книги из ГПНТБ / Единая система ЭВМ

Часть дорожек в накопителе с прямым доступом отводится под запасные. Если на какой-либо из дорожек в процессе экс­ плуатации появляется область с дефектным покрытием, то вся эта дорожка исключается из употребления, а вместо нее начи­

нает использоваться одна из запасных.

На каждом из накопителей имеется механизм доступа с- го­ ловками записи-воспроизведения. Одновременно данные могут передавать только головки воспроизведения или только головки записи. В накопителях на дисках механизм доступа представ­ ляет собой блок рычагов, перемещающийся в горизонтальном

ЕС-5052 (б)

направлении и обеспечивающий установку головок записи-вос­

произведения на любую дорожку рабочей поверхности дисков. Число рычагов в блоке равно половине числа рабочих поверх­ ностей в пакете диска, так что доступ осуществляется одновре­ менно ко всем поверхностям пакета.

В накопителях на барабане механизм доступа представляет собой комплект магнитных головок записи-воспроизведения для каждой дорожки на барабане. Головки закреплены в фиксиро­ ванном положении вокруг всей поверхности барабана. В нако­ пителе ЕС-5033 для каждой адресуемой дорожки имеется восемь головок записи-воспроизведения.

Исходя из принципа движения механизма доступа в накопи­

телях на дисках для устройств с прямым доступом введено по­ нятие цилиндра. Цилиндром называется группа дорожек, до­

40

данные размещаются от дорожки к дорожке в пределах одного

цилиндра и потом уже переходят на другой цилиндр. Пакеты дисков для накопителей ЕС-5050, ЕС-5052, ЕС-5055, ЕС-5056 и

ЕС-5058 состоят из 203 цилиндров по 10 дорожек в каждом

в любой данный момент времени доступна любая дорожка на барабане.

Барабан устройства ЕС-5033 емкостью 6 млн. байтов рас­ сматривается как один цилиндр, состоящий из 100 адресуемых дорожек. Время, необходимое для доступа и передачи данных, складывается из четырех составлящих: времени перемещения механизма доступа, времени выбора головки, времени задержки вращения (времени поворота носителя) и времени передачи данных.

Время перемещения механизма доступа или время поиска цилиндра затрачивается на подвод механизма доступа к нуж­

ному цилиндру. Для барабанов это время равно нулю, для дис­ ков типа ЕС-5050 минимальное время перемещения механизма доступа составляет 25 мсек, максимальное—150 мсек. Данные о среднем времени поиска цилиндра приведены в табл. 6.

Время выбора головки представляет собой время электрон­ ной коммутации головок и пренебрежимо мало по сравнению

с другими составляющими.

Время задержки вращения состоит из времени углового по­ ворота носителя информации (пакета дисков или барабана), необходимого для того, чтобы нужная физическая запись на дорожке оказалась под головками записи-воспроизведения. В среднем это время составляет половину времени полного обо­ рота носителя (см. табл. 6).

Время передачи данных между устройством и оперативной ■памятью является функцией скорости вращения и плотности записи данных на носителе. Скорость передачи данных для устройств с прямым доступом ЕС ЭВМ приведена в табл. 6.

Накопители с прямым доступом ЕС ЭВМ подключаются к каналам через, устройства управления. Шифры соответствую­ щих устройств управления и максимальное число подключае­

мых накопителей приведены в табл. 6. Все устройства управ­

ления работают в селекторном режиме и должны быть подключены к селекторному или мультиплексному каналу, обеспечивающему нужную скорость передачи данных.

В функции устройства управления входят интерпретация и выполнение команд, получаемых из процессора, передача ин­

формации о состоянии устройства в процессор, передача дан­

ных и контроль передаваемых данных. Состав и функции

41

команд, выполняемых устройством управления, будут описаны

позднее.

Информация о состоянии формируется устройством управ­

ления и содержит сведения, например, об окончании передачи

данных, опознании устройством признака конца данных или об

обнаружении ошибки. Эта информация передается в процессор и интерпретируется программой с целью выбора нужной по­ следовательности действий.

Устройство управления обеспечивает путь для прохождения данных между накопителем и каналом и выполняет прямое и обратное преобразование параллельного побайтного кода ка­

нала в последовательный побитный код устройства (за исклю­ чением устройства ЕС-5033).

В процессе передачи данных устройство управления контро­ лирует правильность передаваемых данных. При записи данных

устройство управления исключает из каждого байта бит четно­ сти и вычисляет байты циклического контроля (ЦК), которые записывает в конце каждой области данных. При считывании данных устройство управления вновь вычисляет байты цикли­ ческого контроля и сравнивает их со считанными. При передаче данных в процессор каждый байт данных дополняется битом четности, а байты циклического контроля исключаются. При таком методе контроля обнаруживается большее число ошибок, чем при контроле по четности, а также экономится память устройства, так как для каждой области данных вычисляется

2 байта циклического контроля, тогда как при контроле по чет­ ности требуется один бит на каждый байт.

