电子数据处理机

1952年,第一台大型计算机系统IBM 701宣布建造完成,它采用威廉管随机存取作为主存储器,容量为1024比特。这台机器被称为“电子数据处理机”,此后,“电子数据处理”(EDP)被电子计算机产业界用来指称计算机或计算机系统处理，也就是说用作计算机或计算机系统处理的机器被称为电子数据处理机。

电子数据处理机的特点长期以来,人们从事数据处理都是手工操作,或者运用一些简单的工具如算盘、手摇或电动计算机等。在一些专业统计部门,也有使用机械式的分类机、制表机等。在我国铁路局的统计工厂中,过去都是使用手工进行货票整理、划号、穿核卡片和编表,然后用机械式的分类机、制表机对卡片进行分类和制表。由于货运量大,报表种类多,并有一定的时间限制,因而使统计工作成为繁琐、重复而又紧张的劳动。现在铁路上采用了电子数据处理机,编制了货运统计程序,进行了货运统计,逐步代替了人的紧张劳动。又如每天18点的报表,制订运输计划等工作都开始应用电子计算机来进行,愈来愈多地显示出数据处理机的生命力。

由于数据处理与数值计算有质的区别,因而数据处理机有不同于通用数字计算机的特点。

第一,数据处理的原始数据量大,则数据处理机必须有够的存储容量来容纳这些数据,也就是说要有足够大的内存和足够多数量的外存储设备,即磁鼓、磁带和磁盘的台数要多。

第二,数据处理机是采用十进制运算的,为什么不采用二进制呢?因为十进制的数据送入机器后,若采用二进制则必须进行十化二及二化十的转换工作,但在转换过程中要损失精度,并且占用转换的机器时间。另一方面就是数据处理的计算方法上没有大量的迭代计算,不必按通用机的方式转换,而是直接按原始数据加工就可以了。

第三,由于数据输入输出量大,必须有足够宽的渠道来保证信息流动畅通无阻,所以要设置灵活的输入输出通道和多台输入输出设备。

在输入输出设备中,目前除采用纸带和灵活的易于检査修改的卡片输入输出设备外,还采用终端设备键盘输入,至于输出可采用多台宽行打印机。

由于数据的来源同主机的距离有远有近,近则几十公里,远则上千公里。处理的结果也可能传送到更远的地方去,因此数据处理机要配有通信控制器和相当数量的终端设备。主机与终端设备之间是可以通过数传机、载波机及通讯电缆等设备相连接。

第四,由于数据处理的对象是可变字长的字符行,因而数据处理机的中央处理机的特点是能对可变字长字符进行逻辑的和算术的运算。它不是着眼于二进制并行运算的速度,而是强调对字符的处理能力,通常对字符行采用串行处理方式；更不着眼于提高单条指令的运算速度,而是着重提高指令的功能,重点放在设计高效率的指令。这种单条指令的功能相当于通用数字机上几条指令的功能或一个子程序的功能,这样从整体上看仍然提高了机器综合处理的速度。基于上述理由,在数据处理机中可变字长算术和逻辑操作多采用二地址指令。

第五,从程序语言来看,在通用数字计算机上多使用ALGOL语言及 FORTRAN语言,而在数据处理机上,由于处理方法及被处理对象不同所以多采用 COBOL语言,这种语言是一种通用商业语言( Common Business oriented Language)。在 COBOL程序中把数据组织成文件,而文件由若干记录组成,每个记录又由若干数据项组成,数据项由字符行组成,在本机系统中字符是最基本的单位。上述的项、记录、文件等名词则是数据的结构,在数据处理系统中,原始数据必须按一定的形式来加以组织,这种组织形式就叫数据结构。数据按数据结构来组织就是为了便于存储、提取、更新和检索。

近年来由于数据管理技术上的进一步发展,提出数据库的概念。所谓数据库即是有关某方面的所有文件的也是数据处理机在解决某一类问题时所可能使用到的数据的全体。用户需要的可以随时调用,而不必重新输入已有的资料和程序。免去重编程序工作。对数据库中的数据进行组织和管理的软件称为数据库管理系统。数据库信息存放于穿孔卡片、纸带或磁带、磁鼓及磁盘之中。这种技术就是建立永久性的数据文件,备有一套对于文件进行检查、校正、删改及更新的措施,并可灵活地对文件进行查询和加工制表,目前广泛用于计划统计、企业管理及图书情报检索等部门。1

