книги из ГПНТБ / Основы вычислительной техники учебник

—электрический выносной .пульт с пишущей машинк-ой, обеспечивающий скорость печати 10 зн/с;

—экранные пульты двух типов: алфавитно-цифровой упро­ щенного типа и графический, предоставляющий возможность работы с графической информацией всех видов;

—графопостроители планшетного и рулонного типов;

—устройства телеобработки, включающие устройства сопря­ жения каналов с аппаратурой передачи данных, комплекты ап­ паратуры передачи данных и абонентские пункты, укомплекто­ ванные необходимым составом устройств ввода—вывода..

Внешние устройства имеют аппаратные средства контроля и диагностики и обеспечены автономными пультами управления.

Машины Единой системы в зависимости от нужд потреби­ телей могут комплектоваться различным составом внешних устройств. Стандартизации связи внешних устройств с процес­ сором позволяет расширять комплект внешних устройств ма­ шины без каких-либо переделок имеющегося оборудования. В связи с этим каждая машина может иметь несколько конфи­ гураций (комплектностей), различающихся между собою объе­ мом оперативной памяти и комплектом внешних устройств.

Машины Единой системы обеспечивают мультипрограммную обработку информации, при которой несколько устройств одной машины п большое количество пользователей работают одно­ временно. Возможны две формы мультипрограммной обработки информации: пакетная обработка и обработка с разделением времени.

Мультипрограммная пакетная обработка задач является основным режимом младших моделей Единой системы. При пакетной обработке во внешнюю память записывается несколь­ ко программ. ЦВМ последовательно, либо по установленной предварительно очередности, выбирает программы из внешней памяти в оперативную и приступает к решению задачи. Если в процессе решения задачи поступит сигнал прерывания, то машина приостанавливает решение текущей задачи и присту­ пает к выполнению очередной программы. Прерванная програм- м/а. в соответствии со своим приоритетом ставится в общую очередь.

В режиме с разделением времени возможен одновременный доступ нескольких пользователей к одной машине. Для этого в распоряжение каждого пользователя .выделяются собственные средства связи с машиной, что позволяет ему обращаться к машине в любой момент времени. При поступлении обращения машина прерывает выполнение текущей задачи и приступает к выполнению запроса пользователя. При этом из-за громад­ ного превышения скорости реакции машины над скоростью ре­ акции человека временная задержка на запрос при одновре­ менном обращении к машине нескольких пользователей прак-

510

тнческн не будет замечена ни одним пользователем. Это позво­ ляет (Пользователю работать в разговорном режиме с машиной, при. котором у пользователя (создается иллюзия единоличного владения машиной. Связь машины с пользователями в режиме

сразделением времени осуществляется с помощью дистанци­ онных (пультов управления, в качестве которых используются экранные пульты. Экранные пульты имеют клавиатуру для вво­ да информ.ации iB процессор и экран, на котором отображается алфавитно-цифровая и .графическая информация, вводимая в

процессор или выдаваемая из процессора в качестве резуль­ тата решения задачи.

Организация мультипрограммнойобработки обеспечивается

сmereмой прерывания .программ. В процессорах ЕС ЭВМ исполь­ зуется развитая система прерываний, которая организует взаи­ модействие между супервизором и программами (пользователей и позволяет .создать конкретную для каждой .машины разно- ■шидноеть мул ьтнпр-ограм:мной обр аботки.

Машины Единой -системы позволяют строить на -их базе мно­ гопроцессорные и многомашинны-е системы. .При -этом могут использоваться несколько конфигураций -многомашинных систем:

—(Система из двух маши-н с общим полем оперативной па­

мяти;

—система из двух машин, связанных линиями прямого уп­

равления;

— система из нескольких ЦВМ, -имеющих доступ к общему полю -внешних) запоминающих устройств.

Машины Единой системы выполнены на интегральных схе­ мах. В младших и средних машинах (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040) и большинстве внешних устройств применя­ ются логические схемы типа TTL, в машинах ЕС-10501 ЕС-1060— логические -схемы на переключателях тока ECL.

Основным съемным конструктивным элементом является ти­ повой элемент замены (ТЭЗ), который представляет собой пе­ чатную .плату -стандартных размеров с размещенными на ней интегральными схемами и разъемом. В младших моделях ТЭЗ построен на -базе двухсторонней печатной платы >и имеет до 24 интегральных -схем. В старших машинах дляТЭЗ использу­ ются многослойные печатные платы, позволяющие разместить на них до 72 интегральных схем.

Типовые элементы замены размещаются на .панелях. На каждой панели размещается 36 ответных .разъемов ТЭЗ -и со­ ответствующие монтажные соединения. В младших моделях ■монтажные соединения выполнены проводами, в старших—-на базе многослойных печатных -плат больших размеров и пайки.