Формат дорожки. Информация на дорожке записывается в формате, определяемом устройством управления. Все устрой­

ства управления ЕС ЭВМ формируют одинаковый формат до­ рожки. На каждой дорожке, помимо данных, записывается управляющая информация, необходимая для организации и контроля прямого доступа: адрес дорожки, адрес каждой за­

писи, длина каждой записи и промежутки между областями

(рис. 14).

Промежутки — это последовательность байтов, записыва­ емая устройством управления для разграничения областей записи. Промежутки не содержат данных и используются только устройством управления. Длина промежутка зависит от типа накопителя, от положения промежутка и от длины предыдущей области. Промежутки П1 и П2 имеют фиксированную длину для каждого из типов накопителей, длина промежутка ПЗ за­ висит от длины предшествующей записи.

Индексный маркер отмечает физическое начало всех доро­ жек на рабочей поверхности.

Адрес дорожки. Для идентификации дорожки на каждой

дорожке записывается адрес дорожки (см. рис. 14), который всегда является первой записью на дорожке. Кроме информа­

42

ции об адресе дорожки, эта запись содержит сведения о состоя­

нии дорожки. Адрес дорожки — это область из семи байтов, со­ держащая:

байт флажков — байт признаков, указывающих на состояние дорожки (рабочая или дефектная) и на использование до­ рожки (основная или запасная);

четырехбайтный адрес дорожки — два байта с номером ци­

линдра, которому принадлежит дорожка, и два байта с номе­ ром головки записи-воспроизведения, обслуживающей эту до­

рожку;

два байта циклического контроля.

Vпожни (!б)

Рис. 14. Формат дорожки (записи формата счет-данные)

Для записи и чтения адреса дорожки имеются две специаль­ ные команды.

Записи данных. После записи RO, имеющей специальное на­ значение в системах программирования ЕС ЭВМ, на дорожке располагаются записи с данными пользователя. Первой частью каждой такой записи является адресный маркер (AM) —двух­ байтная область, которая при операции записи записывается устройством управления в начале каждой записи, а при опера­ ции чтения служит для устройства управления признаком нача­ ла записи. На устройствах с прямым доступом допускаются два

формата физических записей: формат счет-данные и формат

счет-ключ-данные. Записи формата счет-данные состоят из ад­ ресного маркера, области счета и области данных.

Область счета представляет собой ll-байтную область, иден­ тифицирующую-запись (в терминах номера цилиндра, номера головки и номера записи), и указывает на формат записи

43

(формат счет-данные или формат счет-ключ-данные) и на ее-

длину. Область счета включает следующие поля:

байт флажков — однобайтное поле, содержащее ту же ин­ формацию, что и байт флажков адреса дорожки, и, кроме того,

некоторуі J дополнительную информацию, используемую устрой­ ством управления;

поле идентификатора записи — пятибайтное поле, содержа­

ковый номер записи на дорожке от О до 255; поле длины ключа — однобайтное поле, содержащее длину

области ключа записи, для записей формата счет-данные поле­

длины ключа всегда содержит нули; поле длины данных — двухбайтное поле, содержащее число

байтов в области данных записи, исключая байты циклического

контроля. Нулевая длина данных указывает на конец набораданных;

два байта циклического контроля.

Записи формата счет-ключ-данные состоят из адресного мар­

кера, области счета, области ключа и области данных. Наличие

области ключа и отличает этот формат записи от формата счетданные. В области ключа записывается некоторая управляющаяинформация пользователя, в ряде случаев существенно ускоряю­ щая поиск записи.

Описатель дорожки — запись RO. После адреса дорожки на дорожке записывается запись с нулевым порядковым номером— запись RO, используемая системами программирования ЕС ЭВМ специальным образом и поэтому не содержащая данных поль­ зователя. Запись RO имеет формат счет-данные и длина области

данных этой записи всегда равна 8 байтам (не считая байтов циклического контроля). В области данных RO записывается ин­ формация управляющей программы.

Таблица T

Ссылки между основной и запасной дорожками через запись RO

сках используется для связи между основной и запасной дорож-

‘ками в том случае, если основная дорожка оказывается дефектной (табл. 7). В этом случае в записи адреса основной.

44

дефектной дорожки помещается адрес заменяющей ее запасной рабочей дорожки, на которой размещаются данные с основной

дефектной дорожки. В накопителях на барабанах адрес дефек­ тной дорожки присваивается запасной дорожче вручную инже­

нером, обслуживающим устройство.

Если накопители с прямым доступом используются не под управлением системы программирования ЕС ЭВМ, то на запись RO не накладываются вышеперечисленные ограничения.

