/
Text
СЕРИЯ КНИГ ИЗДАТЕЛЬСТВО "W1СШАЯ ШКОЛА' МикроЭВМ 1 Семейство ЭВМ «Электроника 60» еч го in F** со Персональные ЭВМ Семейство ЭВМ « Электроника К1» Управляющие системы « Электроника НЦ» Персонально- профессиональные ЭВМ Универсальные машины семейства СМ 1800 Учебные стенды МикроЭВМ в учебных заведениях
Микро-5 Персонально- профессиональные ЭВМ
Персонально- профессиональные ЭВМ 1 Элементная база персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840 2 Принципы построения персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840 3 Программное обеспечение персонально- профессиональных ЭВМ 4 Периферийные устройства 5 Примеры применения персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840 Заключение Перспективы развития и совершенствования семейства персонально- профессиональных ЭВМ
МикроЭВМ « В ВОСЬМИ КНИГАХ Под редакцией лауреата Государственной премии СССР члена-корреспондента АН СССР Л Н. ПРЕСНУХИНА
Персонально- профессиональные ЭВМ КНИГА Москва «Высшая школа» 1988
персональные ЭВМ занимают особое место, которое обус- ловлено рядом принципиальных особенностей, обеспечи- вающих конкретному пользователю решение широкого круга задач как автономно, так и в составе глобальных и локальных сетей, а также в режиме интеллектуального терминала. С точки зрения пользователя персональные ЭВМ имеют следующие основные характеристики [1] — объем оперативной памяти — от нескольких десят- ков К байт в портативных машинах до 1 М байт и более в мощных ПЭВМ — сопоставимость средней скорости выполнения опе- раций, определяемой типом микропроцессора, тактовой частотой и архитектурой машины, с быстродействием малых и средних ЭВМ (несколько сотен тысяч операций в секунду); возможность обработки текстов, формирования и использования графических изображений, вывода текстов и изображений, анализа и синтеза речи, ввода и анализа изображений; наличие аппаратно-программной поддержки разно- видностей коммуникаций — от простых последовательных интерфейсов типа RS232C до высокоскоростных, обеспе- чивающих стыковку с локальными сетями, системами реального времени и большими ЭВМ Простота и удобство использования персональных ЭВМ достигаются за счет диалогового режима с примене- нием меню и таблиц разных типов, средств машинной графики, специальных позиционных манипуляторов для указания и выбора объектов на экране (типа «мышь», «джойстик» и др.). В настоящее время у нас в стране и за рубежом выпускается большое разнообразие персональных и персо- нально-профессиональных ЭВМ различных классов и на- значений. Более подробно с примерами ПЭВМ можно познакомиться в кн. 2 настоящей серии. Дополнение персональной ЭВМ специальными аппа ратными модулями, системами программирования и паке- тами прикладных программ профессиональной ориента ции превращает ее в персонально-профессиональную ЭВМ (ППЭВМ), которая используется для решения ин- женерных и экономических задач, моделирования, обра- ботки текстовой информации, управления производством и технологическими процессами, обучения и т. п. Наличие в системном программном обеспечении ППЭВМ языков 6
высокого уровня обеспечивает пользователю не только решение конкретных проблемных задач, но и создание пакетов прикладных программ. Несмотря на широкие возможности современных ППЭВМ темпы их внедрения в различные сферы челове- ческой деятельности у нас еще недостаточно высоки. Это объясняется прежде всего отсутствием необходимой информации о выпускаемых машинах и практических рекомендаций по их применению Целью настоящего пособия является ознакомление широкого круга специалистов с одним из перспективных семейств персонально-профессиональных ЭВМ единой серии — семейством ЕС 1840.
ЧЬ'б' М59 УДК-68±^22- Рекомендовано Министерством высшего и среднего специально- го образования СССР для использования в учебном процессе Г. П. Лопато, М Е Неменман, В. Я. Пыхтнн, В. Н Тикменов Введение Рецензенты: кафедра «Автоматизированные системы управ- ления» Московского высшего технического училища нм. Н Э. Баумана (зав кафедрой — проф. В Н. Четвериков); лауреат Государственной премии СССР капд. техн, наук Б И. Ермолаев (Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники) 4419S0_____ БИБЛИОТЕКА I емсро гскуго roc>j изсрсиУета МикроЭВМ: В 8 кн.: Практ. пособие/Под ред. М59 Л. Н Преснухина. Кн 5. Персонально-профессио- нальные ЭВМ/Г П. Лопато, М Е. Неменман, В Я- Пыхтин, В. Н. Тикменов. М Высш, шк , 1988. — 143 с.: ил. В пособии рассмотрены особенности построения персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840. реализующих функцио нальные возможности ЭВМ единой серии; описаны элементная база, архитектура, принципы организации и программное обеспечение се мейства персонально профессиональных ЭВМ. Приведены примеры расширения профессиональной ориентации рассматриваемого семейст- ва ЭВМ 2405000000—334 001(01) 88 149 88 ББК 32 973.2 6Ф7.3 © Издательство «Высшая школа», 1988 Персональные ЭВМ как новый класс средств вычислитель- ной техники появились в конце 70-х — начале 80-х годов. Первое поколение этих машин было основано на 8-разряд- ных микропроцессорных комплектах интегральных мик- росхем с большой степенью интеграции — больших инте- гральных схем (БИС). Успех персональных ЭВМ привел к расширению их выпуска и разработке более совершен- ных моделей, обладающих повышенными функциональны- ми возможностями, быстродействием и надежностью. В настоящее время эти модели строятся на базе 16- и 32- разрядных микропроцессорных комплектов БИС и сверх- больших БИС (СБИС). Современные персональные ЭВМ — инструмент, уси- ливающий интеллектуальные и профессиональные способ- ности человека. В зависимости от области применения однопользовательские персональные ЭВМ (ПЭВМ) можно подразделить на следующие виды: — настольные стационарные, являющиеся профессио- нальными рабочими станциями; — перевозимые (масса больше 10—15 кг, дисплей на электронно-лучевой трубке, один или два накопителя на гибких или жестких магнитных дисках), которые с по- мощью дополнительных модулей и пакетов прикладных программ могут быть превращены в персональные ЭВМ профессиональной ориентации; - носимые, чемоданного типа (масса 2—9 кг, плоский дисплей, например на жидких кристаллах, запоминаю- щее устройство небольшой емкости); малогабаритные переносные (масса менее 1 5 кг), которые отличаются от калькуляторов математическим обеспечением на языках высокого уровня. Среди широкого класса семейств мини- и микроЭВМ М 5
глава Элементная база персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840 Элементная база, ее компоненты, используемые для построения совре- менной ЭВМ, в том числе и персонально-профессиональной, определяют ее архитектуру, структуру построения основных узлов и модулей, систему команд, конструктивные особенности н характеристики, потребляемую мощность, а также допустимые условия эксплуатации. В главе кратко рассматривается элементная база, используемая при построении ППЭВМ Основное внимание уделяется микропро- цессорному комплекту KI810 н центральному устройству машины — однокристальному микропроцессору K18I0BM86 1.1. Общие сведения и состав Персонально-профессиональная ЭВМ содержит аппарат- ные узлы трех типов: центральный процессор, запоми- нающие устройства и подсистему ввода—вывода данных. В основу ее построения положено применение 16-разряд- ного микропроцессора К1810ВМ86, являющегося основ- ным элементом микропроцессорного комплекта К1810. Этот комплект специально разработан для обеспечения решения задач в реальном масштабе времени, с повышен- ным быстродействием, увеличенной длиной обрабатывае- мых слов, архитектурно- и программно-совместимого с комплектом БИС серии КР580. Для построения ППЭВМ семейства ЕС 1840 из микро процессорного комплекта К1810 использованы также сле- дующие БИС. программируемый контроллер приоритет- ных прерываний КР1810ВН59, контроллер системной магистрали КР1810ВГ88, генератор тактовых сигналов КР1810ГФ84 В качестве дополняющих элементов, обеспе чивающих построение функционально и конструктивно законченных узлов и модулей ППЭВМ, использованы мик- росхемы БИС серии КР580: магистральные приемопере датчики КР580ВА86, регистры КР580ИР82, параллельный порт ввода—вывода КР580ВВ55А, таймер КР580ВИ53. 8
В основу построения запоминающих устройств поло- жены БИС динамического ОЗУ КР565РУ5 и КР565РУ6, БИС статического ОЗУ КР537РУЗ и КР541РУ2. В качестве основных времязадающих элементов, обес- печивающих синхронную и устойчивую работу всех узлов ППЭВМ в диапазоне изменения номиналов питающих напряжений, температуры окружающей среды при дли- тельной эксплуатации, в ЕС 1840 использованы кварцевые резонаторы типа PKJ69. Блоки питания, сглаживающие фильтры и традицион- ные радиотехнические узлы собраны на дискретных полу- проводниковых элементах и радиоэлементах Основу дис- плея ППЭВМ составляет электронно-лучевая трубка типа 31ЛМ9Э. Коммутация конструктивно законченных узлов ППЭВМ в единое целое и связь с внешними устройст- вами обеспечиваются разъемами типа СНП-34, ОНП КГ, РП-15 1.2. Микропроцессорным комплект на базе К1810ВМ86 Основу микропроцессорного (МП) комплекта СБИС и БИС серии К1810 составляет однокристальный высоко- производительный 16-разрядный микропроцессор К1810ВМ86, который наряду с программной и аппарат- ной совместимостью с периферийными и контроллерными БИС серии КР580 обладает возможностью эффективной работы с языками высокого уровня, большим объемом непосредственно адресуемой памяти и устройств ввода— вывода, возможностью обработки различных типов дан- ных, разнообразными способами адресации памяти, гиб- кой и мощной системой команд, развитой структурой прерываний, наличием программных и аппаратных средств для работы в многопроцессорных системах [2]. Дополнительно в комплект СБИС К1810 входят раз работанные в настоящее время программируемый конт- роллер приоритетных прерываний КР1810ВН59А, конт- роллер системной магистрали КР1810ВГ88, генератор тактовых сигналов КР1810ГФ84, контроллер ПДП КР1810ВТ37А, буферные регистры КР1810ИР82 и КР1810ИР83, магистральные формирователи КР1810ВА86 и КР1810ВА87. Микросхемы комплекта СБИС К1810 вы полнены на основе современной технологии п-канальных МДП БИС. 9
