Электр сымдармен басқару тақтасы

Кіріспе

Электрлік жамаушы сымдарды пайдаланатын басқару панелі

Плагин тақтасы немесе басқару панелі (қолданылатын термин қолдану саласына байланысты) – электрлік тізбекті толықтыру үшін жамаушы сымдарды қосуға болатын ұялар немесе розеткалардың (көбінесе хабтар деп аталады) жиынтығы. Басқару панельдері кейде бірлік тіркеу құралдарының, шифрлау машиналарының және алғашқы компьютерлердің жұмысын бағыттап, басқару үшін қолданылады. Ұялардың жиынтығы көбінесе машинаға салынатын және контактілер жиынтығына басылатын жазық, ауыстырылатын панельде орналасады. Бұл машинаны әртүрлі қолданыстар арасында жылдам ауыстыруға мүмкіндік береді. Машинадағы контактілер машинаны құрайтын түрлі құрылғыларға – релелерге, сандарға, әрбір карта оқу бағанынан кіріс, карта тесу бағанына немесе принтер орнына шығыс сияқты – тікелей сымдар арқылы қосылады. Плагин тақтасындағы сымдар осы құрылғыларды белгілі бір функцияны орындау үшін, мысалы, карталарды оқып, бағандар тобындағы сандарды қосу үшін байланыстырады. Қазіргі замандағы салыстыру – бұл бағдарламаланатын қақпалар массиві (FPGA), онда плагин тақтасы FPGA-дағы сым қабатының қызметін атқарады.