Емкость дорожки. В табл. 6 приведены максимальные зна­ чения емкости дорожки для случая, когда на дорожке записаны адрес дорожки, запись RO и одна физическая запись формата счет-данные с учетом ее адресного маркера, области счета, про­ межутков и байтов ЦКЕсли на дорожке записывается несколь­ ко записей, то полезная емкость дорожки, используемая под данные пользователя, сокращается за счет появления дополни­

тельных адресных маркеров, областей счета записей и проме­

жутков. В табл. 8 приведены формулы для расчета фактиче­ ского числа байтов, занимаемых физической записью данного формата и данной длины. Эти формулы пригодны только для

устройств ЕС-5050, ЕС-5052, ЕС-5055, ЕС-5056 и ЕС-5058.

В формуле для последней записи данных на дорожке участ­ вует только длина данных (или суммарная длина данных и клю­ ча), так как постоянная составляющая длины последней записи (область счета и промежутки) уже учтена в значении макси­ мальной емкости дорожки.

В формуле для записи, не последней на дорожке, величина 61

учитывает число байтов, занимаемое адресным маркером, обла­ стью счета, байтами ЦК и постоянными промежутками. Коэффи-

537

циент -ʒɪg учитывает допустимые отклонения в положении записи.

Если запись не последняя на дорожке имеет ключ, то в формуле учитывается длина области ключа, длина промежутка после об­ ласти ключа и байты ЦК области ключа.

СРЕДСТВА УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ

Многодорожечный режим. Операции чтения (исключение

составляет команда «Читать запись НЗ») и поиска данных устройства управления с прямым доступом могут выполнять в

45

двух режимах: в однодорожечном и в многодорожечном. Ре­

жим определяется значением нулевого разряда в коде

команды.

В многодорожечном режиме работы устройство управления при обнаружении индексного маркера автоматически переклю­ чает механизм доступа на следующую головку в пределах од­

ного и того же цилиндра. Многодорожечный режим обычно всегда применяется в операциях поиска, так как он расширяет границы поиска до цилиндра. Этот режимf работы требует,

чтобы в цепочке команд перед командой многодорожечного ре­ жима обязательно употреблялась команда установки и много­ дорожечная операция начинала обработку дорожки от ее начала.

Переходящие записи — это записи, которые размещаются

более чем на одной дорожке накопителя с прямым доступом.

Понятие переходящих записей введено с целью возможности

работы с физическими записями, длина которых превышает емкость дорожки. Длина переходящих записей ограничивается

емкостью цилиндра.

Часть переходящей записи, размещаемая на одной дорожке-, называется сегментом. Каждый сегмент имеет свою область счета, определяющую длину области данных только этого сег­ мента. Все сегменты, за исключением последнего, содержат в байте флажков признак сегмента переходящей записи. Ключ переходящей записи обычно размещается только в первом сег­ менте. Устройства управления располагают специальными сред­ ствами для работы с переходящими записями.

Для записи сегментов переходящих записей (кроме пос­

леднего) имеется специальная команда, записывающая в бай­ те флажков области счета признак не последнего сегмента. Соответствующие команды чтения, поиска и записи осуществ­ ляют непрерывную обработку сегментов переходящей записи,

в информации уточненного состояния устанавливаются специ­ альные признаки, идентифицирующие необычные или ошибоч­ ные ситуации, возникающие при работе с переходящими запи­

сями.

Двухканальный переключатель представляет собой средство

подключения устройства управления одновременно к двум раз­ личным каналам. При этом достигаются возможности разделе­

ния устройства управления двумя различными каналами и ре­

зервирования накопителей с целью монопольного использова­ ния одним из каналов. Каналы могут принадлежать к одному процессору или к двум различным процессорам. При подклю­ чении устройства управления к двум различным процессорам накопители могут выступать в качестве общей внешней па­ мяти.

46

Управление логическим подключением устройства управле­ ния то к одному, то к другому каналу и резервирование на­ копителей осуществляются программным способом. Для осу­ ществления функций резервирования имеются специалъные команды.

КОМАНДЫ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ

Все устройства с прямым доступом ЕС ЭВМ имеют один и

тот же состав команд (минимальные отличия в составе команд будут отмечены). Состав команд приведен в табл. 9.

Команды интерпретируются и выполняются устройствами управления, построенными по микропрограммному принципу.

Команды устройств с прямым доступом разделяются на четыре основные группы: команды управления, команды поиска,

команды чтения и команды записи. Кроме этих основных

групп, имеются еще команды получения информации о состоя­ нии устройства и команды двухканального переключателя.

При программировании действий на устройствах с прямым доступом особое значение приобретает использование команды

«Переход в канале», выполняемой на уровне канала. C по­ мощью этой команды организуется процесс поиска записи в

определенной области памяти с прямым доступом (см. раздел

«Команды поиска»).