Микропроцессор К1810ВМ86 представляет собой са- мостоятельный микропроцессор, предназначенный для использования в вычислительных системах общего назначения различной степени сложности. Микропроцес- сор К1810ВМ86 реализован по традиционной архитекту- ре, в соответствии с которой производится последова- тельная выборка команд и данных из памяти с последую- щей, обработкой данных в арифметическом устройстве в соответствии с выбранной командой. Структурные реше- ния, использованные в микропроцессоре К1810ВМ86, обеспечили ему ряд особенностей, среди которых можно выделить следующие: — развитую регистровую структуру, существенно уменьшающую число обращений к памяти; — конвейерный принцип выполнения команд с пред- варительной выборкой, обеспечивающий максимальную пропускную способность канала адреса и данных МП; возможность мультиплексирования адреса и данных, — многофункциональное Рнс. 1.1. Условное графическое обо значение МП К1810ВМ86 использование выводов МП, обеспечивающее его адаптацию к уровню сложности разрабатывае- мой системы. В простых системах микропроцессор К1810ВМ86 формирует сигналы управления кана- лом адреса и данных са- мостоятельно, в более сложных системах управ- ление каналом возлага- ется на контроллер КР1810ВГ88. Системная «настройка» на соответст- вующий режим работы обеспечивается специаль- ным выводом выбора ре- жима конфигурации. Условное графическое обозначение микросхемы К1810ВМ86 приведено на рис. 1 1, назначение вы- водов в табл 1 1 Основ- ные технические характе ристики МП К1810ВМ86' 10
Представление чисел Система команд Типы обрабатываемых данных Число программно-доступных регистров Объем адресуемой памяти Число адресуемых устройств ввода - вывода Число способов адресации к памяти Число типов прерывания Внешняя магистраль Тактовая частота Чакснмальное быстродействие (типа «регистр — регистр») Напряжение питания Потребляемая мощность Уровни выходных логических сигналов и° вых Выходные токн при высоком и низком уровнях выходного напряжения /' Уровни входных логических сиг налов: !? вх Емкость нагрузки Конструкция корпуса дополнительный код с фиксированной запятой 135 базовых команд: без- адресная, одноадресная — биты, двоично-десятнчные упакованные и распако- ванные числа, байты, ело ва, строки до 64 К байт длиной — 14 16 разрядных I М байт — 64 К — 24 — до 256 — совместима с шиной MULTIBUS — до 5 МГц — до 2,5 млн оп/с — (5 ± 0,25) В — не более 1,75В-А — не более 0,45 В — не менее 2,4 В не более 0 4 мА не более 2,0 мА не менее 2,0 В — не более 0,8 В — до 100 пФ — металлокерамический 40 выводной типа DIP Структурная схема микропроцессора К1810ВМ86 ориентирована на параллельное выполнение команды и ее выборку из памяти и состоит из устройств сопряжения с каналом, управления и синхронизации, обработки Структурная схема МП К1810ВМ86 приведена на рис. 1.2. Устройство сопряжения с каналом (УСК) обеспечива- ет формирование 20-разрядного физического адреса памяти, выборку команд и операндов из памяти, форми- рование очереди команд, запоминание результатов вы полнения команд в памяти. II
AVIS-ADO A19/S 6-A16/ST3 BHE/ST7STBIQSO)INTA(QSI) 39,216 вушер адреса- Данных Устройство управления и синхронизации If г Сумматор адреса ~CS Регистры очереди команд (6x8) DS ss ES IP Регистр обмена УСК Магистраль команд (8) „------------ । I Внутренняя магистраль | данных (16) 29___________ —----^W(LOCK) " 28----------- ----— M/I0(ST2) 27 _____ ----— 0P/IP6ST1) ——-~~тзто) 23 ____ *-----TEST 22 ------RDY 21 ------CLP J^CLC J-----INT *-----NM1 «f--HLDA (RCL/Ei) *1' > HLDiTq/EO) J5 >. MN /MX ~Ен~ ТГГ~ SP ~Ер SI DF А _Т BL Микро- програм- ма _ ройствс _ управ- ления 16-разряд ное ариср а ое устрой- _________ Регистр ° Знаков T 3 4 6 Рнс. 1.2. Структурная схема МП К1810ВМ86 В состав УСК входят шесть 8-разрядных регистров очереди команд, четыре 16-разрядных сегментных регист- ра, 16 разрядный регистр адреса (указателя) команды, 16 разрядный регистр обмена, 16-разрядный сумматор адреса. Устройство обработки (УО) предназначено для вы- полнения операций по обработке данных Команды, 12
выбранные из памяти и записанные в регистры очереди команд УСК по запросам от УО, поступают через 8 разрядную магистраль команд на микропрограммное угройство управления и синхронизации, которое декоди- рует команды и вырабатывает соответствующую последо- вательность микрокоманд управляющую процессом вы- полнения текущей операции. Механизм создания очереди команд из потока команд позволяет УСК использовать память с высокой эффективностью. Когда в этой очереди Таблица 1.1 Номер вывода Обозначение вывода Назначение вывода 0, 1, 20 GND Общий 02—16, ADO- AD 15 Канал адрес—данные 39 17 NMI Немаскируемый запрос прерывания 18 INT Маскируемый запрос прерывания 19 CLC Тактовый вход 21 CLR Установка 22 RDY Г отовность 23 TEST Проверка 32 p Чтение 33 MN/MX Минимальный (максимальный) ре- 34 BHE/ST7 ЖИМ Разрешение передачи по старшей 35—38 A19/ST6, A18/ST5 половине канала данных D15—D8 — сигнал состояния 7 Канал адреса (сигналы состояния) 40 A17/ST4, A16/ST3 Напряжение источника питания 24 Режим минимс INTA + 5 В 1льной конфигурации Подтверждение прерывания 25 STB Строб адреса 26 DE Разрешение передачи данных 27 OP/1P Выдача — прием данных 28 M/IO Память— внешнее устройство 29 W Запись 30 HEDA Подтверждение захвата 31 HLD Захват Режим максимальной конфигурации 24, 25 QSI,_QS0 Сигналы состояния очереди команд 26—28 STO, STI, ST2 Сигналы состояния цикла канала 29 LOCK, Канал занят 30,31 RQ/E1 Запрос — разрешение доступа к ма- RQ/E0 гистралн 13
появляется место по меньшей мере для 2 байт, УСК производит попытку реализации цикла извлечения оче- редной команды из памяти. Очередь команд функцио- нирует как буфер с дисциплиной FIFO («первым при- шел - первым вышел»). В случае «пустой» очереди (что имеет место, например, после команды перехода) первый’ же байт, поступивший в очередь, немедленно становится доступным для УО Устройство обработки не имеет непосредственной свя- зи с внешней магистралью МП и обменивается данными через регистр обмена с УСК- В состав УО входят 16-разрядное арифметическо-логическое устройство (АЛУ), восемь 16 разрядных регистров общего назначе- ния (РОН), регистр признаков состояния МП Для программиста программно-доступными являются следующие регистры МП. РОН (используемые для хра- нения операндов и результатов выполнения команд), сегментные (используемые для хранения базовых адресов текущих сегментов памяти), признаков. Регистровая структура МП представлена на рис. 1.3. Старшие и младшие 8 разрядов группы регистров данных адресуются раздельно или вместе Физическая область памяти для МП разделена на два банка по 512 К байт. Для адресации ячеек памяти в | каждом банке используются разряды А19—А1 канала адреса МП. Байт данных с четным адресом пересылается по линиям D7—DO канала данных, а байт данных с не-^ четным адресом — по линиям D15—D8 МП выраба- тывает два сигнала АО и ВНЕ, используемые для вы- бора соответствующего банка памяти. ____I Режим минимальной конфигурации (вывод MN/MX подключен к цепи питания) предназначен для приме- нения МП в простых однопроцессорных системах В этом режиме МП непосредственно вырабатывает все необхо димые сигналы управления обменом с памятью и внеш- I ними устройствами в соответствующей временной по-1 следовательности, а также обеспечивает простой доступ к системному каналу по запросу от контроллера прямого I доступа к памяти КР1810ВТ37, используя сигналы HLD и HLDA. ____ Режим максимальной конфигурации (вывод MN/MX подключен к цепи ОБЩИЙ) предназначен для примене- ния МП в сложных одно- и многопроцессорных системах. I При работе в этом режиме схема управления и синхрони зации частично перестраивается, при этом изменяются 14 15 74 13 12 11 10 9 8 7 6 5 9 3 2 10 Прознаки Признаки управления результата Рис. 1.3. Условное обозначение программно-доступных регистров МП KI810BM86 функции выводов МП. Функции управления каналом в этом случае выполняются схемой системного контрол- лера КР1810ВГ88, которая декодирует три сигнала состояния микропроцессора (ST0—ST2) и выдает расши- ренный набор сигналов управления обменом. Микропроцессор К1810ВМ86 обеспечивает возмож ность реакции на внешние события и на различные особые ситуации, возникающие в процессе выполнения 15
команд, используя векторную структуру прерывания Он позволяет обрабатывать 256 типов прерываний, которые делятся на внешние аппаратные, внутренние аппаратные и программные, организованные по приоритетному принципу. Внешние аппаратные прерывания вос- принимаются и обрабатываются в МП, как правило, после выполнения текущей команды. Однако при выпол- нении пары последовательных команд, изменяющих ком- поненты логического адреса (смещение и базу сегмента), прерывание обрабатывается только после выполнения обеих команд. Запросы на маскируемые прерывания должны посту- пать в МП через программируемый контроллер преры- ваний КР1810ВН59А который формирует номер вектора прерывания и общий сигнал запроса прерывания INT. Немаскируемый запрос прерывания поступает непосред- ственно на вход NMI микропроцессора и обычно ис- пользуется для прерывания работы МП при «катастро- фических» событиях, таких, как сбои питания, обнару- жение ошибки памяти и т. п. К внутренним аппаратным прерыва- ниям относятся прерывания по ошибке деления и по-1 шаговые прерывания Программные прерывания делятся на пре- рывания по точкам разрыва; определяемые пользовате- лем, по переполнению Структура прерываний микро-, процессора представлена на рис. 1.4. Архитектурной особенностью МП является наличие аппаратно-программных средств, позволяющих упростить построение мультипроцессорных систем, выполняемых на его основе, и решить две проблемы координации работы мультипроцессорных систем разделение ресурсов (ар- битраж канала) и взаимные исключения (синхронизация процессов) Система команд МП содержит 135 базовых команд, которые можно разделить на команды пересылки данных, арифметические, поразрядной обработки данных, обра ботки строк, передачи управления, управления процес-| сором Для адресации операндов в памяти МП использу-| ются следующие ее виды: прямая, косвенная регистро- вая, стековая, строковая и табличная. Адрес операнда в памяти состоит из двух 16-разрядных компонентов: базы сегмента и смещения относительно базы сегмента, 16
