или полупроводниковых приборах. Состояние подобных схем

часто' характеризуется величиной напряжения на выходе схемы, которая может изменяться от нулевого значения до максимальной величины в течение миллионных долей се­ кунды.

При построении счетных элементов на электронных схе­ мах возникает вопрос, какую систему счисления целесооб­ разнее применить.

Для записи чисел в общем случае может быть приме­ нена система счисления с любым основанием. Поскольку в электронных схемах наиболее просто реализовать два устой­ чивых состояния (например, наличие или отсутствиеэлек­

трического сигнала на выходе), то в электронных вычисли­ тельных машинах чаше всего используется двоичная система счисления. Основанием в ней является число два, изобража­ емое как 10 (один, нуль). С помощью этих двух цифр мо­ жет быть записано любое число.

Последовательность целых чисел в двоичной системе изо­ бражается по аналогии с приведенной выше формой записи десятичных чисел:

нуль — 0; один — 1; два — 10 = 0 Х2° + 1 X 21 = 2; три — ц = 1 X2°+l Х2г = 3; четыре—100 = 0 X 2° + 0 X 21-]-

в каких нет. Показатель степени равен порядковому номеру разряда без единицы.

7

При сложении двоичных чисел «нуль» и «единица» полу­ чается «единица», а «единица» и «единица» дает «нуль» в данном разряде и «единицу» переноса в старший разряд.

Электронные схемы, имеющие два устойчивых состояния (например, «закрыто» — наличие сигнала на выходе и «от­ крыто'»— отсутствие сигнала), часто называют триггерами.

Одно из указанных состояний триггера (например, «за­ крыто») принимается за единицу, а второе («открыто») — за

нуль.

Любое число при вводе в машину представляется кодом, в котором, например, наличие сигнала означает «1», отсут­ ствие — «О».

Перевод чисел из обычной десятичной системы в двоич­ ную при вводе в машину и обратный перевод при выводе результатов вычислений производится посредством специ­

альных устройств. После ввода в машину сигналов, с по­ мощью которых изображаются двоичные числа, начинается работа машины на счет.

Рис. 1. Схема сумматора электронной цифровой машины (ЭЦМ)

На рис. 1 представлена простейшая схема сумматора

электронной машины. Прямоугольниками здесь изображены триггеры, окружностями — неоновые лампы, цифрами «1» и

«О» — соответственно цепи установки триггера в положение

«единица» и «нуль», пунктирными линиями — цепи передачи сигнала переноса из младших разрядов в старшие. Каждый триггер работает подобно электрической настольной лампе, имеющей кнопочный выключатель с нефиксированным поло­

жением. Пусть при включении штепселя лампы в розетку лампа загорается. При нажатии выключателя лампа гаснет.

8