Команды управления

Команды установки. Операция подвода механизма доступа к нужному цилиндру и выбора нужной головки выполняется в устройствах с прямым доступом посредством команд установки. Имеются три команды установки: «Установка», «Установка цилиндра» и «Установка головки». По этим коман­ дам из оперативной памяти в устройство управления канал передает 6-байт- ный адрес установки (0, 1, 2, байты — нули, 3-й байт — номер цилиндра, 4-й байт — нуль, 5-й байт — номер головки). Этот адрес проверяется в устрой­ стве управления на допустимость его значения для данного накопителя и для выполнения операции установки используется та часть этого адреса, которая определяется кодом команды. Для команд «Установка» и «Установка ци­ линдра» используются младшие четыре байта адреса, для команд «Установка головки» — младшие два байта адреса.

Если адрес оказывается недопустимым для адресуемого накопителя или длина адреса меньше 6 байтов, то команда не выполняется, а в канал пере­ дается информация об ошибке.

При нормальном выполнении операции устройство управления освобож­ дает канал после приема 6-байтного адреса. После выполнения установки оно сообщает в. канал о завершении операции посылкой байта состояния с при­ знаком «Устройство кончило».

«Ориентация». Эта команда вызывает установку механизма доступа в на­ копителях типа ЕС-5050 на нулевую дорожку нулевого цилиндра и приме­ няется обычно для исправления ошибок, связанных с неправильной установ­ кой механизма доступа. По этой команде никакие данные об адресе уста­ новки из оперативной памяти в устройство управления не передаются.

«Управлять областью счета». Эта команда позволяет пропустить при чте­ нии дефектную область адреса дорожки и записи RO или прочитать данные из записи с дефектной областью счета. Если команда употребляется для того, чтобы прочитать данные из записи с дефектной областью счета, то по

47

Таблица 9

Состав команд устройств управления накопителями с прямым доступом ЕС ЭВМ

Двоичный код команды

■48

этой команде из оперативной памяти в устройство управления передается три байта, содержащих информацию о длине области ключа и области дан­

ных. Эта информация заменяет аналогичные данные пропускаемой области счета и используется при выполнении последующей команды чтения.

«Установить маску файла». Команда позволяет запретить выполнение команд типа «Установка» и «Записать» в цепочке команд, в которой она употреблена. Устройство управления получает по этой команде один байт, маскирующий выполнение команд указанного типа. Нулевой и первый биты маски маскируют выполнение команд типа «Записать». Кодирование этих би­ тов имеет следующее значение:

00 — разрешены все команды записи, за исключением команд «Записать адрес дорожки», «Записать R0»;

01 —запрещены все команды записи; 10 — разрешены только команды «Записать данные», «Записать ключ-

данные»:

11 — разрешены все команды записи.

Третий и четвертый биты маски маскируют выполнение команд типа «Установка». Кодирование битов имеет следующее значение:

00 — разрешены все команды типа «Установка»; 01—разрешены команды «Установка цилиндра» и «Установка головки»; 10 — разрешена только команда «Установка головки»; И —запрещены все команды типа «Установка».

Биты 2, 5, 6, 7 байта маски должны быть равны нулю.

Если в цепочке команд употребляется команда, нарушающая маску фай­ ла. то эта команда не выполняется, а в канал передается индикация об ошибке. После завершения выполнения цепочки команд маска файла в уст­ ройстве управления устанавливается в нулевое значение

Команду «Установить маску файла» разрешается употреблять в цепочке команд только один раз.

«Холостой ход». Команда не вызывает в устройстве управления никаких действий.

Команды поиска

Команды поиска в устройствах с прямым доступом предна­ значены для поиска определенной ранее записанной информа­ ции. Аргументом поиска может быть идентификатор записи,

ключ записи, ключ и данные записи или тип записи — адрес дорожки. Операция поиска осуществляется путем побайтного сравнения в устройстве управления информации, получаемой

из оперативной памяти, и информации, считываемой из нако­

пителя.

Для осуществления поиска команда поиска выполняется в цикле до тех пор, пока не будет выполнено логическое условие поиска (равно, больше, больше или равно) или пока не будет достигнута граница области поиска. Программный цикл органи­ зуется посредством команды «Переход в канале» и признака вы­ полнения условия поиска. Если логическое условие, заданное в команде, удовлетворяется, то в канал выдается признак «Мо­ дификатор». Получив этот признак, канал пропускает в цепоч­ ке команд канала одну команду. Как правило, это — команда* «Переход в канале». Если логическое условие поиска не удов­ летворяется, то очередная в цепочке команда «Переход в ка­ нале» вновь возвращает управление команде поиска, и

49