00 ca 00 'ис. I 4 Структура прерывании 879
называемого исполнительным адресом База сегмента хранится в сегментном регистре. Исполнительный адрес (расстояние в байтах от начала сегмента, содержащего операнд, до операнда) интерпретируется как порядковое число в пределах 0—65 536. Составными частями при вычислении исполнительного адреса операнда являются смещение в команде, содержи- мое базового регистра ВХ или ВР, содержимое индекс-»] ного регистра SI или DI. Программируемый контроллер приоритетных преры- ваний КР1810ВН59А используется в ЕС1840 для реали- зации блока прерываний и обеспечивает приоритетный выбор запросов внешних маскируемых прерываний и фор- мирование типа маскируемого внешнего прерывания. Контроллер полностью совместим с микропроцессором К1810ВМ86, имеет 8 уровней прерывания с возможно- стью расширения до 64 и источник питания +5 В, вы- полнен по n-канальной МОП-технологии и размещен в 28-выводном корпусе DIP. Таблица 1.2 Номер вывода Обозначение вывода Назначение вывода 01 02 03 04 И 12, 13, 15 14 16 CS WR RD D7 DO CASO CAS2 GND SP/EN 17 18 25 26 27 28 1NT IRQ—1R7 INTA AO Ucc Выбор кристалла Запись Чтение Двунаправленная магистраль дан- ных с тремя состояниями Каскадные линии Общий Вход программирования подчинен- ности (младший — старший) конт- роллера при каскадном включении Выход прерывания Входы запросов прерывания Вход подтверждения прерывания Вход адреса выбора команды Напряжение источника питания 4-5 В Структурная схема контроллера КР1810ВН59А пока- зана на рис. 1,5, обозначение и назначение его выводов приведены в табл. 1.2. Восьмиразрядный двунаправленный буфер данных контроллера используется для сопряжения с системной 18
Рнс. 1.5. Структурная схема контроллера КР1810ВН59А INTA MRDC mwtc AMWC Ж loWC АШС DT/R ? DEN _ MCE/PDEN\ ALE I рис. 1.6. Структурная схема контроллера КР1810ВГ88 2*
магистралью. Через этот буфер передаются управляю- щие слова и информация о состоянии контроллера. Блок чтения записи предназначен для приема вы- ходных команд микропроцессора К1810ВМ86, в нем хра- нятся начальные и операционные командные слова, необ- ходимые для обеспечения функционирования контролле- ра, а также выдачи информации о его состоянии на магистраль данных. Каскадный буфер — компаратор — обеспечивает ре- жим расширения числа обрабатываемых запросов пре- рываний, осуществляя хранение, а также сравнение идентификаторов всех контроллеров, используемых в вычислительной системе. В регистре маскирования прерываний хранятся зна- чения разрядов, маскирующие соответствующие линии прерываний. Маскирование входа с более высоким при- оритетом не оказывает никакого влияния на входы пре- рывания с более низким приоритетом. Таблица 1.3 Номер вывода Обозначение вывода Назначение вывода 01 юв Вход режима управления шиной вво- да — вывода 02 CLK Вход тактовых импульсов 19,03, 18 SO, SI L S2 Входы состояния 04 DT/R Выход передачи - приема данных 05 ALE Выход отпирания регистров адреса 06 AEN Разрешение отпирания командных вы ходов контроллера 07 MRDC Считывание из памяти 08 AMWC Запись в память с упреждением 09 MWTC Запись в память 10 GND Общий 11 IOWC Запись в УВВ 12 AIOWC Запись в УВВ с упреждением 13 IORC Считывание из УВВ 14 INTA Подтверждение прерывания 15 CEN Отпирание командных выходов и уп- равляющнх выходов 16 DEN Разрешение пересылки данных 17 MCE/PDEN Разрешение отпирания старшего кас- када контроллера прерываний (MCE/PDEN — низкий уровень)—! разрешение периферийной пересылки данных (MCE/PDEN — высокий уро- вень) 20 Ucc Напряжение источника питания -J- 5 В 20
Рис 1.7. Структурная схема генератора КР1810ГФ84 Сигналы со входов запросов прерываний обрабаты- ваются последовательно двумя регистрами: запросов прерываний и обслуживания прерываний. Регистр запро- сов прерываний используется для хранения всех входных запросов прерываний, а регистр обслуживания преры- ваний — для хранения всех прерываний, находящихся в процессе обслуживания. Блок приоритетов обеспечивает выбор разрядов, имеющих наивысший приоритет из регистра запросов прерываний, и передачу их в соответствующие разряды регистра обслуживания прерываний. Контроллер системной магистрали КР1810ВГ88 обеспе чивает формирование основных сигналов управления системной магистралью на основании кода состояния микропроцессора. Он выполнен по биполярной техноло- гии ТТЛ схем, имеет источник питания -{-5 В и размещен в 20-выводном корпусе DIP, Структурная схема контроллера показана на рис. 1.6, назначение его выводов приведено в табл. 1.3. Наличие 21
Таблица I 4 Номер вывода Обозначение вывода Назначение вывода 01 CSYNC Вход синхронизации генератора 02 PCLK Тактовые импульсы для периферийных устройств со скважностью 1/2 03, 07 AF.N1, AEN2 Входы разрешения 04, 06 RDY1, RDY2 Готовность магистрали (передача дан- ных завершена) 05 READY Готовность 08 CLK Тактовые импульсы для МН со скваж- ностью 1 /3 09 GND Общий 10 RESET Выход сброса (установки) 11 RES Вход сброса (установки) 12 OSC Выход кварцевого генератора 13 F/C Выбор внутреннего или внешнего ге- нератора 14 EFT Вход внешнего генератора 15, 16, 17 TNK, XI, X2 Входы подключения кварцевого резо- натора 18 Ucc Напряжение источника питания 4-5 В входа IOB и выхода с переключением MCE/PDEN по- зволяет использовать контроллер с системной маги- стралью, подчиняющейся нескольким вышестоящим уст- ройствам, или с отдельной магистралью ввода—вывода. Генератор тактовых сигналов КР1810ГФ84 представ- ляет собой генератор тактовых импульсов и задающее устройство, предназначенные для формирования времен- ных сигна’лов для микропроцессора К1810ВМ86 и соот- ветствующих периферийных устройств. В качестве источ- ника частоты в генераторе можно использовать кварце вый резонатор или ТТЛ-схемы. Генератор вырабатывает выходной сигнал сброса по соответствующему входному, осуществляет синхронизацию локального сигнала готов- ности и сигнала готовности системной магистрали, сии хронизируется с другими генераторами КР1810ГФ84, имеет источник питания -|-5 В и размещен в 18-выводном корпусе DIP. Структурная схема генератора и назначение его вы водов приведены на рис I 7 и в табл. 1 4 Максимальная частота сигналов OSC с выхода квар- цевого генератора микросхемы КР1810ГФ84 не должна превышать 25 МГц. Частота тактовых импульсов FCLK — = ^osc/З» FPCLK — Fclk/2- 22
1.3. Элементная база запоминающих устройств Память ЕС1840 можно представить в виде оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запо- минающего устройства (ПЗУ) ЭВМ, а также в виде ОЗУ, используемых непосредственно в различных контролле- рах машины. Основу ОЗУ машины составляют модули памяти ин формационной емкостью 128 К и 512 К байт. Поэтому диапазон изменения объема ОЗУ в зависимости от конкретной модификации ППЭВМ изменяется от 128 К до 1 М байт. Модули памяти емкостью 128 К байт построены на микросхемах К >65РУ6, а модули памяти емкостью 512 К байт — на микросхемах К565РУ5. Микросхемы К565РУ5 и К565РУ6 — динамические запоминающие устройства с произвольной выборкой, выполненные на n-канальных МОП-транзисторах. Информационная ем- кость ОЗУ К565РУ5 составляет 65 536 бит с организа- цией 65 536 X 1 разряд, а К565РУ6 — 16 384 бит с орга- низацией 16 384 X 1 разряд. Для питания микросхем используется источник питания +5 В + 05 В Конст- руктивно микросхемы К565РУ5 и К565РУ6 размещены в 16 выводных металлокерамических корпусах DIP. Структурная схема К565РУ5, К565РУ6 показана на рис. 1.8, назначение выводов приведено в табл. 1.5. Постоянное запоминающее устройство ППЭВМ имеет емкость 8 К байт, реализовано на микросхемах К573РФ2 и предназначено для хранения программы базовой систе- Таблица 1.5 Номер вывода Обозначение вывода Назначение вывода 01 — Свободен 02 D1 Информационный вход 03 WE Вход сигнала записи 04 RAS Вход сигнала выборки строк 05—07 АО, А2, А1 Адресные входы 08 Ucc Напряжение источника питания -J- 5 В 09 А7 Адресный вход (только для К565РУ5) 10—13 А5, А4, АЗ. А6 Адресные входы 14 DO Информационный выход 15 CAS Вход сигнала выборки столбцов 16 GND Общий 23
Рис. 1.8. Структурная схема ОЗУ К565РУ5 и К565РУ6: * — адресный вход только для микросхемы К565РУ5 Рис. 1.9. Структурная ехала РПЗУ К573РФ2 09* О 10* 1 11 * 2 75 т 5 4 4 15 5 б* б 77
Таблица 1.6 Номер вывода Обозначение вывода Назначение вывода 01—08 А7- АО Адресные входы 9-11 0—2 Выходные разряды 12 GND Общий 13—17 3—7 Выходные разряды 18 CE/PGM Выбор кристалла - программирование 19 А10 Адресный вход 20 ОЕ Разрешение вывода 21 А9,Ъ Вход программирования 22,23 Адресные входы 24 исс Напряжение источника питания + 5 В мы управления вводом—выводом (БСУВВ), в состав ко- торой входят программы тестирования и инициализации, выполняемые при включении электропитания ППЭВМ; драйверы — программы обслуживания устройств ввода— вывода; сервисные программы. Микросхема К573РФ2 представляет собой универ- сальное репрограммируемое ПЗУ (РПЗУ) с сохранением информации после выключения питания и ее стиранием ультрафиолетовым излучением емкостью 16 384 бит и организацией 2048X8 разрядов. Для питания микросхе- мы используется источник питания напряжением 4-5 В± ± 0,5 В, ее входы и выходы совместимы с ТТЛ-схемами в процессе считывания и программирования. Запоминаю- щее устройство микросхемы является полностью статиче- ским РПЗУ К573РФ2 размещено в 24-выводном ме- таллокерамическом корпусе DIP. Структурная схема РПЗУ К573РФ2 показана на рис. 1.9, а назначение его выводов приведено в табл. 1.6.