电子数据处理机的标准插件门电路插件板它有6种类型：即M1、M2、M3、M4、M5、M6。

M1：此板上有15个与非门。

为了逻辑上的需要,与非门的输入端,分为1个输入,2个输入,3个输入,4个输入及5个输入端的类型,其符号如右图所示。

这些符号所表示的意义如下：

1、靠方框图上下的数字码是集成电路片子的管脚引线号。

2、靠方框图外层的字母及数字角注是标准插件板插头编号

a9表示插件板A面第9个插头。

b1表示插件板B面第1个插头。

91表示插件板上观测孔的编号。

b1端线上有数字3、4、5、6表示管脚3、4、5、6号引线并联同b1线焊接在一起,两个数字号的表示两引线并在一起同板子上线号焊在一起。

M2：一块板上是由8组与或非门及四个反相器组成现将其中的每一组与或非门的逻辑框图展示出，如右图所示。

M3：是4331的与或非门,每块板上共五组。

所谓4331是指各个扩展器及单与非门的输入端数如右图所示。图中是三组或扩展器及一个单与非门组成。代号4331的读法是由右往左读。图中与非门同扩展器联线上的数字表示实际线路的端子号。这种图不是逻辑符号图,切勿同与扩展器逻辑符号相混淆。

M4：有6组2222与或非门。

M5：有1223,334,332及33各一组；32两组。

M6：有与非门19个。

反相器插件板反相器插件板有三种,即F型,J型和G型板

F：有28个反相器。

J：有19个反相器,它不仅能做反相器用,还能够做终端匹配接收门用,如右图所示。

图中左边的形式是终端用的线路,平时代码线上无信号时，A点为3.5伏左右,所以P点经常是低电位,表明代码总线上无输入信号。如果当作反相器用,则可将两个电阻去掉就可以了。

G：是始端匹配门,它分G1及G2两种,G1是一个输入端,G2是两个输入端,如右图a所示。若将电阻去掉并将去掉电阻的两端用短路线联上就成为反相器。

G1及G2板上都有19匹配门,它同J板是联合使用，右图b就是代码传输上具体使用方式。

当代码线左端无传输信号时，则右端A点为3.5伏电位,使得P点为低的电位,封锁了此接收门。

当代码线上G1左端有正电位的传输信号时,在代码线上得到负脉冲形式的传输信号,由于有负脉冲则A点电位将有新的变化,此时A的电位是低的电位,故J的P点得到正脉冲,表明代码线有信号传送过来。

在代码线上传送的信号有电位和脉冲两种形式。

电位信号高的3.5伏低的为0.3伏;脉冲宽度为210毫微秒。

功率门Z1、Z2、Z3及Z4以单门为多，也有双门线路，它的功用主要是扇出系数大，在机器中作为驱动指示灯及地址译码等用途。

触发器插件它有C1~C6类型的六种板子。

C1：它和触发器原理是一样的，为了线路功能的扩大，所以在它的输入端增加了一组222的扩展器，并在输出端加一级反相器，如右图所示C1的实用路线的符号。

这种线路特点是有清0用的置0端,但无专用的置1端,因此在使用时要注意这一点,(运控的节拍脉冲P的产生线路中将遇到这个问题)每一块上有3组D触发器,还附有3个与非门。

C1—Z：这种板和C1一样,只是反相器F8及F15改用功率门,功率门是用功率管的与非门组成。

C2：这种触发器是R-S型的,它用于单边接收信息用。

C5和C6同此图相差不多,只是用单门和双门之别。

C3：由2个D触发器组成2位快速计数器,同时也兼寄存器。

C4：它有置0专用端和置1专用端。

译码器此处介绍的是操作译码器,也就是根据指令操作码给出的数字,通过此译码器而译出运算操作的控制电位信号来。因为操作码是由6位组成的,根据译码原理得知：译码器有6个输入端时，则译码器一定是有64条输出线。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所