Жазу құрылғысының басқару панельдерін электрмен жабдықтау

Бірлік жазба жабдығы әдетте арнайы тапсырмаға арналып, алмалы-салмалы басқару панелі арқылы конфигурацияланған. Бірлік жазба машинасының әртүрлі компоненттерінің электрлік қосылыстары панельде ұсынылған, ал олардың арасындағы қосылыстар сымдармен анықталды, панель машинаға енгізілгенде және орнына бекітілгенде нақты қосылыстар жасалды. Бәлкім, ең жақын қазіргі заманғы аналог – бағдарламаланатын қақпалар массиві, онда логикалық компоненттердің белгіленген саны қолжеткілі және олардың өзара байланысы пайдаланушымен анықталады. Бірлік жазба басқару панелін орнату үшін машинаның компоненттері мен олардың уақыт шектеулері туралы білім қажет болды. Көптеген бірлік жазба машиналарының компоненттері айналатын білікпен синхрондалған. Бір айналу – бір машина циклі, оның ішінде перфокарталар бір станциядан екіншісіне жылжып, сызық басылуы мүмкін, сома басылуы мүмкін және т.б. Циклдар перфокартадағы қатарлардың оқу немесе перфорациялау станциясының астында пайда болатын уақытына сәйкес нүктелерге бөлінді. Көптеген машиналарда карталар төменге қарай 9 шетімен (төменгі шетімен) берілді. Осылайша, карта циклының бірінші нүктесі 9 уақыт, екіншісі 8 уақыт, және т.б. 0 уақыт болады. 9 мен 0 аралығындағы уақыттар цифрлар деп аталды. Одан кейін 11 және 12 уақыт белдеулері келеді. Оқу станциясында әр бағанаға бір-бірден 80 пружиналы сым щеткасы басылған (щеткасыз жасалған 407 оқу станциясы картаны тұрақтандырып, картаны бірнеше рет оқи алады, әр жолы 80 пружиналы сым станциясы шығарған импульстерді шығарады). Егер тесік щетканың астынан өтіп кетсе, щетка картаның астындағы өткізгіш бетке жанасып, электр қуаты көзіне қосылып, электр импульсі – IBM терминологиясында импульс – тудырады. Әр щетка басқару панеліндегі жеке хабқа қосылған, одан қажет болған жағдайда басқа хабқа қосылуы мүмкін. Импульстің сымға әсері циклдің қай кезеңінде пайда болғанына байланысты, бұл уақыт бөлісінің қарапайым түрі. Осылайша, 26-бағандағы магнитке қосылған сымда 7 уақыт бойы пайда болған импульс 26-бағанның 7-қатарында тесік жасап, ал 4 уақыт бойы пайда болған импульс 26-бағанда 4-ті тесіп шығарады. Осылайша уақытталған импульстер көбінесе щеткалардың астынан өткен кезде карталардағы тесіктерді анықтайтын оқу щеткаларынан келеді, бірақ мұндай импульстер басқа тізбектерден, мысалы, есептегіштердің шығыстарынан да шығарылады. Алфа-цифрлық басып шығару үшін аймақтық және цифрлық импульстердің екеуі де қажет болды. Олар бір сым арқылы жіберіліп, циклдегі уақытына байланысты релелік тізбектер арқылы бөлінеді. Әр машина түрінің басқару панелі логикалық түрде орналастырылған шығу (output) және кіру (input) хабтарын ұсынды. Көптеген жағдайларда екі немесе одан да көп көршілес ортақ хабтар қосылған, бұл бір шығу немесе кіруге бірден көп сымдарды қосуға мүмкіндік береді. Кейбір хабтар топтары сымдармен біріктірілген, бірақ ішкі тізбектерге қосылмаған. Бұл магистральдық хабтар қажет болған жағдайда бірнеше сымдарды қосу үшін пайдаланылуы мүмкін. Сондай-ақ, басқару панелі үстінде үш немесе төрт сымды біріктіретін сымды бөлу деп аталатын кішкентай жалғау блоктары болды. Бірнешесі IBM 402 панелінің суретінде көрінеді. Бірлік жазба машинасының компоненттерінің мүмкіндіктері мен күрделілігі 20 ғасырдың бірінші жартысында дамыды және көбінесе белгілі бір машина түрінің қажеттіліктеріне сәйкес болды. Келесі хабтар топтамалары IBM машиналарына тән болды: оқу щеткалары, 80 шығу хабтары, әр карта бағанына бір. Кестелеу машинасы екі-үш оқу станциясына ие болуы мүмкін, әрқайсысы 80 хабтан тұрады. Қайта жаңғырту пунктісінде тексеру үшін перфорациялау станциясынан кейін қосымша оқу станциясы болуы мүмкін. Перфорациялау магниттері Карталарды перфорациялайтын машиналар, мысалы, қайта жаңғырту перфорациясы, әр карта бағанына арналған хаб кірулеріне ие болды. Осы кірулердің бірі электромагнитті іске қосып, осы бағананың орнында тесік жасады. Басып шығару кірулері, әр басып шығару орны үшін бір хаб. Бұл кірулерге түсетін импульстер басып шығару штангаларының немесе дөңгелектерінің қозғалысын бақылап, басып шығару балғаларының астына дұрыс типті элементті орналастырады. 407-де әр басып шығару дөңгелегінен шығулар болды, содан кейін есептеулерді қосу немесе алу үшін есептегіштерге берілуі мүмкін. Бұл жиынтық әрқашан басылғанмен сәйкес келетінін қамтамасыз етті. Есептегіш кірулері. IBM кестелеу машинасы, мысалы 402 немесе 407 сериясы, әр түрлі өлшемдерде бірнеше есептегіштерге ие болды. (Мысалы, IBM 402/403 төрт жиынтығы 2, 4, 6 және 8 цифрлы есептегіштерге ие болды, 2A, 2B, 2C, 2D, 4A, 4B және т.б. деп белгіленген). Әр есептегіштің екі есептегіш басқару кіруі болды, қосу (плюс) немесе алу (минус) белгілеуге арналған. Егер екеуі де импульс алмаса, операция орындалмайды. Егер қосу командасы берілсе, бағанадан есептегіш кіру хабына жіберілген цифрлық импульс есептегіш дөңгелегінің айналуын бастайды. Ол нөл уақытында автоматты түрде тоқтайды. Осылайша, 8 уақытта импульс дөңгелекті 8 қадамға жылжытып, осы есептегіш позициясына 8 мәнін қосады. Топ ішіндегі көшірулер автоматты түрде орындалады. Көшіру кіру және көшіру шығу хабтары есептегіштерді біріктіруге мүмкіндік береді, соның арқасында ұзақ сандарды жинақтауға болады. Алу әлдеқайда күрделі және тоғыздық толықтыру арифметикасын пайдаланды. Есептегіш жиынтық шығулары. Есептегіштің жиынтық кіру хабы осы есептегіштің жиынтық импульстерді шығаруына себеп болды, оларды басып шығару позицияларына жіберуге болады. Жиынтық басылғаннан кейін есептегіш қайта орнатылды. Арнайы тізбектер теріс мәндерді тоғыздық толықтырулар түрінде емес, дұрыс басып шығаруға мүмкіндік берді, және теріс санның қасына тиіс символ ("cr" немесе " ") басып шығаруға арналған арнайы шығу қарастырылды. Салыстыру. Қарапайым салыстыру тізбектері екі кіруі және импульстер кірулерге әртүрлі уақытта келгенде импульс шығаратын бір шығуы болды. Кейбір машиналар, мысалы, колляторлар, егер олар тең болмаса, қай сан үлкен екенін анықтай алады. Кестелеу машинасы бір-бірінен кейін келетін карталардағы шот нөмірін салыстырып, жаңа шот нөмірі пайда болғанда жиынтықты басып шығаруы мүмкін. Салыстыру функциясы үшін IBM қазіргі кезде XOR қақпасы деп аталатын нәрсені қарсы электромагниттерді пайдаланып жүзеге асырды. Егер ешқайсысы да электромагниттік қуаттанбаса немесе екі электромагнит те бір уақытта электромагниттік қуаттанса, релелік якорь қозғалмайды. Тек бір электромагнит электромагниттік қуаттанса, якорь қозғалып, екі жағына орналастырылған екі контактіге тиеді. Екі контакті ішкі жағынан бір-бірімен байланыстырылған және тең емес салыстыруды көрсететін шығу хабына қосылған. Бөлістіргіштер шығу импульсін кірістер арасында кері тізбек жасамай, бірнеше кіріске жіберуге мүмкіндік берді. Эмиттерлер – циклдегі белгіленген уақытта импульс автоматты түрде тудыратын 12 шығу хабының жиынтығы. Он екі шығу хабы карта циклімен бірге айналатын айналмалы қосқыштардағы контактілерге қосылған. Осылайша, эмиттерден 6 шығуын перфорациялау магниттеріне қосу 6-ны осы позицияда перфорациялайды. Эмиттерлерді әдеттегі тұрақты мәнді, мысалы, күнді әр картаға қою үшін пайдалануға болады. Алфа-цифрлық тұрақты деректер цифрлық және аймақтық импульстерді ұқыпты үйлестіру арқылы жасалуы мүмкін. Кейінгі машиналар, мысалы, 407 тек бір сымды пайдалануға болатын толық алфа-цифрлық эмиттерлерге де ие болды. Селекторлар импульсті ортақ кіруден екі шығудың біріне бағыттайды, релелік магнит электромагниттік қуаттанған-қуаттанбағандығына байланысты. Селектордың "құбылуы" релесі қалай электромагниттік қуаттанғанына байланысты түрлі типтегі селекторлар қолданылды. Ең қарапайым жағдайда, дереу (I) кірулерінде магнит импульс алынғанда электромагниттік қуаттанады және циклдің соңына дейін ұсталады. Баптау селекторлары деп аталатын күрделірек селекторлар D кіру хабына ие болды, ол келесі машина циклінде селектор магнитінің электромагниттік қуаттануын тудырды, ал X кіру хабы да кешіктірді, бірақ тек 11 немесе 12 импульсымен ғана іске қосылды. Бір циклдық кешігу қажет болды, өйткені көп жағдайларда импульс анықталған кезде осы циклде сенімді түрде әрекет ету үшін кеш болды. Коселекторлар тек i...