глава Принципы построения персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840 Персонально-профессиональные ЭВМ семейства ЕС 1840 имеют единую архитектуру, принципы построении, программное обеспечение и конструктив 1ые особенности, которые в совокупности определяют основные технические характеристики ППЭВМ. Настоящая глава по- священа рассмотрению общих особенностей ППЭВМ семейства ЕС 1840, архитектуре и принципам работы, анализу их основных технических и конструктивных особенностей. 2.1. Особенности персонально профессиональных ЭВМ В семейство персонально-профессиональных ЭВМ единой системы входят ППЭВМ ЕС 1840 и ее модификации ЕС1840.01, ЕС1840.02, ЕС1840.03, отличающиеся комп- лектом поставки Указанные машины открывают в Еди- ной системе электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ) направление персонально-профессиональных ЭВМ Основное назначение ППЭВМ — создание базовых средств автоматизации индивидуального труда в широ- ком диапазоне профессиональной ориентации. Семейство ЕС 1840 представляет собой ряд ЭВМ на- стольного типа, способных работать автономно и в соста ве локальных и глобальных сетей, и обеспечивает реше- ние широкого круга научно-технических экономических, административных и других специальных задач. Ука- занные ППЭВМ используются также в качестве интел- лектуального терминала, при этом их подключают к ЭВМ серии ЕС. Персонально-профессиональные ЭВМ семейства ЕС 1840 имеют различные периферийные устройства: электронно-лучевой индикатор (ЭЛИ), клавиатуру, нако- питель на гибких магнитных дисках (НГМД), матричное печатающее устройство Принцип модульности, реализо- 26
ванный в конструкции ППЭВМ а также унифицирован- ный интерфейс с различными возможностями варьирова- ния и расширения по мере возрастания объема решаемых задач позволяют: применять дополнительные модули профессиональной ориентации и периферийные устройст- ва (ПФУ); заменять ПФУ одного типа на ПФУ другого типа, более перспективного (например, цветной ЭЛИ a RGB дискеты типа Slim-line, печатающие устройст- ва типа «Robotron 1152» и т. п.). Программное обеспечение ППЭВМ семейства ЕС1840 включает в себя системное, прикладное и тестовое программные обеспечения. Системное программное обеспечение состоит из операционной системы М86; сервисных про рамм, обеспечивающих работу с магнитными носите- лями, оперативную корректировку и настройку на пара- метры конкретной модификации или установки ППЭВМ; системы программирования БЭЙСИК в основу которой положен интерпретатор языка, дополненный средствами графики. Персонально-профессиональные ЭВМ семейства ЕС 1840 позволяют использовать любые системы про- граммирования, созданные для операционной системы СР/М-86[3]. Прикладное программное обеспече н и е включает в себя пакет обработки электронных программируемых таблиц, пакет управления базами дан пых, пакет обработки текстовой информации. Система программирования ЕС 1840 допускает использование без каких-либо доработок большое число пакетов приклад- ных программ, созданных для операционной системы СР/М-86. Тестовое программное обеспечение состоит из мониторной тестовой программы и набора тестов, обеспечивающих контроль и локализацию неис- правностей в функциональных блоках ППЭВМ 2.2 Основные технические характеристики Технические характеристики любой ЭВМ, в том числе и персонально-профессиональной, определяются характе- ристиками ее основных функциональных частей. Для ЕС 1840 такими частями являются процессор, память, системы прерываний и прямого доступа к памяти интерфейс, внешние носители данных, клавиатура, элект 27
ронно-лучевой индикатор, матричное печатающее устрой- ство, система электропитания. Процессор базовый микропроцессор К1810ВМ86 с тактовой частотой 5 МГц, быстродействие — 1 X X 106 оп/с (типа «регистр—регистр»), разрядность—• 16 бит, число команд— 135. Память оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью 128—1 М байт, постоянное запоми нающее устройство (ПЗУ) емкостью 8 К байт. Интерфейс — параллельный типа ИРПР М и последо- вательный типа «Стык С2» (RS232C). Система прерываний — 8-уровневая. Прямой доступ к памяти (ПДП) —по четырем 20- разрядным каналам Внешние носители данных — два гибких магнитных диска с размером дискеты 133 мм, бесформатная ем- кость дискеты — 500 К байт, форматная емкость диске- ты — 320 К байт, скорость обмена с процессором — 250 К байт/с. Клавиатура — 92 клавиши, в том числе 10 програм- мно-функциональных- размещение цифрового и буквен- ного полей (русский и латинский алфавит) — типа пишущей машинки. Электронно-лучевой индикатор — экран с диагональю 31 см, монохроматический антибликовый с оранжевым фильтром, размещающая способность — 80 знаков X X 25 строк; режим — алфавитно-цифровой. Матричное печатающее устройство — число знаков — 96, размер строки—132 знака, скорость печати—I 100 зн/с Электропитание — однофазная промышленная сеть, напряжение 187—242 В, частота (50 ± 1) Гц, полная мощность, потребляемая от сети, 300 В- А Габаритные размеры, мм: процессор — 450Х300Х 145;' НГМД — 450X300X119, ЭЛИ 340X310X290; клавиа- тура 485X193X50; матричное ПУ— 375X420X150. Персонально профессиональные ЭВМ семейства ЕС 1840 обеспечивают нормальное функционирование при следующих условиях: температуре окружающего воздуха 10 35°С; относительной влажности воздуха 40—80% при темпе- ратуре 25°С; атмосферном давлении 84—107 кПа. 2.3. Архитектура и принципы работы с персонально-профессиональными ЭВМ Архитектура ППЭВМ ЕС1840. Основу персонально-про- фессиональной ЭВМ ЕС 1840 составляют следующие уст- ройства: базовый электронный модуль; электронный мо- дуль накопителей, содержащий два НГМД и один электронный модуль электропитания НГМД; электронно- л чевой индикатор, клавиатура; матричное печатающее устройство РАВИ-8010, или РМ-80, или EPSON FX-80 (модель FX-80 11). Базовый электронный модуль является центральным устройством, реализующим основные функциональные возможности ППЭВМ В его состав входят следующие устройства: конструктивный базовый модуль, содержащий кон- структивный модуль системной магистрали и модуль электропитания ППЭВМ — системный электронный модуль, электронный модуль памяти объемом 128 Кбайт или 512 Кбайт; электронный модуль адаптера ЭЛИ; - электронный модуль адаптера НГМД; электронный модуль адаптера интерфейсов. Системный состав и взаимосвязь основных устройств ППЭВМ ЕС 1840 представлены на структурной схеме (рис. 2.1). Все электронные модули ППЭВМ подключаются к системной магистрали для чего в конструктивном модуле ее имеется семь 135 контактных соединителей типа СНП 34. Пять соединителей заняты электронными моду- лями ЕС 1840, а два свободных могут быть использованы для увеличения объема ОЗУ или подключения электрон- ных модулей профессиональной ориентации В ППЭВМ предусмотрена возможность подключения к базовому электронному модулю идентичного по кон- струкции электронного модуля расширения. Для реализа- ции такой возможности к одному из свободных соеди- нителей базового электронного модуля подключается передающий электронный модуль расширения, который с помощью кабелей соединяется с приемным электронным модулем расширения, подключаемым, в свою очередь, к одному из соединителей системной магистрали элект- ронного модуля расширения. 29
Базовый электронный модуль Каналы связи с гром- ~s Коговоригелем \ ПЗУ Системная магистраль Электронный модуль памяти Клавиатура ’Тсновнм модуль электро- я низоюр •OSC CLK Электронный модуль адаптерами Элек модуль адап- тера НГМД Системный электронный м. СинхроАценгро/ь ------- ный процес ПДП ар Система Таймер преры- ваний Адаптер Системное Адаптер связи с ПЗУ °- клавиатурой 8 Кбайт >________, Внутренние 'Кбайт 220В 50 Гц Модуль эле тро _ питания НГМД печатающее Злектрон- устройстбо ный модуль росшцре ния Дополнитель- ный модуль расширения 03У128Кбайт Дополнителе ный модуль 220В 50 Гц Соединители адаптеров периферийны* устройств и модулей расширения 220В 50Ги Рис. 2.1 Системный состав ППЭВМ семейства ЕС 1840 Системная магистраль обеспечивает функциональную и конструктивную взаимосвязь основных узлов ППЭВМ Она представляет собой набор линий для передачи дан ных, адреса и сигналов управления Назначение линий системной магистрали и их распределение по контактам соединителей приведены в § 4.2. Принципы работы с ППЭВМ. Прежде чем включить электропитание ППЭВМ необходимо вставить в НГМД А (он маркирован на лицевой панели электронного моду- ля накопителей двумя точками) дискету с операционной системой М86 и закрепить ее. Далее включается элект 30
ропитание блоков ППЭВМ в такой последовательности: матричное ПУ и НГМД, процессор, ЭЛИ. Для включе ния электропитания следует установить переключатели на соответствующих блоках в положение ВКЛ. При нормальном функционировании блоков и ППЭВМ формируется определенная последовательность сигналов: — загорается индикатор на лицевой панели НГМД А; - индикатор на лицевой панели НГМД А гаснет; — подается звуковой сигнал; вторично загорается индикатор на лицевой панели НГМД А, - па экране ЭЛИ появляется первое сообщение операционной системы: ПО ПЭВМ ЕС М86 ИЗД. пп КОНФИГУРАЦИЯ: ДИСКОВОДЫ : 2 ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО : 1 АДАПТЕР СТЫКА С2 : 2 ПАМЯТЬ (КБ) : mm М-ДИСК (КБ) : kk А> ПЛЗО 0 : 00 : 00 ПН : 1 СЕН. 1987 В этом сообщении пп — номер издания операцион- ной системы; mm — объем основной памяти; kk — объем основной памяти, выделяемой для М диска (моделируе- мого диска). Появление такого сообщения свидетельствует о том что загрузка операционной системы М86 завершена ус- пешно и ППЭВМ работоспособна. В первой строке сообщения указывается номер издания загружаемой опе- рационной системы, принимающий значения 01—99, в последующих строках — информация о конфигурации системы Информация о подключении ЭЛИ и клавиатуры не выводится, так как эти устройства обязательно под ключаются для обеспечения нормальной работы ППЭВМ. В соответствии с этим сообщением к ППЭВМ подклю чены два НГДМ, матричное ПУ ЭЛИ клавиатура, два адаптера последовательного интерфейса связи по сты- ку С2, М-диск, если в системе программными средства- ми организован моделируемый диск Вслед за сообще- нием о конфигурации системы идет строка сообщения А> (1 » 31