Для построения оперативной памяти использованы (Малога­ баритные (ферритовые сердечники диаметром 0,6 и 0,8 мм. Это

511

позволило 'реализовать устройства памяти с емкостью от 64 ты­ сяч до 1 миллиона байтов с циклом обращения 2 и 1,25 мкс.

Для вспомогательных 'устройств .памяти (МОП, ПМК, ПКЗ) используются 'блоки памяти на тонких магнитных пленках с циклом обращения «торядка 0,3 мкс ,и емкостью от нескольких десятков до нескольких сотен байтов.

Система кодирования информации

ЕС ЭВМ имеет единую форму и форматы представлении данных я команд. Структурной единицей данных в ЕС ЭВМ является 'байт, пз котором имеется восемь .информационных битов и может быть добавлен еще один бит, используемый для конт­ роля на четность и называемый битом четности.

'Все остальные формы представления данных кратны байту и составляют полуслово— 2 байта, слово — 4 байта и двойное слово — 8 байтов. Эти форматы попользуются при проведении операций над операндами фиксированной длины. Данные пе­ ременной длины представляются полом, которое может иметь длину до 256 байтов. Фиксированные форматы используются в двоичной арифметике, переменные — в десятичной арифметике и цри логической обработке.

Основным форматом для двоичных операндов является сло­ во, 31-й .разряд которого занимает целая часть и один отводится под знак числа. Отрицательные числа записываются в допол­ нительном коде. Некоторые операции (умножение, деление, сдвиг) могут выполняться над операндами длиной в два слова. Форматы данных ЕС ЭВМ приведены на рис. 18.14. Все опе­ рации над двоичными числами с фиксированной запятой выпол­ няются с помощью 16 общих 4-байтовых регистров процессора. Длинные операнды размещаются в двух соседних регистрах.

Операнды с плавающей запятой могут иметь длину 4 или 8 байтов. Для исключения лишних записей в память при выпол­ нении операций с плавающей запятой в (процессорах ЕС ЭВМ

.имеется четыре регистра с плавеющей запятой длиной но 8 бай­ тов каждый.

В операциях над десятичными числами используются упа­ кованный формат и формат е зоной. В первом формате в каж ­ дом байте помещаются две десятичные цифры, в формате с зоной в каждом байте помещается только одно десятичное число, при этом свободная часть байта называется зоной. Набор ко­ манд десятичной арифметики обеспечивает выполнение опера­ ций сложения, вычитания, сравнения, умножения, деления и преобразования формата операнда.

Адресация команд «С оперативной памяти может осущест­ вляться 24 двоичными разрядами, что допускает использование памяти емкостью 224«17,5 Мбайт. Адрес операнда, находяще-

512

гося fi оперативной памяти, формируется из двух частей: базы (В) и смещения (D). Возможно индексирование адреса содер­ жимым однюго из регистров общего назначения, используемого в качестве индексного регистра.

логическая информация фиксированной длина

Рис. 18.14.

Для экономичного использования оперативной памяти и со­ здания эффективны» и простых машинных программ в ЕС ЭВМ используются пять форматов команд, приведенных на рис. 18..15.

Формат RR (регистр—регистр) используется в коротких двухбайтных командах. Команды этого формата производя г операции над операндами, записанными в регистрах процессо­ ра, номера которых указаны в полях Д1 и R% при этом резуль­ тат опер'ации помещается .на место одного из операндов.

Формат RX (регистр—индексный регистр) применяется в ко­ мандах, использующих относительные адреса. Эти команды про­ изводят операции над операндами, один из которых записан в

регистре процессора (номер его указан в наше ^'1), а второй — в ячейке ’оперативной памяти. Адрес ячейки указывается базо­ вым адресом В2, индексом Х2 и смещением D2. Базовый адрес

At AS

Рис. iie.-IS.

В2 указывает номер одного из регистров процессора, индекс Х2 — номер второго регистра .процессора, смещение D2 указы­ вает величину смещения очередной ячейки памяти относительно текущей. Исполнительный адрес образуется путем сложения чи­ сел, записанных в базовом и индексном регистрах, и смеще­ ния D2.

Ком.анды формата RS (регистр—память) выполняют опера­ ции над операндами, два из них располагаются в регистрах процессора, адреса которых указаны в полях RA и R3, а тре­ тий— в ячейке памяти; адрес ячейки указывается базовым ре­ гистром В2 и смещением D2.

Команды формата SI (память—непосредственный операнд) обеспечивают выполнение операций над непосредственным опе­ ра ндом, записанным в поле L2, и операндом, записанным в ячей­ ке оперативной памяти, адрес которой указан базовым регист­ ром' 51 и смещением D 1.

