11

1. Назначение, состав и основные технические характеристики

специализированного вычислителя.

1.1. Назначение специализированного вычислителя.

Специализированный вычислитель (СВ) представляет собой ЭВМ специального назначения третьего поколения . Предназначен для решения специализированных задач обработки информации в комплексах средств автоматизации. В зависимости от использования СВ решаются следующие задачи:

а) в комплексе средств отображения и управления:

• подготовка информации для отображения ее на рабочих местах лиц боевого расчета;

• обеспечение взаимодействия лиц боевого расчета с ЦВК посредством команд, вводимых с пультовой аппаратуры рабочих мест;

б) в комплексе средств передачи информации:

• приём информации от ЦВК, формирование кодограмм обмена в соответствии с типом абонента и выдача её пословно в устройство сопряжения с дискретными каналами связи (УСДК);

• приём информации из УСДК, преобразование к виду, принятому в ЦВК и её выдача.

в) в комплексах обработки радиолокационной информации:

• завязка трасс и автоматическое сопровождение воздушных объектов, селекция и отождествление воздушных объектов и т. д. (вторичная обработка РЛИ);

• пересчёт координат воздушных объектов из полярной системы в прямоугольную и наоборот;

• выдача целеуказаний на РЛС для обнаружения воздушных объектов и уточнение их характеристик;

г) в комплексах диагностики:

• локализация неисправностей в блоках и типовых элементах замены с помощью специальных тестов (алгоритмов);

• перезапись информации в кассеты блока ДЗУ – Э.

д) в комплексах построения отчётных документов:

• формирование различных моделей боевых действий и выдача их на печать.

Спецвычислитель представляет собой многопроцессорный вычислительный комплекс (ВК) с блочно-модульным построением запоминающих устройств (ЗУ).

В зависимости от архитектуры построения спецвычислителя различают следующие его модификации: СВ, СВ-01, СВ-02, СВ-04.

Эти модификации имеют общие функциональные устройства и различаются только количеством процессоров, емкостью оперативной и долговременной памяти и решаемыми функциональными задачами.

1.2. Состав спецвычислителя (СВ).

В состав спецвычислителя входят следующие функциональные устройства:

1. Вычислительное устройство

2. Устройство обмена.

Эти устройства можно объединить термином процессоры. (В технической документации на спецвычислитель под термином процессор подразумевается вычислительное устройство и устройство обмена).

3. Запоминающие устройства:

• долговременное запоминающее устройство ( ДЗУ-Э-8КМ );

• постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ );

• программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ);

• оперативное запоминающее устройство ( ОЗУ-4К );

4. Устройство управления внутренним магистральным каналом ( УК ).

5. Внутренний магистральный канал в составе:

• 18-ти разрядная магистраль адреса ( МА )

• 36-ти разрядная магистраль чтения ( МЧт )

• 36-ти разрядная магистраль записи ( МЗп )

6. Кодовые шины управления (КШУ1, КШУ2)

7. Пульт оперативного управления СВ ( ПОУ СВ )

8. Блоки питания.

Вычислительное устройство (ВчУ) является основным операционным устройством СВ, предназначенным для обработки цифровой и логической информации, реагирования на сигналы прерывания внешних устройств и управления программами устройства обмена.

Устройство обмена (УО) предназначено для организации обмена информацией между ОЗУ и абонентами СВ независимо от ВчУ с минимальным количеством прерываний рабочей программы, необходимых для запроса словосостояния устройства обмена и каналов, выдачи разовых команд, запуска и останова каналов.

Устройство управления каналом (УК) предназначено для управления взаимодействием нескольких процессоров (УО или ВчУ) с блоками памяти, управления конфигурацией запоминающих устройств и выработки синхронизирующих сигналов для ВчУ и УО.

Одно устройство управления каналом (УК) СВ может обеспечить работу со встроенным резервом запоминающих устройств и процессоров в режиме многопроцессорного комплекса, а также комплексирования СВ в однородной многомашинной вычислительной системе.