Unit record equipment was typically configured for a specific task using a removable control panel. The electrical connections of the various components in the unit record machine were presented on the panel, and connections between them were determined by the wiring, with the actual connections made when the panel was inserted into the machine and locked in place. Perhaps the closest modern analog is the field programmable gate array, where a fixed number of logic components are made available and their interconnection wiring is determined by the user. Wiring a unit record control panel required knowledge of the machine's components and their timing constraints. The components of most unit record machines were synchronized to a rotating shaft. One rotation represented a single machine cycle, during which punched cards would advance from one station to the next, a line might be printed, a total might be printed and so on. The cycles were divided into points according to when the rows on a punched card would appear under a read or punch station. On most machines, cards were fed face down, 9 edge (bottom edge) first. Thus the first point in a card cycle would 9 time, the second 8 time and so on to 0 time. The times from 9 to 0 were known as digits. These would be followed by 11 time and 12 time, also known as zones. In a read station, a set of 80 spring wire brushes pressed against the card, one for each column (the 407 read station, constructed without brushes, held the card stationary and could read a card multiple times, each time generating the same impulses as would be generated by an 80 spring wire station). When a hole passed under the brush, the brush would make contact with a conductive surface beneath the card that was connected to an electrical power source and an electrical pulse, an impulse in IBM terminology, would be generated. Each brush was connected to an individual hub on the control panel, from which it could be wired to another hub, as needed. The action caused by an impulse on a wire depended on when in the cycle it occurred, a simple form of time division multiplexing. Thus an impulse that occurred during 7 time on a wire connected to the column 26 punch magnet would punch a hole in row 7 of column 26. An impulse on the same wire that occurred at 4 time would punch a 4 in column 26. Impulses timed in this way often came from read brushes that detected holes punched in cards as they passed under the brushes, but such pulses were also emitted by other circuits, such as counter outputs. Zone impulses and digit impulses were both needed for alphanumeric printing. They could both be sent on a single wire, then separated out by relay circuits based on the time within a cycle. The control panel for each machine type presented exit (output) and entry (input) hubs in logical arrangements. In many places, two or more adjacent common hubs, would be connected, allowing more than one wire to be connected to that exit or entry. A few groups of hubs were wired together but not connected to any internal circuits. These bus hubs could be used to connect multiple wires when needed. Small connector blocks called wire splits were also available to join three or four wires together, above the control panel. Several are visible in the photo of an IBM 402 panel. The capabilities and sophistication of unit record machine components evolved over the first half of the 20th century and were often specific to the needs of a particular machine type. The following hub groupings were typical of later IBM machines:

Read brushes, 80 exit hubs, one for each card column. A tabulating machine might have two or three read stations, each with its own set of 80 hubs. A reproducing punch might have an additional read station after the punch station for verification. Punch magnets Machines that could punch cards, such as a reproducing punch, had hub entries for each card column. An impulse to one of those entries triggered the electromagnet that initiated the punching of a hole at that column position. Print entries, one hub for each print position. Impulses to these entries controlled the motion of print bars or wheels to place the correct type element under the print hammers. The 407 also had exits from each print wheel that could then feed the counters for addition or subtraction. This insured that totals always matched what was printed. Counter entries. An IBM tabulating machine, such as the 402 or 407 series would have several counters available in different sizes. (For example, the IBM 402/403 had four sets each of 2, 4, 6 and 8 digit counters, labeled 2A, 2B, 2C, 2D, 4A, 4B etc.) Each counter had two counter control entries to specify either addition (plus) or subtraction (minus). If neither were pulsed, no operation was performed. If addition was commanded, a digit impulse wired from a column to a counter entry hub started the counter wheel turning. It stopped automatically at zero time. Thus a pulse at 8 time caused the wheel to advance 8 steps, adding the value 8 to that counter position. Carries within a group were performed automatically. Carry in and carry out hubs allowed counters to be coupled, permitting longer numbers to be accumulated. Subtraction was more complicated and used nines complement arithmetic. Counter total exits. A counter's Total entry hub caused that counter to emit total pulses which could be wired to print positions. After a total was printed, the counter was reset. Special circuits allowed negative values to be printed correctly, not as nines complements, and a special exit was provided to allow an appropriate symbol ("cr" or " ") to be printed next to the number when it was negative. Comparing. Simple comparing circuits had two entries and one exit that emitted a pulse whenever pulses arrived at the entries at different times. Some machines, e. g. collators, could detect which number was higher if they were not equal. A tabulating machine might compare the account number on successive cards and print a total when a new account number appeared. For the compare function, IBM implemented what would now be called a XOR gate using opposing electromagnets. If neither magnet was energized or both magnets were energized at the same time, the relay armature would not move. If only one magnet was energized, the armature would move and touch one of two contacts placed on either side. The two contacts were wired together internally and connected to an exit hub that indicated an unequal comparison. Distributors allowed an output pulse to be wired to more than one input without creating a back circuit between the inputs. Emitters were sets of 12 exit hubs that automatically generated a pulse at each specified time in the card cycle. The twelve exit hubs were wired to contacts on a rotary switch that turned with the card cycle. Thus wiring the 6 exit from an emitter to a punch magnet entry would cause a 6 to be punched at that position. Emitters might be used to put a numeric constant value, say a date, on every card. Alphanumeric constant data could be created by carefully combining digit and zone pulses. Later machines, such as the 407 also had a complete set of alphanumeric emitters that only required one wire to use. Selectors directed a pulse from a common entry to either of two outputs, depending on whether a relay magnet was energized. Many types of selectors were employed that differed in how the "pickup" relay was energized. In the simplest case, immediate (I) entries, the magnet was energized when a pulse was received and held for the remainder of the cycle. More complex selectors, called pilot selectors, had a D entry hub that caused the selector magnet to pick up on the next machine cycle, and X entry hub that also delayed but was only triggered by an 11 or 12 pulse. The one cycle delay was needed because in most cases, by the time a pulse was detected it was too late to reliably take action in that cycle. Co selectors had only an immediate input, but five sets of contacts and were typically triggered by a pilot selector's coupling exit, hence the names. Digit selectors were similar to emitters, with one exit hub for each cycle point, but they also had an entry hub that was switched to the successive exit hubs as the cycle progressed. A digit selector could be converted to a digit emitter by wiring its entry hub to a constant source of cycle pulses. But it could also be fed other signals and used to detect a particular digit. Wiring a first read brush to a digit selector's entry and connecting, say, its 4 exit to a pilot selector's D entry would cause that selector to transfer on the next read cycle if a 4 was punched in that first read brush's column. Column splits were relays that energized during only at 11 and 12 time, allowing digit pulses to be separated from zone pulses. Storage. Later machines such as the 407 and 602 could store several values for later use, by means of a mechanical device somewhat similar to an emitter, except it contained a sliding contact that determined at what time point an impulse was to be emitted. The contact slider was positioned electro mechanically when a value was stored, and stayed in position until the storage was cleared.