Команды первых четырех форматов обеспечивают выполне­ ние операций над операндами фиксированной длины. Для вы-

514

полнения операций над операйда,ми переменной длины пополь­ зуется пятый формат 55 (память—память). Команды этого формата .имеют длину в три полуслова и нримениются для вы­ полнения операций над операндами, находящимися .в опера­ тивной памяти машины. Адрес первого операнда, т. е. адрес его левого (етаршего) (байта, указывается полями 51, D \, адрес второго операнда— полями В2, D2. Длина операндов указы­ вается нолями Ы и L2.

•Система команд ЕС ЭВМ включает ,в |Овюй состав 143 команды, с помощью которых обеспечивается выполнение всех арифметических, логических, вспомогательных! операций и опе­ раций управления.

Машины Единой системы

Вычислительная машина ЕС-1010. Малая машина (мини-

ЦВМ) ЕС-1010 предназначена для решения несложных рас­ четных задач и работы в комплекте аппаратуры контроля па­ раметров .продукции, а также в системах управления техноло­ гическими. ироцесса.ми'. Она может также применяться совмест­ но с более высокопроизводительными машинами Единой сис­ темы.

В состав ЕС-<1010 входят: процессор, накопитель на магнит­ ном диске, устройство ввода—(вывода с перфол'ент и пишущая машинка с клавиатурой.

Обмен данными между процессором и внешними устройст­ вами .осуществляется через упрощенную систему подключения. Для связи ЕС-1010 с другими машинами Единой системы пред­ усмотрена •работа через адаптеры на стандартный интерфейс ввода—вывода ЕС ЭВМ.

Для организации вычислительного .процесса в ЕС-1010 используется специальный упрощенный состав команд, который обеспечивает максимальную простоту использования машины. Полный состав команд ЕС ЭВМ в машине интерпретируется ■программиым методом.

Вычислительная машина ЕС-1020. Машина ЕС-1020 является младшей (моделью из семейства .машин с полной программной совместимостью. 'Сна .предназначена для применения в научных и проектных организациях, промышленных предприятиях!; го­ сударственных учреждениях для решения широкого круга на­ учно-технических и информационно-логических задач. Она мо­ жет также использоваться в качестве машины-спутника при работе совместно со .старшими моделями ЕС ЭВМ. Программное обеспечение ЕС-1020 .позволяет широко использовать проблемноориентированные языки типа ФОРТРАН, ПЛ-1, РПГ. Это дает возможность осуществить простое программирование всех воз-

кожных задач в научной, технической и экономической облас­ тях.

ЭВМ ЕС-1020 ..рассчитана на круглосуточную 1неп1рерывную работу и стационарных! помещениях. Гарак тинный юрок рабо­ ты — 10:000 часов. Среднее время безотказной работы — 250 ча­ сов.

Машина состоит из |фунмционалыных блоков, каждый из ко­ торых может настраиваться автономно. Апрегатность конструк­ ции позволяет относительно быстро и легко приспособить ма­ шину к конкретным условиям эксплуатации. В зависимости от нужд .потребителя могут комплектоваться различные конфигу­

ЕС-3220, два накопителя на магнитных дисках ‘(НМД) ЕС-5056, устройство управления НМД ЕС-'5551, четыре накопителя на магнитных лентах (НМЛ) ЕС-5010, устройство управления НМЛ ЕС-5511, устройство ввода перфокарт (УВДК) .ЕС-6012,

вывода на перфокарты (УВР.К) ЕС-7010, 'устройство вывода на перфоленту (У.В|РЛ) ECJ7022, алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ) ЕС-7030, пишущая машинка ЕС-7070. Структура ая схема машины ЕС-1020 приведена на рис. 18.16.

Процессор ЕС-2020 является основной частью машины и предназначен для выполнения арифметических и логических операций и операций управления.

Конструктивно процессор объединен с каналами ввода—вы­ вода и имеет общую с ними систему микропрограммного управ­ ления. Структура микрокоманд позволяет выполнять действия над двумя операндами с одновременным обращением к памяти, формировать адрес следующей микрокоманды и устанавливать логические условии.

Структурная схема процессора представлена на рис. 18.17. В его состав входят микропрограммное устройство управлении, арифметико-логическое устройство (АЛУ), блок регистров про­ цессора, оперативная память.

Арифметико-логическое устройство осуществляет выполнение всех операций по обработке двоичных и десятичных чисел. Опе­ рации выполняются по байтам. Разрядность АЛУ и регистров процессора — 1 байт, разрядность оперативной памяти — 2 бай­ та. В арифметико-логическом устройстве осуществляются прос­ тейшие операции типа логического преобразования однобайто­ вых кодов или сложения—вычитания двух однобайтовых чисел с выдачей переноса. Более сложные операции интерпретируются микропрограммно в виде последовательности однобайтовых) опе­ раций.

516

Микропрограммное устройство управления осуществляет управление всеми операциями (кроме оперений ввода—вывода)

Оснобная памят ь

Арифметико-логическое устройство

Рис. 118.116.