Конфигурация рабочих и резервных блоков памяти осуществляется с помощью программно управляемого регистра конфигурации системы, находящегося в УК, а конфигурация процессоров осуществляется изменением программ, выполняемых ВчУ и УО.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения текущей входной и выходной информации СВ, а также оперативной и рабочей информации программ.

Долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) служит для хранения программ и сменных констант, с возможностью перезаписи на специальном стенде.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для хранения редко изменяющейся информации: таблиц функций, констант, тестовых и сервисных программ.

Пульт оперативного управления (ПОУ СВ) предназначен для ручного управления режимами работы СВ и контроля его функционирования в процессе боевой работы и технического обслуживания.

Внутренний магистральный канал (ВМК) обеспечивает информационную связь между ЗУ и блоками ВчУ и УО в процессе работы СВ.

1.3 Основные технические характеристики СВ.

Система команд и структура устройств СВ обеспечивает построение вычислителя со следующим максимальным составом аппаратуры:

• максимальное число блоков ДЗУ по 8К 36-разрядных слов (32 информационных + 2 контрольных) - 8 (4 резервных и 4 рабочих, или при работе без резерва 8 рабочих);

• емкость одного блока ДЗУ с электрической перезаписью информации – 8192 36-разрядных слов разрядных слов (32 информационных + 2 контрольных) (команд, констант);

• максимальное число блоков ОЗУ по 4К 36-разрядных слов разрядных слов (32 информационных + 2 контрольных) - 7 (1 резервный и 6 рабочих, или при работе без резерва 7 рабочих);

• емкость одного блока ОЗУ – 4096 36-разрядных слов разрядных слов (32 информационных + 2 контрольных);

• суммарное количество процессоров УО и ВчУ в любом сочетании не может быть больше 8;

• быстродействие при выполнении арифметических и логических операций - около 200000 операций в секунду;

• разрядность обрабатываемой ВчУ информации - 18 разрядов

(16 информационных и 2 контрольных);

• форма представления чисел - с фиксированной запятой в дополнительном коде;

• схема приоритетного прерывания текущих программ от внешних сигналов и сигналов, вырабатываемых схемами аппаратного контроля - 16-ти канальная (хотя в системе используются только 5-ть каналов: 3 канала с РМ и 2 канала с ЦВК);

• количество уровней прерывания - один (то есть прерывание в прерывании запрещено);

• время вхождения в программу прерывания - не более 25 мкс;

• способ реализации прерывания - аппаратно-программный;

• количество каналов обмена с внешними устройствами - 4.

• типы каналов - селекторные.

• разрядность информационных слов в каналах от 1 до 36.

• способ обмена информацией - последовательным кодом;

• потребляемая мощность - не превышает 1,3 кВт;

• предельная скорость обмена информацией-185тыс. слов/сек.

• первичное электропитание - 220  5% В частотой 4005% Гц, обдув аппаратуры воздухом производится с производительностью - не менее 360 м/час с температурой от + 5 С до + 30 С.

Структура СВ, используемого в системе имеет вид, представленный на рис.1.

2. Структурная схема СВ. Взаимодействие элементов СВ в режимах "МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЗАПИСЬ" И "ЧТЕНИЕ".

2.1 Принцип взаимодействия устройств СВ

Взаимодействие между устройствами, входящими в состав СВ, организуется через ВМК.

Основными видами взаимодействия являются:

1. Информационный обмен процессоров (УО или ВчУ ) с ЗУ ( ДЗУ, ОЗУ, ПЗУ ) и регистрами УК;

б) взаимодействие между ВчУ и УО;

в) информационный обмен между ВчУ и ПОУ СВ;

Информационный обмен осуществляется посредством ВМК :

• по МА передаётся 18-ти разрядный адрес ячейки ЗУ (16 информационных + 2 контрольных) от процессора к модулю ЗУ. Адрес ячейки состоит из адреса модуля и адреса ячейки в модуле, при этом адрес ячейки в модуле ОЗУ составляет 12 разрядов, адрес ячейки ДЗУ 13 разрядов. Адресом модуля ЗУ является его номер, адресом ячейки является номер ячейки в блоке. 12 младших разрядов МА используются для передачи команд и нформации из ВчУ в регистры УК(Рг УК)

