Общ-свед-СВ (Электронный лекционный курс)

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 пословная выдача её в устройство сопряжения с дискретными каналами связи (УСДК);

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

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-8К-М);

• 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-разрядная магистраль адреса (МА);

• 36-разрядная магистраль чтения (МЧт);

• 36-разрядная магистраль записи (МЗп).

6. Кодовые шины управления (КШУ-1, КШУ-2).

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, пуска 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.

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 рабочих и тестовых программ и сменных констант, с возможностью их 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.

Организация форматов команд и структуры устройств СВ обеспечивает построение вычислителя со следующим максимальным составом аппаратуры:

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

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

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

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

• разрядность обрабатываемой ВчУ информации - 18 разрядов (16 разрядов 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 каналов: 3 канала - с РМ и 2 канала - с ЦВК);

• количество уровней прерывания - один (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 - 185 тыс. слов/сек.

• первичное электропитание - 220  5% В частотой 400  5% Гц, обдув аппаратуры воздухом производится с производительностью - не менее 360 м3/час с температурой от + 5 С до + 30 С.

Структура СВ, используемого в системе 73Н6 имеет вид, представленный на рис. 1.

2. Структурная схема СВ. Взаимодействие элементов СВ в режимах «Чтение» и «Модифицированная запись».

2.1. Принцип взаимодействия устройств СВ.

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

Основными видами взаимодействия являются:

а) 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 передаются:

от процессора к модулю ЗУ - 18-ти разрядный адрес ячейки ЗУ (16 разрядов информационных + 2 контрольных). Адрес ячейки состоит из адреса модуля ЗУ 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;

из ВчУ в регистры УК (Рг УК) - 12 младших разрядов МА, которые используются для передачи команд и информации;

• по МЧт передаются:

от ЗУ к процессору - 36-ти разрядные слова (32 разряда информационных + 4 контрольных), а также

от Рг УК к ВчУ - 9-ти разрядные слова;

• по МЗп передаются:

от процессора к ЗУ - 36-ти разрядные слова (32 разряда информационных + 4 контрольных).

Управление этим обменом осуществляет устройство 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:

• ТрОбр-1-0…ТрОбр-1-7 (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).

• ТрОбр-2-0…ТрОбр-2-7 (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, ТрОбр-1 которого удовлетворенно.

• ПрС0…ПрС7 (Приём слова). Сигнал процессору на приём считанной из ЗУ информации по затребованному адресу. Выдаётся УК тому процессору, ТрОбр-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, ТрОбр-2 которого удовлетворенно. Сигнал разрешает выдачу слова в МЗп.

По КШУ-2 передаются следующие сигналы:

• Обр-1-0…Обр-1-15 (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 (Занят). Сигнал, запрещающий обращение к ЗУ до завершения начатого цикла работы. Выдаётся модулем ЗУ. Используется УК для анализа занятости модуля ЗУ, к которому адресуется требование на обращение. Сигнал выдаётся спустя 8 нс после прихода сигнала Обр-1. Его длительность составляет 1,3 мкс (при чтении).

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

• Обр-2-0…Обр-2-15 (Обращение 2). Сигнал, выдаваемый в ОЗУ для записи информации по заданному адресу. Выдаётся УК тому модулю памяти, который получил сигнал Обр-1 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).

Взаимодействие ВчУ и УО осуществляется путем выдачи из ВчУ в УО разовых команд.

Информационный обмен между ВчУ и ПОУ СВ осуществляется по управляющим, информационным шинам, а также по шинам индикации.

2.2. Чтение информации из ЗУ (режим «Чтение»).

При обращении к ЗУ в режиме чтения информации процессор

• устанавливает в МА адрес ячейки ЗУ, к которой осуществляется обращение, а

• по КШУ-1 выдаёт в УК сигнал ТрОбр-1, который является заявкой процессора на обращение к ЗУ.

Полный адрес ячейки ЗУ состоит из адреса модуля и адреса ячейки. Четыре старших разряда магистрали адреса (АМ0…АМ3) подключены к УК. По этим разрядам МА передаётся адрес модуля, в котором находится требуемая ячейка памяти.

Код, содержащийся в старших разрядах магистрали адреса АМ0…АМ3, – определяет номер модуля ЗУ, к которому процессор требует обращения, он передаётся в УК одновременно с сигналом ТрОбр-1.

УК производит анализ этих сигналов с целью определения, свободен ли в данном такте работы УК требуемый модуль ЗУ, и нет ли в данном такте работы обращения к нему более приоритетного процессора.

Если требуемый модуль ЗУ свободен, и к нему в данном такте работы УК нет обращения со стороны более приоритетного процессора, то УК разрешает процессору, выставившему заявку на обращение к ЗУ, выдачу адреса ячейки ЗУ. Для этого УК выдает в процессор по КШУ-1 сигнал ВдА и запускает в работу требуемый модуль ЗУ путём выдачи по КШУ-2 сигнала Обр-1.

В результате выдачи этих сигналов производятся следующие действия:

• процессор выдаёт в МА адрес требуемой ячейки ЗУ;

• в ЗУ возбуждается (начинает работать) схема управления, куда заносится адрес ячейки памяти и формируется сигнал ЗАН, используемый для анализа занятости ЗУ при обращении к нему процессоров (исключается обращение к занятому модулю другого процессора);

• примерно через 1 мкс после поступления сигнала Обр-1 сигнал ЗАН снимается, а через 1,2 мкс ЗУ по КШУ-2 выдаёт в УК сигнал готовности (ГОТ) и в МЧт считанную 36-ти разрядную информацию из ячейки с заданным адресом;

• по сигналу ГОТ УК по КШУ-1 выдаёт в процессор, требовавший обращения к ЗУ, сигнал приём слова (ПрС), по которому производится приём считанной информации из МЧт в процессор.

На этом взаимодействие процессора и модуля ЗУ в режиме «Чтение» завершается. Последовательность обмена сигналами управления при взаимодействии процессора с ЗУ в режиме «Чтение» представлена на рис. 2.