с помощью микропрограм мной. логики. Оно организует обслу­ живание запросов к оперативной памяти, обеспечивает обработ­ ку прерываний « защиту ,па.М1Яти. Управляющая информация, представляющая совокупность микрокоманд, хранится в посто­ янной памяти. Кроме постоянной памяти, в состав микропро­ граммного управления входят регистр адреса, регистр инфор­ мации и схемы декодирования. С выходов схем декодирования снимиются управляющие сигналы, обеспечивающие выполнение 'Микроопераций.

Постоянная память микропрограммы -работает с циклом 1 мкс, равным внутреннему такту процессора. Время считывав

517

тнгя информации 650 нс. 'Память выполнена на П-юбразных ферритовых сердечниках с замкнутым м аннитавроводом. 'В ка­ честве носителя информации используются еменньге (кодовые

Рис. !8.17.

карты из фол ьппрованного диэлектрика толщиной 0,15-7-0,18 м.м, на .которых печатным монтажом задаются коды микро1пр'опрам- ,мы. Типовая микрокоманда, выдаваемая ш (постоянной 'памяти!, осуществляет следующие действия:

—(подключение к входам АЛУ двух информационных реги­ стров;

—выполнение в АЛУ и других узлах операции, заданной в

коде >микрокомамды;

—подключение выхода АЛУ к одному .из регистров; •— обращение к оперативной (памяти;

—формирование адреса следующей микрокоманды.

Адрес очередной микрокоманды формируется по содержи­ мому адресной части ее поля с учетам состояния соответствую­ щих триггерных схем процессора. Машина обеспечивает ветвле­ ние микропрограммы по четырем направлениям в зависимости от результатов проверки условий ветвления.

Оперативная намять машины выполнена на ферритовых сер­ дечниках диаметром 0,8 мм и работает с расщепленным цик­ лом, состоящим из такта чтения и такта записи длительностью в 1 мкс каждый. При чтении информация в выбранной ячейке стирается. Такт регенерации или записи новой информации может быть отделен от такта чтения произвольным числом так­ тов выполнения микрокоманд процессора.

В оперативной памяти', технически выполненной как единый блок, функционально выделены самостоятельные области основ­

5 1 8

ной памяти, местной памяти процессора и селекторных кана­ лов и памяти мультиплексного канала.

Основная память используется для хранения программ и данных, непосредственно используемых при решении задачи. Рабочая емкость основной памяти лежит в 'лр;еделах ют 64 до 256 кбайт.ов. Объем памяти1наращивается блоками по 64 кбайта.

В местной памяти размещаются регистры с фиксировэнной запятой, регистры с плавающей запятой, буферная память се­ лекторных! каналов и зона памяти, не доступная программисту и используемая для целей диагностики машины. Объем местной памяти — 256 байтов.

В памяти мультиплексного канала (ПМК) размещается информация, используемая для управления обменом данных в подканалах мультиплексного канала. Для машин с емкостью оператлвной памяти в 64 кбайта объем ПМК. составляет 768 байтов, для машин .с большей емкостью оперативной памя­ ти объем ,ПМК выбирается равным 1536 байтам.

•В каждый заданный момент времени возможен доступ только к одному виду оперативной памяти.

Мультиплексный канал .предназначен для подключения уст­ ройств ввода—вывода. 0,н может иметь от 48 до 112 подканалов и обеспечивает работу в .мультиплексном и монопольном режи­ мах Скорость передачи данных в мультиплексном режиме — 16 кбайт/с, в монопольном — до ШО кбайт/с.

Селекторные каналы используются для подключения внеш­ них ЗУ на магнитной ленте и магнитных дисках. Они обеспе­ чивают обмен данными между накопителями и оперативной па­ мятью со скоростью до 300 кбайт/с. Поскольку для селекторных каналов требуется повышенная скорость, управление работой этих каналов—смешанное. Управление началом и завершением выполнения команд производится микропрограммно, а управ­ ление передачей данных через селекторные каналы произво­ дится схемно с приостановкой микропрограммного управления

•на 3 МКС при каждом обращении канала к оперативной памяти. Для согласования работы оперативной памяти и -селекторных каналов каждкй селекторный канал имеет буферную память объемом 5 байта на каждый канал.

Накопитель на магнитной ленте ЕС-5010 предназначен для работы .в качестве внешнего запоминающего устройства и обеспечивает прием, хоанение и выдачу больших массивов ин­ формации. Емкость НМЛ — 25 Мбайт, скорость обмена с опе­ ративкой тамятьо — 64 кбайт/с.

Накопитель и; сменных магнитных дисках ЕС-5056 исполь­ зуется (в качеств* (второго внешнего устройства машины. Он обеспечивает приим, запись, хранение и выдачу информации,

•используемой при обработке данных. Емкость сменного пакета

519