• по МЧт передаётся 36-ти разрядное слово от ЗУ к процессору разрядных слов (32 информационных + 2 контрольных), а также 9-ти разрядное слово от Рг Ук к ВчУ

• по МЗп передаётся 36-ти разрядное слово разрядных слов (32 информационных + 2 контрольных) от процессора к ЗУ

Управление этим обменом осуществляется УК, которое в СВ выполняет функции системы приоритетного обслуживания заявок ВчУ и УО на обращение к ЗУ. УК имеет 8 рангов приоритетов для подключения процессоров. УО имеет наивысший (0-й приоритет), а ВчУ – низший (7-ой приоритет)

Управление внутренним обменом УК осуществляет путём выдачи управляющих сигналов по кодовым шинам управления (КШУ).

КШУ 1 связывает УК и процессоры.

КШУ 2 связывает УК и модули ЗУ.

По КШУ 1 передаются следующие сигналы:

- ТрОбр1-0…ТрОбр1-7 (Требование обращения 1). Требование обращения процессора к модулю ЗУ для считывания информации по определённому адресу. Передаётся в УК процессором, желающим обратиться к модулю памяти. Номер модуля памяти является его адресом(АМ) и выдается процессором в магистраль адреса(4 старших разряда МА).

- ТрОбр2-0…ТрОбр2-7 (Требование обращения 2). Требование обращения процессора к ОЗУ для записи информации по определённому адресу. Передаётся в УК процессором, спустя некоторое время после сигнала ПрС, если данный процессор производит запись информации в память.

- ВдА0…ВдА7(Выдача адреса). Сигнал процессору на выдачу адреса требуемой ячейки ЗУ в магистраль адреса. Выдаётся УК тому процессору, требование на обращение 1 которого удовлетворенно.

- ПрС0…ПрС7 (Приём слова). Сигнал процессору на приём считанной из ЗУ информации по затребованному адресу. Выдаётся УК тому процессору, требование на обращение 1 которого удовлетворенно. Сигнал разрешает приём слова из МЧт.

- ВдС0…ВдС7 (Выдача слова). Сигнал процессору на выдачу слова информации в МЗп для записи его в ОЗУ по требуемому адресу. Выдаётся УК тому процессору, требование на обращение 2 которого удовлетворенно. Сигнал разрешает выдачу слова в МЗп.

По КШУ 2 передаются следующие сигналы:

- Обр1-0…Обр1-15 (Обращение 1). Сигнал, выдаваемый в ЗУ, для считывания информации по заданному адресу. Выдаётся УК незанятому модулю памяти, в случае если требование обращения от данного процессора удовлетворенно. Сигнал включает в работу данный модуль памяти.

-Зан-0…Зан-15 – (Занятость). Сигнал, запрещающий обращение к ЗУ до завершения начатого цикла работы. Выдаётся модулем ЗУ. Используется УК для анализа занятости модуля ЗУ, к которому адресуется требования на обращение. Сигнал выдаётся спустя 8 нс после прихода сигнала Обр1. Длительность его лежит в пределах 1,3 мкс (при чтении);

- Гот-0…Гот-15(Готовность). Сигнал о готовности ЗУ к выдаче или приёму информации. Выдаётся модулем памяти через 1,2 мкс после прихода сигнала Обр1. Сигнал используется для определения процессора, к которому адресуется считанное слово.

• Обр2-0…Обр2-15 (Обращение 2). Сигнал в ОЗУ для записи информации по заданному адресу. Выдаётся УК тому модулю памяти, который получил сигнал Обр1 и признак записи. Сигнал управляет режимом записи выбранного модуля памяти.

Взаимодействие процессоров с ЗУ под управлением УК построено по синхронному принципу. Это означает, что пользование любой магистралью происходит в течение времени, равном периоду тактирования.

(F_такт = 1,5 МГц, Т_п = 665 нсек ).