Это выражение называется системной подсказкой и свидетельствует о том, что ППЭВМ готова к работе. Последняя строка сообщения, называемая строкой состояния, состоит из четырех полей. В первом поле приводится информация о состоянии системы, после выполнения начальной загрузки оно не заполняется; во втором поле указывается номер пользователя, после вы- полнения начальной загрузки номер пользователя уста- навливается равным нулю; в третьем поле указывается время, после выполнения загрузки поле имеет вид 0:00:00; в четвертом поле строки после выполнения начальной загрузки указывается дата подготовки конкретного изда- ния операционной системы. Для установления текущих даты и времени необхо- димо выполнить команду ДАТА. В противном случае в строке состояния системы регистрируется время, истекшее с момента загрузки операционной системы. Необходимые директивы, команды и входные данные при работе с ППЭВМ вводятся с клавиатуры Резуль- таты выводятся на ЭЛИ и печатающее устройство. При использовании ППЭВМ в режиме профессиональное ориентации ввод исходных данных и программ и вывод результатов производится также через интерфейсы вво- да — вывода и дополнительные специальные электрон- ные модули, устанавливаемые на свободные посадочные места в базовом конструктивном модуле. 2 4. Структура базовых электронных модулей Основу базовых электронных модулей ППЭВМ семей- ства ЕС 1840 составляют системный электронный модуль, электронный модуль памяти объемом 128 К или 512 Кбайт, электронный модуль адаптера электронно- лучевого индикатора, электронный модуль адаптера НГМД и электронный модуль адаптера интерфейсов. Системый электронный модуль. Центральным ядром ППЭВМ является системный электронный модуль. В его состав входят центральный процессор, адаптер связи с клавиатурой, адаптер связи с громкоговорителем. Струк! турная схема системного электронного модуля приведена на рис. 2.2. Центральный процессор содержит следую- щие блоки микропроцессор К1810ВМ86, синхронизатор, блок управления, регистр формирователь магистрали ад- 32
ресов, блок формирователей магистрали данных, ПЗУ блок прерываний, блок ПДП, триггер запроса регенера иии памяти, таймер, трехканальный порт, конфигуратор системы, дешифратор адреса порта ввода — вывода, буфер-усилитель. Микропроцессор К1810ВМ86 определяет систему команд, реализованную в центральном процессоре ППЭВМ МП имеет буфер очереди команд длиной 6 байт. Команды предварительно выбираются из памяти и заносятся в буфер по мере освобождения в нем места. Считывание командной информации и обмен данными с памятью микропроцессор производит по 2-байтовой маги- страли данных DO—D15. По сигналу RESET при включении электропитания микропроцессор приводится в исходное состояние, при котором на всех трехстабильных выходах устанавливает ся высокоимпедансное состояние, а на обычных выхо- дах — неактивное состояние. Регистр признаков при этом сбрасывается, а очередь команд очищается. После сня- тия сигнала RESET в течение 9 периодов сигнала CLK и более сегментные регистры и регистр адреса команд приводятся в исходные состояния и микропроцессор инициирует выполнение стандартного цикла системной магистрали для выборки из ПЗУ первой команды по адресу FFFO, которая является командой прямого меж- сегментного перехода jMP на действительное начало программы сброса, инициализации и тестирования ППЭВМ Синхронизатор генерирует серии непрерывных синх- ронизирующих сигналов CLK, PCLK, OSC, при этом OSC — это меандр с частотой FOsc = 1200 кГц; CLK серия положительных импульсов со скважностью 3 и частотой Fci.K = FOsc/3, PCLK — меандр с частотой fpclk = Fclk/2- игнал RESET формируется в синхронизаторе по активному (низкому) сигналу СБРОС из электронного модуля электропитания при подаче на него питающего напряжения. Регистр-формирователь магистрали адреса обеспечи вает демультиплексирование локальной магистрали AD микропроцессора. Запоминание адреса производится по импульсу ALE из блока управления. Буфером усилите- лем повышается нагрузочная способность адресных ли- ний системной магистрали. Постоянное запоминающее устройство имеет емкость 3—879 33
Рис. 2.2. Структурная схема системного ЭМ 8 К байт и хранит программы базовой системы управле-| ния вводом — выводом. Все адресуемые программно средства процессора, кроме памяти, называются портами ввода — вывода. Для дешифрации адресов портов используются 10 младших разрядов адреса (АО А9), что обеспечивает макси- мальное число адресуемых 1-байтовых портов— 1024. Однобайтовые порты подключены только к младшему байту шины данных D0—D7. Возможно подключение 2-байтовых портов к шине данных, но тогда для их адресации используются только четные адреса (АО = 0). Кроме того, для 2-байтовых портов невозможно исполь- 34
<рер- те/н ХА0-ХА19 Центральный процессор ВНЕ зование режима передачи содержимого порта в память или слова из памяти в порт по каналу ПДП, так как блок ПДП обеспечивает управление только 1 байтовыми Циклами передачи данных. Дешифратор адреса порта ввода — вывода обеспе чивает формирование сигналов программного выбора средств (микросхем) системного электронного модуля, адресуемых как порты. По состоянию адресных линий ХА5—ХА9 дешифратор активизирует один из сигналов выбора средства (микросхемы). Блок формирователей шины данных включает в себя пять 1 байтовых двунаправленных формирователей, реа- з* 35
Таблица 2.1 Состояние мик- ропроцессора Состояние микропроцессора (отно- сительно системной магистрали) Команда си- стемной ма- гистрали S2 S1 so 0 0 0 Подтверждение прерывания INTA 0 0 1 Считывание порта ввода — вывода IOR 0 1 0 Запись в порт ввода — вывода IOW 0 1 1 Пассивное — 1 0 0 Считывание команды из памяти MEMR 1 0 1 Считывание данных из памяти MEMR 1 1 0 Запись в память MEMW 1 1 1 Пассивное — лизованных на микросхемах КР580ВА86. Блок обеспе- чивает согласование 2-байтового интерфейса микропро- цессора К1810ВМ86 с 1- и 2-байтовым интерфейсом портов ввода — вывода, а также минимизирует число на- грузок на системной магистрали. Основу блока управления составляет микросхема КР1810ВГ88 обеспечивающая формирование основных сигналов управления системной магистрали на основа- нии кода состояния микропроцессора. Соответствие кода состояния микропроцессора SO, SI, S2 команде систем- ной магистрали приведено в табл. 2.1 Состояние ли- ний ВНЕ и АО в процессе выполнения команд системной магистрали (кроме INTA) определяет формат переда ваемых данных: ВНЕ, АО = 0,0 — передача слова; ВНЕ АО = 0,1 — передана старшего байта по нечет- ному адресу; ВНЕ, АО = 1,0 — передача младшего байта по четно- му адресу; ВНЕ, АО = 1,1 —запрещенная комбинация. При передачах данных по системной магистрали захват магистрали и управление передачей происходят только со стороны центрального процессора, причем захватить магистраль для передачи данных может либо микропроцессор, либо блок ПДП Если системная магистраль захвачена микропроцессо- ром то управляющие сигналы магистрали активизиру ются блоком управления, а адрес передается в маги- страль из регистра-формирователя магистрали адреса. В это время блок ПДП на всех выходах (кроме выхода 36
запроса на захват магистрали HRQ DMA) поддержи- вает высокоимпедансное состояние. Если микропроцессор находится в пассивном состоя- нии, то системная магистраль захватывается блоком ПДП В этом случае блок управления в ответ на запрос HRQ DMA с помощью сигналов AEN, DENH, DENL логически отключает локальную магистраль АО—А19, ВНЕ и выходы команд системной магистрали, разрешает передачу сигналов блоком ПДП и активизирует сигнал подтверждения захвата системной магистрали блоком ПДП (сигнал HOLDA) После получения подтверждения захвата блок ПДП организует передачу данных по ма- гистрали, обеспечивая формирование необходимых команд системной шины (IOR, IOW MEMR MEMW), адреса АО—А19 и сигнала ВНЕ На рис. 2.3—2 5 показаны потоки данных при выпол- нении микропроцессором цикла передачи слова по систем- ной магистрали и передачи по каналу ПДП старшего байта по нечетному адресу и младшего байта по четному адресу. Блок прямого доступа к памяти реализован на микро- схеме КР1810ВТ37А и нескольких микросхемах серий КР580, К555 и К155. Он имеет четыре независимых ка- нала: 0, 1,2,3. Каждый канал, в свою очередь, имеет 16 разрядные регистры CAR и CWR, 6 разрядный регистр 4OD, триггер запроса триггер маски. Кроме того, блок Блок формирователей магистрали данных Б6-Б1Р AD8 ADf51 (отель Формиро батель Формиро вотель АРОАР! , \<рОрМир^_—I 1 ,| форниро \Ватель ОЗУ vn '-Вывода \V0D7 Лтель Рис. 2.3. Структура потока данных при выполнении мнкропро- кссором цикла передачи слова по системной шине (ВНЕ О, АО = о. MEMR = 0) 37
Рис. 2.4. Структура потока данных при пе- редаче по каналу 11ДН старшего байта по нечетному адресу (ВНЕ = 0. АО = 1, MEMR = 0 IOW=0) D8-D15 Рис. 2.5. Структура по- тока данных при пере- даче по каналу ПДП младшего байта по четному адресу (ВНЕ = 1, АО = 0, MEMR 0 IOW 0) ПДП содержит регистр состояния STAT и триггер выбора байта FL. Регистры CAR и CWR обеспечивают блочную переда- чу данных в режиме ПДП. При этом регистр CAR содер- жит 16 младших разрядов текущего адреса памяти и модифицируется на единицу после каждого цикла переда- чи соответствующего канала. Регистр CWR содержит 16-разрядный счетчик числа байтов, подлежащих переда- че по данному каналу После каждого цикла передачи 38
