Разработка системы математического обслуживания проводилась в следующих направлениях:

 

1. Создание библиотеки стандартных подпрограмм.

2. Создание различных вариантов интерпретирующих систем.

 

При составлении стандартных подпрограмм учитывались особенности машины. Поэтому данные о времени их работы, а также о занимаемом ими месте в памяти в какой-то степени позволяют судить о том, насколько эффективно будет использоваться машина, если не пожалеть усилий на составление хорошей программы.

 

Основу библиотеки составили подпрограммы для выполнения четырех арифметических действий и вычисления элементарных функций в режиме плавающей запятой. Каждая из этих подпрограмм занимает не более одной зоны памяти и выполняется не медленнее, чем в 8500 мксек.

 

Ряд подпрограмм служит для решения некоторых типовых задач: решения системы линейных алгебраических уравнений, вычисления интегралов, интегрирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений и т. д.

 

Подпрограмма решения системы линейных алгебраических уравнений, основанная на методе Гаусса с выбором главного элемента и оперирующая с числами, представленными в режиме с плавающей запятой, в виде мантиссы и порядка, производит решение системы 14-го порядка за 3,5 мин. и системы 26-го порядка за 14 мин., включая в обоих случаях время ввода в машину подпрограммы и исходной матрицы (в десятичной системе счисления), а также время печати результатов решения (тоже в десятичной системе). Время работы этой подпрограммы в некотором смысле показательно, так как различные “матричные” задачи наиболее неблагоприятны для машины с такой структурой памяти, какая реализована на машине “Сетунь”.

 

С целью усовершенствования аппарата программирования машины разработано несколько вариантов интерпретирующих систем, которые осуществляют автоматизацию обмена информацией между магнитным барабаном и оперативной памятью, введение плавающей запятой и использование стандартных подпрограмм. Основу одной из этих систем составляет интерпретирующая программа ИП-2 и соответствующая библиотека стандартных подпрограмм, в которой имеются подпрограммы для выполнения арифметических действий с плавающей запятой и подпрограммы для вычисления элементарных функций. В рамках этой системы магнитный барабан функционирует как оперативная память. Для указания местонахождения кодов на магнитном барабане вводятся обобщенные, адреса (9-разрядные троичные коды), так что на барабане образуется сплошной массив ячеек памяти с последовательными адресами.

 

Программа вычислений и информация, необходимая для ее работы, находятся на магнитном барабане. Оперативная память играет в этой системе роль буферного запоминающего устройства, в которое вызывается для выполнения очередная часть (зона) программы и зона информации, необходимость в которой возникает в процессе вычислений. Кроме того, в оперативной памяти постоянно хранится основная часть интерпретирующей программы ИП-2.

 

Основная программа выполняется в режиме частичной интерпретации, а именно выполняются обычные машинные команды до тех пор, пока не возникает необходимость использовать обобщенные адреса (потребуется информация, хранящаяся в данный момент на магнитном барабане), обратиться к какой-либо стандартной подпрограмме или перейти к выполнению команды, расположенной в другой зоне основной программы; в этих случаях происходит обращение к ИП-2.

 

Интерпретирующая программа ИП-2 выполняет следующие функции: 

 

1.  реализует обращение к стандартным подпрограммам, и в частности производит пересылку информации с одного места памяти на другое; 

2.  производит передачу управления по обобщенному адресу (обобщенный переход);

3.  продолжает выполнение линейных (без передач управления) кусков программы при переходе от одной зоны программы к другой.

 

Интерпретирующая программа ИП-2 оперирует с числами, представленными в режиме с плавающей запятой с 18-разрядной мантиссой и 5-разрядным порядком. Такое представление чисел позволяет вести вычисления с восемью верными десятичными знаками в диапазоне от10-19 до 10+19.

 

В другом варианте интерпретирующей программы — ИП-3 — числа представлены более компактно: 13 разрядов — мантисса, 5 разрядов — порядок (каждое число помещается в длинной ячейке). Это представление чисел позволяет вести вычисления примерно с шестью верными десятичными знаками, в том же диапазоне от 10-19 до 10+19. Система ИП-3 выполняет примерно те же функции, что и ранее рассмотренная система ИП-2.

 

Интерпретирующая система, являясь начальным шагом на пути создания системы математического обслуживания, значительно облегчает процесс программирования на машине “Сетунь”, причем это достигается без заметного увеличения времени счета ввиду того, что в этой системе производятся в большинстве случаев только существенно необходимые обращения к магнитному барабану, а интерпретация тех или иных псевдокоманд осуществляется, как правило, между такими обращениями к магнитному барабану, не вызывая значительного увеличения времени счета. Основные стандартные подпрограммы, как было указано выше, успевают также выполняться за время одного оборота барабана.

 

Опыт использования этих интерпретирующих программ показывает, что, несмотря на замедление, вызываемое их работой, производительность машины удовлетворяет тем требованиям, которые первоначально были предъявлены к ней. При желании можно более эффективно использовать тот “запас” скорости, которым обладает машина “Сетунь”. Подсчеты показывают, что средняя оперативная скорость работы машины с учетом обращений к магнитному барабану по крайней мере выше 800-900 операций в секунду. Например, при решении систем линейных алгебраических уравнений по указанной выше программе средняя оперативная скорость машины 1100-1200 операций в секунду. При решении других задач (расчет характеристик нейтронного детектора методом Монте-Карло, расчет электронной плотности кристаллических структур, вычисление некоторых интегралов и другие) средняя оперативная скорость машины 2000-4500 операций в секунду.

Литература