Шифрлау машиналары

Танымал Энигма машинасының құрамында қосылым тақтасы қолданылған; оны шешіп алуға болмайтын. Осы жағдайда, қосылым тақтасы роторлық машинаның жұмысында "төртінші ротор" рөлін атқарды. Қосылым тақтасының сымдалуы "күнделікті параметрлердің" бір бөлігі болды, олар қандай роторларды қандай ұяға орнату керектігін және қандай қосылымдар жасау керектігін көрсетті. Іс жүзінде, қосылым тақтасы жасалған шифрдың қауіпсіздігін арттырды, бірақ роторлар сияқты әрбір перне басылғанда өзгермегендіктен, оның әсері шектеулі болды. "Энигманың криптоанализі" бөлімін қараңыз.

Алғашқы компьютерлер

ENIAC компьютерінің алғашқы нұсқасы кабельдер, коммутаторлар және қосымша тақталар арқылы бағдарламаланды. ENIAC-тің кабельдік жүйесі кейіннен қолданыстағы Функционалдық кестелердің деректерді сақтау жадын бағдарламалық ROM жады ретінде пайдалану үшін қайта жабдықталды (коммутаторлар мен қосымша тақталар қайта жабдықталған ENIAC-те де қолданыла берді). IBM 305 RAMAC барлық бағдарламаны салыстыру және барлық тармақталу операциялары үшін қосымша тақта қолданды. Басқа қосымша тақталар карта оқу және тесуді, принтерді және консольдік теріскепті басқарды. Көптеген сыртқы құрылғылар, мысалы, IBM 711 және 716, бірінші және екінші буын IBM компьютерлері, соның ішінде IBM 700/7000 сериясы және IBM 650, бірлік тіркелгі машиналарының негізінде жасалған және қосымша тақталарды қамтыды. Қосымша тақталар белгілі бір уақытқа дейін арнайы мақсаттағы компьютерлерде қолданылып келді, олар тек оқуға арналған жад (ROM) ретінде жұмыс істеді, бірақ оларды қолмен қайта бағдарламалауға болады. Мысалы, "Bristol Bloodhound" зымыранында қолданылған Ferranti Argus компьютерінде кішкентай феррит таяқшаларын ұяшықтарға енгізу арқылы бағдарламаланған қосымша тақта болды, бұл іс жүзінде қолмен оқуға арналған негізгі жадты құруға мүмкіндік берді.