байта содержимое счетчика CWR уменьшается на 1 Когда значение регистра CWR переходит из 0 в FFFF, вырабатывается сигнал Т/С, поступающий в системную магистраль. Регистры CAR и CWR программно-доступны по 8 бит за одно обращение. Регистр MOD является регистром режимов канала ПДП; состояния его разрядов определяют направление и вид передачи данных. Нумерация разрядов регистра MOD соответствует нумерации разрядов шины данных XD, загружаемых в регистр MOD при записи Выбор регистра MOD соответствующего канала осуществляется путем дешифрации разрядов шины данных XD1 и XDO. которые должны содержать номер канала ПДП Триггеры запросов всех четырех каналов образуют регистр REQ, с помощью которого контроллер ПДП может начать передачу данных по требованию программы ана- логично тому, как это делается по требованию сигналов запроса DRQ из системной магистрали. Каждый разряд регистра REQ устанавливается программно, а сбрасы- вается либо также программно, либо при генерации сиг- нала Т/С соответствующим активным каналом ПДП Аналогично регистру REQ, контроллер ПДП содержит регистр маски MASK, доступный программе. Каждый триггер этого регистра устанавливается для блокировки восприятия соответствующего запроса DRQ из системной магистрали Содержимое регистра MASK не влияет на запросы, инициируемые с помощью регистра REQ Разряды 0—3 регистра STAT устанавливаются при ге- нерации сигнала Т/С соответствующим каналом и сбра- сываются при выполнении функции RESET и операции чтения из регистра STAT Разряды 4—7 регистра STAT отражают текущее состояние каналов. Перед началом любой передачи данных под управле- нием блока ПДП необходимо программно установить все средства соответствующего канала, а при включении электропитания, после отработки функции RESET, все программно доступные средства блока ПДП следует уста новить в некоторое допустимое значение. После программной подготовки каналов блок ПДП обеспечивает управление передачей данных по запросам ORQ 0, 1,2, 3. Сигналы DACK О, I, 2, 3 служат для идентификации захвата системной магистрали соответ ствующим каналом ПДП и используются портом ввода вывода для разрешения выдачи данных в магистраль или Для приема данных из магистрали. Для каналов ПДП 39
устанавливается (программируется) фиксированный при- оритет с высшим его значением для канала 0. Канал 0 блока ПДП используется для организации циклов регене- рации динамической памяти ППЭВМ. Таймер представляет собой три независимых програм- мируемых 16-разрядных счетчика 0, 1, 2, которые выраба- тывают на выходах временные импульсные сигналы.. Тай- мер ППЭВМ реализован на микросхеме КР580ВИ53. Для всех трех счетчиков входным сигналом является синхронизирующий сигнал CLK TIMER, частота которого в четыре раза ниже частоты сигнала CLK: CLK TIMER = PCLK/2 = CLK/4. Счетчик 0 используется как системный таймер, его выход представляет собой запрос на внешнее маскируе- мое прерывание TRQ0 высшего приоритета Счетчик 1 используется для задания временного интервала циклов регенерации, его выход обеспечивает установку триггера запроса регенерации памяти. Счетчик 2 используется для программирования звукового сигнала, его выход пред- ставляет собой источник звукового сигнала, который поступает в адаптер связи с громкоговорителем. Блок прерываний, реализованный на микросхеме КР1810ВН59А, обеспечивает приоритетный выбор запро- сов внешних маскируемых прерываний и формирование кода типй маскируемого внешнего прерывания. Преры- вание— программный переход на подпрограмму обработ- ки прерывания по 4-байтовому коду, хранящемуся в памяти и называемому вектором прерывания. Адрес вектора пре- рывания формируется микропроцессором путем сдвига влево на два разряда кода типа прерывания Прерывание называется маскируемым, если его реализация зависит от маски IF в регистре признаков микропроцессора. Типы и соответствующие им векторы прерываний ППЭВМ (кроме внутренних прерываний по команде INT) при ведены в табл. 2.2. Для прерываний по команде INT код задается в са- мой команде (код команды CDXX, где XX — код типа прерывания). Вектор прерывания занимает два слова в па- мяти, одно из которых хранит новый сегмент команды (CS), а другое — новый адрес команды (IP) Блок прерываний наряду с общей маской IF в регистре признаков микропроцессора имеет в своем составе регистр IMR, обеспечивающий возможность дополнительного ин- дивидуального маскирования запросов IRQ Загружается 40
Таблица 2.2 Тип прерывания Адрес вектора Наименование прерывания Примечание (I 1 — внутреннее, не маскируе- мое 0—3 4—7 Деление иа ноль Пошаговый режим Инициируется при переполнении в делении Инициируется ус- тановкой признака TF = 1 2 — внешнее, не маскируемое 8 В Прерывание NMI Инициируется по ошибке ввода — вы- вода 3 С —F Точка прерывания Инициируется по команде 1NT с ко- дом СС 4 — внутреннее, не маскируе- 10—13 Переполнение Инициируется по команде INTO, если признак OF = 1 5 о мое 14—17 18-1В 1C-1F Прерывание памя- ти Резерв Инициируется командой INT 8 20-23 Текущее время (IRQ0) Инициируется тай мером 9 24 27 Клавиатура (1RQ1) Инициируется адаптером' клавиа Л внешнее, 28 2В — туры В С маскируемое 2С 2F 30—33 — Е F 38—ЗВ ЗС—3F НГМД (1RQ6) Инициируется адаптером НГМД регистр IMR выполнением команды записи байта в порт с адресом 021 Регистр IMR доступен и для чтения по этому же адресу Блок прерываний работает в режиме неавтоматического окончания прерывания, поэтому в кон- це процедуры обработки внешнего маскируемого прерыва- ния (перед выполнением последней обязательной коман- ды IRET) должна быть выполнена запись в порт 020 ко да 20, которая воспринимается блоком прерываний как команда окончания прерывания. По этой команде сбра сывается запомненный приоритетный признак обслужи- ваемого прерывания и приводятся в исходное состояние схемы восприятия его запросов. Трехканальный порт реализован в системном электрон- ном модуле на микросхеме КР580ВВ55А Он обеспечи- вает программный доступ к конфигуратору системы, 4
адаптеру клавиатуры и отдельным сигналам системного электронного модуля и формирует некоторые управляю- щие сигналы. Конфигуратор системы представляет собой двоичный код, набираемый с помощью микровыключателей SW1 и SW2. Контакт конфигуратора хранит единичный бит, если он разомкнут, и нулевой бит, если он замкнут. На- значение и расшифровка кода конфигуратора системы приведены ниже: SW1 Бит 0 Начальная загрузка с НГМД (контакт должен быть разомкнут) Бит 1 Не установлен в плате контроллер ПДП, если контакт разомкнут Бит 2 Бит 3 Биты SWI Тип установленного адаптера ЭЛИ 5 4 -------- Бит 4 Бит 5 О О 1 1 О Резерв 1 Цветной графический 40X25 0 Цветной графический 80X25 1 Черно-белый монохромный 80X25 Бит 6 = 1 Бит 7 = 0 Число НГМД равно 2 SW2 Биты SW2 Объем уста повленной ди Бит 0 3 2 1 0 памяти, К байт Бит 1 0 0 0 0 0 0 0 1 128 256 Бит 2 0 0 0 0 1 1 0 1 384 512 Бит 3 0 1 0 0 640 Бит 4 Не используется (контакт разомкнут) 42
Вит 5 Бит 6 Бит 7 Контакт должен быть разомкнут Адаптер связке громкоговорителем служит для формирования звукового сигнала и его про- граммного управления. Структурная схема адаптера связи с громкоговорителем приведена на рис. 2.6. Адаптер связи с клавиатурой обеспе- чивает прием и преобразование в параллельный код последовательных кодов, формируемых клавиатурой при нажатии и отпускании клавиш. ±5В DATA разрешение звуке Рта ^i) aK fi млульсы чета, Нил, пр г imp,_____ (разрешение суета, порт 61, бит О) Рис. 2.6. Структурная схема адаптера связи с громкоговорителем Электронный модуль памяти. Оперативное запоминаю- щее устройство (ОЗУ) ППЭВМ реализовано в виде электронного модуля памяти, который предназначен для приема, хранения и передачи данных на системную ма гистраль по запросу центрального процессора или пери- ферийного устройства. В состав ЕС 1840 могут входить электронные модули памяти двух типов, рассчитанные на емкость памяти 128 К и 512 К байт соответственно. В зависимости от потребностей пользователя возмож- ны следующие случаи применения ЭМ памяти: - один модуль емкостью 128 К или 512 К байт; два модуля емкостью 128 К байт каждый; два модуля емкостью 512 К байт каждый; — один модуль емкостью 512 К байт и один модуль ем костью 128 К байт. Приведем основные технические характеристики элект- ронного модуля памяти: Напряжение электропн 5 В ± 0.5 В та ния Разрядность — 2 байт Порядок обращения произвольный Выполняемые операции ЗАПИСЬ, СЧИТЫВАНИЕ, PF ГЕНЕРАЦИЯ Цикл обращения — не менее четырех тактов цент- рального процессора 43
Рис. 2.7. Структурная схема ЭМ памяти Структурная схема электронного модуля памяти при- ведена на рис. 2.7. Связь модуля с системной магистралью осуществляет- ся посредством следующих сигналов интерфейса: DO— D15 — данные; Л1 —А19 — адрес; АО — сигнал доступа к младшему байту данных; ВНЕ сигнал доступа к старшему байту данных; MEMW сигнал записи в памяти; MEMR — сигнал считывания из памяти; DACKO — сигнал запроса регенерации памяти; I/O СНСК — сигнал сбоя в считанной информа- ции. Каждый электронный модуль памяти условно разделен на два банка: младший и старший. Младший банк всегда принимает или выдает младшие восемь разрядов данных (DO—D7), старший банк — старшие разряды (D8—D15) 2-байтового слова данных. Управление передачей данных осуществляется сигналами АО и ВНЕ, снимаемыми с системной магистрали (табл. 2.3). Младший банк содержит четно адресуемые байты (А0-0), старший банк — нечетно адресуемые байты 44
Таблица 2.3 ВНЕ АО Передаваемые разряды 1 0 DO —D7 1 1 Запрещенная комбинация 0 0 DO —D15 0 1 D8 —D15 (АО-1, ВНЕ-О). Из памяти байты могут выбираться одно- временно из старшего и младшего банков. Слова данных по четному адресу считываются из па- мяти за одно обращение; слова данных по нечетному адресу — за два цикла памяти В первом цикле пересы- лается младший байт из старшего банка по старшей половине линий данных D8—D15; во втором цикле выби- рается младший банк и пересылается старший значащий байт слова данных по линиям DO—D7. Максимальное адресное пространство памяти семей- ства ЕС 1840 составляет 1 М байт, причем старшую об ласть его занимает ПЗУ объемом 8 К байт Предусмотрена возможность отключения любого сегмента области памяти размером 64 К байт и выделения отключенного сегмента для других средств ППЭВМ, в том числе для средств профессиональной ориентации. Электронный модуль памяти емкостью 128 К байт реа- лизован на микросхемах динамического ОЗУ КР565РУ6, а емкостью 512 К байт — на микросхемах динамического ОЗУ КР565РУ5. Регенерация информации всех динами- ческих элементов памяти для микросхем как КР565РУ6, так и КР565РУ5 осуществляется в ППЭВМ посредством 128 циклов обращения с использованием всех комбинаций рочных адресов АО—А6 каждые 2 мс. Электронный модуль адаптера ЭЛИ Этот модуль пред- назначен для подключения монохроматического электрон- но-лучевого индикатора к системному модулю. Структур- ная схема его приведена на рис. 2.8 Данные для высвечивания на ЭЛИ поступают из си- стемной магистрали в буфер данных и память регенера- ции адаптера (буфер дисплея) Буфер дисплея реализован на элементах статической памяти К541РУ2 и обеспечи- вает отображение экрана емкостью 25 строк по 80 симво- Юв, причем каждый отображаемый символ сопровож- дается атрибутом Емкость буфера дисплея составляет 4 К байт, из них 2 К байт предназначены для кодов сим 45
