Структура моделируемой ЭВМ

Якщо плоска акустична хвиля падає на плоску межу розділу двох різних середовищ, спостерігаються явища відбиття та заломлення хвиль. Падаюча хвиля частково відбивається і частково проходить в інше середовище. При цьому хвиля змінює напрямок свого розповсюдження, але залишається плоскою як після відбиття, так і після заломлення. Позначимо хвильовий вектор падаючої хвилі , відбитої хвилі - , заломленої хвилі - (рис.10.8). Позначимо також кут падіння, кут відбиття і кут заломлення відповідно . Відлік кутів здійснюється від перпендикуляра, проведеного до поверхні розділу у точці падіння. Нехай швидкість хвиль у першому середовищі дорівнює , а у другому середовищі . Сформулюємо закони відбиття і заломлення.

Закон відбиття:

· кут падіння дорівнює куту відбиття, ,

· вектори , і перпендикуляр (рис.10.8) знаходяться в одній площині.

Закон заломлення:

· кут падіння і кут заломлення зв’язані співвідношенням ,

· вектори , і перпендикуляр знаходяться в одній площині.

Якщо падаюча хвиля являє собою суміш хвиль різної поляризації, і якщо у другому середовищі швидкість розповсюдження хвиль залежить від поляризації, то спостерігається явище подвійного променезаломлення: компоненти падаючої хвилі різної поляризації після заломлення будуть розповсюджуватись у різних напрямках.

Якщо акустична хвиля розповсюджується у середовищі, в якому швидкість хвиль змінюється плавно від точки до точки (неоднорідне середовище), то спостерігається явище рефракції: хвиля не розповсюджується по прямій, а неперервно змінює свій напрямок (вектор повертається у той бік, де швидкість хвиль менша ). Явище рефракції має місце при розповсюдженні механічних хвиль в атмосфері, в океані, у товщі Землі.

При проходженні через межу розділу двох різних середовищ інтенсивність акустичної хвилі частка зменшується за рахунок того, що частина її відбивається. Яка доля інтенсивності хвилі відіб’ється, а яка пройде – це залежить і від характеристик середовищ, що межують, і від властивостей поверхні розділу, і від кута падіння. Відношення інтенсивності хвилі, що пройшла через межу розділу, до інтенсивності падаючої хвилі називається коефіцієнтом пропускання. Якщо поверхня розділу ідеально плоска, то при нормальному падінні коефіцієнт пропускання дорівнює

,

де - густини та швидкості хвиль у двох середовищах. З наведеного виразу видно, що коефіцієнт проходження максимальний ( ), коли середовища характеризуються однаковими величинами добутків густини на швидкість хвиль, . Наприклад, якщо одне середовище – повітря, а інше – вода, то чисельна оцінка дозволяє отримати величину 0,0012. Отже, лише мала частина інтенсивності акустичної хвилі проходить через межу розділу вода-повітря, а левова частка відбивається.

Структура моделируемой ЭВМ

Моделируемая ЭВМ включает процессор, оперативную (ОЗУ) и сверхоперативную память, устройства ввода (УВв), устройства вывода ((УВыв). Процессор состоит из центрального устройства управления (УУ), арифметического устройства (АУ) и системных регистров (СR, PC, SP и др.). Структурная схема ЭВМ приведена на рис 1.1

В ячейках ОЗУ хранятся команды и данные. Емкость ОЗУ составляет 1000 ячеек. По сигналу MWr выполняется запись содержимого регистра данных (MDR) в ячейку памяти с адресом, указанным в регистре адреса (MAR). По сигналу MRd происходит считывание- содержимое ячейки памяти с адресом, содержащимся в MAR поступает в MDR.

Сверхоперативная память с прямой адресацией содержит 10 регистров общего назначения R0 – R9. Доступ к ним осуществляется через регистры RDR, RAR ( аналогично доступу к ОЗУ).

АУ выполняет одну из арифметических операций, которая определяется кодом команды (СОР), над содержимым аккумулятора (Асс) и регистра операнда (DR). Результат операции всегда размещается в аккумуляторе. При завершении операции АУ вырабатывает сигналы признаков полученных результатов: Z ( равен 1, если результат операции равен 0), S (равен 1, если результат операции отрицательный), OV (равен 1, если произошло переполнение разрядной сетки). Иначе эти сигналы (флаги) равны 0.

В модели ЭВМ предусмотрены внешние устройства двух типов. Во- первых, это регистры IR и OR, которые могут обмениваться с аккумулятором с помощью безадресных команд : IN ( Асс: = IR) и OUT ( OR: =Acc). Во- вторых, это набор моделей внешних устройств, которые могут подключаться к системе и взаимодействовать с ней в соответствии с заложенными в моделях алгоритмами.

Каждое внешнее устройство имеет ряд программно- доступных регистров.

УУ осуществляет выборку команд из ОЗУ в последовательности, определенной естественным порядком выполнения команд или командами передачи управления, выборку из ОЗУ операндов, задаваемых адресами операндов; инициирование выполнения операции, предписанной командой, останов или переход к выполнению следующей команды.

В качестве сверхоперативной памяти в модель включены регистры общего назначения - РОН [0-9], и может подключаться модель кэш- памяти.

В состав УУ входят :

· РС – счетчик команд, содержит адрес текущей команды;

· RC – регистр команды, содержит код команды;

· RB - регистр базового адреса;

· SP – указатель стека, указывает адрес верхушки стека;

· RA – регистр адреса, содержащий исполнительный адрес операнда при косвенной адресации.

Регистры Асс, DR, IR, OR, CR и все ячейки ОЗУ имеют длину 6 десятичных разрядов, регистры РС, SP, RA, RB – 3 разряда.