MEt-1 W, MtMR,IOWJOR,AEN,CLK,.RESET,1/0CHRDY, 8HE Рис. 2.8. Структурная схема ЭМ адаптера ЭЛИ волов, а другие 2 К байт — для кодов атрибутов Доступ к буферу осуществляется с использованием адресного пространства системного ОЗУ. Для него зарезервированы адреса ВОООО B7FFF Коды символов располагаются по четным адресам, коды атрибутов — по нечетным В алфавитно цифровом режиме работы ЭЛИ каждый символ на экране представляет собой матрицу размера 7X9 точек изображения, в псевдографическом режиме — матрицу размера 9X14 точек. Символы, межсимвольные и межстрочные пробелы кодируются перезагружаемым генератором знаков емкостью 8 К байт. Этот объем позво- ляет обеспечить точечные представления для 256 симво лов Генератор знаков реализован на элементах статиче- 46
ской памяти КР537РУЗА. Доступ к нему осуществляется с использованием адресного пространства системного ОЗУ с адресами DC000—DFFFF. Сопряжение аппаратуры адаптера с ЭЛИ производит- ся через узел формирования сигналов для ЭЛИ под управ- лением контроллера СМ 607 электронно-лучевой трубки, обеспечивающего интерфейс растрово-сканирующих дисп- леев. Контроллер СМ 607 программируется данными из системной магистрали и позволяет воспроизводить алфа- витно-цифровые и графические изображения с перемен- ным форматом. В состав контроллера СМ 607 входят программируемые генераторы кадрового и строчного синх- роимпульсов, программируемый регистр адреса регенера- ции, счетчик линий сканирования в строке, программируе- мая логика курсора, регистр светового пера и устройства для связи с системной магистралью. Программируемые устройства контроллера образуют файл из 18 регистров, которые обеспечивают программное управление периодами и положениями строчного и кадро- вого синхроимпульсов, числом отображаемых на экране символов в строке и числом строк, положением курсора и светового пера, частотой регенерации информации на экране. Задающий генератор (источник серии DOT CLK) адап- тера ЭЛИ имеет частоту 16,380 МГц. Максимальная частота видеосинхросигнала и синхросигнала яркости составляет 8,190 МГц. Обмен информацией между центральным процессором и адаптером ЭЛИ производится только по инициативе центрального процессора в асинхронном режиме в соот- ветствии с алгоритмом и временной диаграммой работы системной магистрали. Электронный модуль адаптера НГМД Этот модуль предназначен для аппаратного и программного сопряже- ния центрального процессора ЕС 1840 с НГМД и работает под управлением центрального процессора. В соответствии с его командами модуль адаптера НГМД поддерживает формат данных на дискете, кодирует данные по способу записи модифицированной частотной модуляции, програм- мирует длину записи данных — 128, 256, 512, 1024 байт на сектор, скорость перехода с дорожки на дорожку, время загрузки и разгрузки головки, обеспечивает мультисектор- ные и мультидорожечные операции, обеспечивает управ ление до четырех НГМД, сканирование данных, побайто- вое сравнение данных из ОЗУ с данными, считанными с 47
wodwi
дискеты, передает данные в режиме ПДП или в режиме прерываний. Состав и структурная схема рассматриваемого модуля приведены на рис. 2.9. Для центрального процессора модуль адаптера НГМД программно-доступен через регистр управления и два пор- та контроллера НГМД: регистр основного состояния (РОС) и регистр данных (РД). При этом РОС доступен центральному процессору только для считывания и ис- пользуется для организации обмена информацией между центральным процессором и модулем; РД (в действитель- ности состоящий из нескольких стековых регистров, где в каждый конкретный момент времени на магистрали данных доступен только один регистр) запоминает дан- ные, команды, параметры и информацию о состоянии НГМД. Байты данных считываются или записываются в РД по порядку для программирования или получения результата после выполнения отдельной команды. В фазе результата через РД считываются регистры состояния, хранящие информацию о результате выполнения заданной команды и о состоянии НГМД. Каждая выполняемая команда определяет число регистров состояния, которое должно быть считано. Электронный модуль адаптера НГМД обеспечивает вы- полнение 15 команд. К ним относятся команды чтения, записи, форматизации, сканирования, поиска, снятия со- стояний и др Каждая команда инициируется мульти- байтовой передачей из центрального процессора. После выполнения команды результат должен быть передан мультибайтовой передачей обратно в процессор. Обмен информацией с ЦП происходит по системной магистрали в двух режимах: ПДП и прерываний. Про граммная поддержка работы электронного модуля НГМД обеспечивается специальным программным драйвером, входящим в состав операционной системы М86. Сопря- жение этого модуля с НГМД обеспечивается интерфейсом ГМД, описание которого приведено в гл. 4. Электронный модуль адаптера интерфейсов. Этот мо- дуль предназначен для подключения к ППЭВМ перифе рийных устройств, использующих интерфейс типа ИРПР-М, и устройств, работающих в режиме связи по тыку С2. В состав электронного модуля адаптеров интерфейсов входят адаптер параллельного интерфейса типа ИРПР-М, к которому подключается матричное пе читающее устройство, и два идентичных адаптера после- 4 879 49
Рис. 2.10. Структурная схема ЭМ адаптера параллельного иитер- f фейса довательного интерфейса связи по стыку С2. Структурная схема адаптера параллельного интер- фейса приведена на рис. 2.10. Основными функциональ- ными узлами его являются дешифратор команд, приемо- передатчик, регистр данных, регистр управления и три магистральных буфера. Сопряжение адаптера с системной магистралью произ- водится но линиям адреса АО— А9, данных D0—D7, чте- ния IOR и записи IOW Установка исходного состояния осуществляется сигналом RESET. Инициатива обмена центрального процессора с адаптером принадлежит про- грамме, при этом передача данных происходит только байтами. Направление передачи информации определяет- ся сигналами IOR, IUW7 Режимы работы адаптера определяются дешифрато- ром команд на основании информации, полученной из процессора. Передача символов из процессора в печатающее устройство производится через регистр данных. Регистр управления имеет 5-разрядную структуру. Состояние четырех младших разрядов регистра переда- ется на разъем связи с печатающим устройством и воспринимается им как управляющая информация Раз- ряд 5 может использоваться в качестве маски прерыва- 50
ния от пульта управления. Контроль содержимого регист- ра управления производится по командам из централь- ного процессора в режиме ЧТЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ. При этом содержимое регистра передается на магистраль DO — D7 через магистральный буфер 2 и приемопередат- чик адаптера. Для получения сигналов с пульта управления исполь- зуется режим ЧТЕНИЕ СОСТОЯНИЯ в котором инфор- мация с разъема связи транслируется через магист- ральный буфер 3 и приемопередатчик на магистраль DO — D7. Адаптеры последовательного интерфей- с а обеспечивают подключение к ППЭВМ устройств, ра- ботающих в режиме последовательной синхронной и асинхронной связи по стыку С2 в соответствии с ГОСТ 18145—81. Отсюда основное назначение адаптеров— согласование уровней сигналов ТТЛ с двуполярными сиг- налами стыка С2 (абсолютное значение сигналов стыка С2 составляет 3 12 В), а также преобразование параллель- ного кода, получаемого из центрального процессора, в последовательный код со служебными битами, и обратно. Скорость передачи данных в каналы связи адаптеров с периферийными устройствами программируется и дости гает 64 000 бит/с. На рис. 2.11 приведена структурная схема адаптеров последовательного интерфейса. Схема имеет общее и раз- дельное для каждого из адаптеров оборудование. Раз- дельное оборудование содержит идентичные блоки, поме- ченные цифрами I и II, принадлежащие соответственно адаптерам I и II. Основной функциональный блок адаптеров — програм- мируемый контроллер последовательного интерфейса, вы- полненный на базе микросхемы КР580ВВ51А, которая реализует последовательно-параллельное а также обрат- ное преобразование данных и передачу их с заданной скоростью в синхронном и асинхронном режимах. Ско- рость приема и передачи данных может быть уменьшена в 16 раз или в 64 раза по отношению к частоте синхрони- зации, подаваемой на приемник и передатчик контролле- ра. Синхронизация приемников и передатчиков в асинх- ронном режиме обеспечивается таймером, в качестве которого используется программируемая трехканальная микросхема КР580ВИ53. Задание режимов работы адаптера, вывод сигналов стыка С2 и управление прерываниями процессора для 4* 51
обмена с ним информацией обеспечиваются блоком управ- ления адаптера. Перечисленные функции выполняются микросхемой КР580ВВ55А. 2.5. Система электропитания Система электропитания ППЭВМ (см. рис. 2.1) вклю- чает в себя два главных блока: основной модуль электро- питания и модуль электропитания НГМД. Система электропитания ППЭВМ подключается к од- нофазной сети переменного тока напряжением 187—242 В и частотой 50 Гц. Основной модуль электропитания. Этот модуль обеспе чивает выработку выходных питающих напряжений 5, 12 и — 12 В с параметрами, приведенными в табл. 2.4, а так же выработку сигнала СБРОС при включении электропи- тания ППЭВМ. Рассматриваемый модуль представляет Таблица 2.4 Наименование параметра Номинальное значение выходного напряжения 14. В Примечание 5 12 — 12 Допустимое отклонение, % Ток нагрузки: ± 1 ±3 ± 3 min А 2 0 0 Допустимое Аплах А 15 0,15 0,15 отклонение ±1,5% Пульсация выходного напряже- ния, мВ, не более 100 100 100 Нестабильность выходного на- пряжения от плавного измене- ния входного напряжения, %, не более 0,5 0,05 0,05 Суммарная нестабильность вы- ходного напряжения от UK %, не более 5 5 5 собой многоканальный вторичный источник электропита- ния с широтно Импульсным принципом регулирования •апряжения по каналу 5 В с бестрансформаторным входом. Структурная схема модуля электропитания при ведена на рис. 2.12. 53
Рис. 2.12. Структурная схема модуля электропитания основной части ППЭВМ Входное напряжение через переключатель и предохра нители входного узла поступает на сетевой фильтр, обес- печивающий снижение уровня радиопомех, генерируемых модулем в электросеть. В выпрямителе происходит вы- прямление переменного тока и сглаживание пульсаций напряжения Силовой преобразователь осуществляет пре- образование постоянного напряжения сглаживающего фильтра в заданное переменное напряжение для каждого выходного канала с регулируемой скважностью импуль- сов при постоянной частоте преобразования, равной примерно 40 кГц. На каждом выходе силового преобразователя установ лен демодулятор соответствующего канала — однополу- периодный выпрямитель и емкостный фильтр, выделяю щий требуемые среднее значение постоянного напряже- ния и уровень пульсаций переменной составляющей. Стабилизация выходных напряжений модуля обеспечи- вается подачей сигнала обратной связи с выхода демо- дулятора канала 5 В на схему управления, которая регулирует ширину управляющих импульсов в зависи- мости от сигнала рассогласования. В рабочем режиме схема управления питается с выходов каналов ± 12 В, Таблица 2 5 Номинальное зна чение выходного напряжения. В Суммарная не стабильность. % Ток нагрузки. А Пульсация вы ходного напри женин, мВ min шах 12 5 0,08 0,7 200 5 5 0,45 0,8 100 54
а в режиме пуска — от дополнительного преобразователя напряжения. Модуль электропитания снабжен узлом защиты от пе регрузки по току Модуль электропитания НГДМ Этот модуль обеспе- чивает выработку питающих напряжений 5 и 12 В, необ- ходимых для работы. Выходные параметры модуля элект- ропитания приведены в табл. 2.5. Рассматриваемый модуль — двухканальный вторич- ный источник электропитания, вырабатывающий постоян ные напряжения 5 и 12 В. Структурная схема его при- ведена на рис. 2.13. Рис. 2.13. Структурная схема модуля электропитания НГМД Модуль собран по классической схеме с выпрямле- нием, фильтрацией и последующей линейной стабилиза- цией пониженного на трансформаторе входного сетевого напряжения. Линейные стабилизаторы модуля имеют фик- сированный уровень настройки напряжения. Назначение входного узла аналогично назначению входного узла основного модуля электропитания 2.6. Особенности конструктивного исполнения персонально-профессиональных ЭВМ Основу конструктивного исполнения ППЭВМ составляет базовый электронный модуль (рис. 2.14), состоящий из следующих основных узлов: блока электронных модулей /, основного модуля электропитания 3, громкоговорителя 5, вентилятора 2, корпуса 4. Блок электронных модулей, внешний вид которого показан на рис 2.15, предназначен для установки семи функциональных ЭМ и обеспечения связей между ними. Организация связей возлагается на многослойную печат- ную плату с установленными на ней соединителями и 55
Рис. 2.14 Конструкция базового модуля / блок электронных модулей; 2 — вентилятор; 3 — ЭМ электропитания ос новнои электронной части; 4 - корпус. 5 громкоговоритель Р '
4 Рис. 2.16 Внешний вид электронного модуля: / — розетки типа ОНп-КГ-26; 2 — планка; 3—плата; 4- розетка CHH34-I35/I32*9, 4Р-22; 5 - пружина; 6 — рычаг шинами питания, которые входят в состав конструктив ного модуля системной магистрали. Ф нкциональные электронные модули (рис. 2.16) представляют собой многослойную печатную плату (во- семь слоев) размера 200X240 мм с установленными на ней элементами и соединителями. Электронные модули ППЭВМ отличаются друг от друга различным комплек- том элементов, а также числом и типоразмерами соеди- нителей интерфейса.
глава Программное обеспечение персонально- профессиональных ЭВМ 1 О 1 О 1 о 1 о о о о 1 1 о 110® 10 1 111 -.00 1 О 1 о О 1 о о 1 о Характер и сфера применения ППЭВМ в значительной степени опре- деляются ее программным обеспечением Программное обеспечение ЕС1840 включает в себя три основных компонента: операционную систему М86, систему программирования, пакеты прикладных программ Настоящая глава посвящена рассмотрению указанных компонентов программного обеспечения, а также системы команд ППЭВМ ЕС 1840. 3.1. Система команд ЕС1840 Система команд ППЭВМ ЕС1840 определяется типом входящего в ее состав микропроцессора К1810ВМ86 и содержит традиционные группы команд перемещения дан ных (арифметические, поразрядной обработки данных, перехода и управления процессом) и группу команд об- работки строк. Программно-доступные элементы ППЭВМ адресуются с помощью неявной, непосредственной, прямой регистровой, косвенной регистровой и косвенной адре сации. Общий объем адресуемой памяти ЕС1840 — 1 М байт. Структурные единицы памяти—байт, слово (2 байт), двойное слово и сегмент (64 байт) Адресом байта, слова или двойного слова может быть любое 20 разрядное двоич ное число Адрес сегмента памяти всегда содержит в че- тырех младших разрядах нули. Двадцатиразрядный адрес структурных единиц памяти не является программно доступным. Старшие 16 разрядов адреса, называемые базой сегмента и располагаемые в сегментных регистрах, программно-доступны. Для ад- ресации остальных структурных единиц памяти исполь- зуется логический адрес (указатель), содержащий два 16-разрядных компонента: базу сегмента, помещаемую в сегментный регистр, и относительный адрес (смещение) в сегменте. 58
В один и тот же момент программе доступны четыре текущих сегмента по 64 К байт каждый: сегмент кодов, адресуемый регистром CS; сегмент данных, адресуемый регистром DS; сегмент стыка, адресуемый регистром SS, и вспомогательный сегмент, адресуемый регистром ES. Сегменты могут быть разнесены, могут перекрываться и совпадать. Сегментная организация памяти позволяет сравни- тельно просто перемещать программы путем изменения содержимого сегментных регистров, понижать вероят- ность несанкционированного алгоритмом разрушения команд и данных программ при разнесении сегментов в памяти. Форматы команд и данных. Команды ЕС 1840 занимают в памяти 1—6 байт. Первый байт команды содержит код операции В некоторых командах код операции размещает- ся и во втором байте. Ниже приведен обобщенный формат типовой команды ЕС1840: W mod reg r'm disp 8/16 ddta 8/16 Одноразрядное поле имеется в большинстве команд и определяет разрядность операндов. Если W = 0, то операнды 8 разрядные; если W = 1, то операнды 16 раз- рядные. Поля mod и r/m второго байта команды опре- деляют один из 24 режимов формирования относитель- ного адреса операнда в сегменте данных или в сегменте стека. Поля disp 8 и disp 16 определяют 1- или 2-байтовое смещение в команде. Если смещение 1 байтовое, то произ- водится его знаковое расширение до 2 байт (т. е. зна- чение всех разрядов второго байта устанавливается рав- ным значению старшего разряда исходного байта). Поле г/m при mod = 11 и поле reg определяют ре гистры общего назначения РОН (табл 3.1). Поля data8 Таблица 3.1 Поле r/m или reg W = 0 W = 1 Поле r/m или reg IF = 0 W I ООО AL АХ 100 АН SP 001 CL СХ 101 СН ВР 010 DL DX по DH SI 011 BL ВХ 111 ВН DI 59
или data 16 определяют 1- или 2-байтовые непосредствен- ные данные. Наряду с командами типового формата в ЕС1840 реализованы команды с упрощенным форматом, осуществ- ляющие наиболее часто применяемые операции. По быст- родействию и занимаемой памяти они более эффективны. Так, команды упрощенного формата при работе с РОН являются 1-байтовыми, а поле reg помещено в байт с кодом операции. При работе с данными в памяти ис- пользуется регистр АХ, а данные в сегменте данных адре- суются вторым и третьим байтами команды. Персонально-профессиональные ЭВМ ЕС 1840 обеспе- чивают аппаратную обработку элементарных и индекси- рованных данных, стека, строки и таблицы. К элемен- тарным данным относятся 1- и 2-байтовые порядковые и целые числа, 1-байтовые упакованные, 1- и 2-байтовые распакованные двоично-десятичные числа, а также 4 бай- товые логические адреса (указатели). Целые числа представляются в дополнительном коде. Диапазон изменения целых 1-байтовых чисел составляет от — 255 до + 255, 2-байтовых от — 65 535 до 4 65 535; диапазон изменения 1-байтовых порядковых чисел — 0—255, 2-байтовых — 0—65 535. Таблица 3.2 Обозначение Характеристика Е Операнд в памяти или в РОН, определяемый полями mod и r/m R Rseg D А Операнд в РОН Операнд в сегмеитиом регистре Непосредственные данные в команде Если W = 0, то операнд в регистре AL Если W = 1, то операнд в регистре АХ St М (...) Стек Операнд в памяти, в скобках указывается смещение в сегменте Port ( ..) Операнд в регистре внешнего устройства, в скобках ЕА указывается адрес устройства Исполнительный адрес операнда в памяти, определяе мый полями mod и г/т ext Знаковое расширение байта в словах или слова в двойное слово & В2 и ВЗ 1 (...) Объединения байт в слово, слов— в двойное слово Второй и третий байт команды Функция определения значений признаков результата по результату операции, указанной в скобках 60
Таблица 3.3 Мнемоника Алгоритмы MOV PUSH; POP XCHG Команды общего назначения E*-R, R-«-E, E*-D St*- E16; E16 *- St E**R К оманс MOV PUSH;POP XCHG )ы общего назначения упрощенного формата R D, А м- М (ВЗ А В2) М (ВЗ А В2) *- А St*- R16;R16* St AX*-R16 MOV PUSH;POP LEA LDS LES Команды пересылки адресов Rseg *- Е (Rseg =/= CS), Е *- Rseg St*- Rseg, Rseg*- St (Rseg =# CS) RI6*- EA DS* M16 (EA + 2), R16 *- M16 (EA) ES *- M16 (EA + 2), R16*- M16 (EA) PUSHF, POPF LAHF; SAHF Команды пересылки признаков St * F, F *- St AH*- F; F*- AH IN OUT Команды ввода — вывода A *- Port (B2)f A — Port (DX) Port (B2) *- A Port (DX) *- A XLAT Команды перекодировки AL*- M (BX-F AL) Упакованные двоично-десятичные числа содержат две десятичные цифры в байте, распакованные — одну. Над порядковыми, целыми и распакованными двоично- десятичными числами выполняются операции сложения, вычитания, умножения и деления; над упакованными двоично-десятичными числами — операции сложения и вычитания К индексированным данным относятся массивы и структуры, при обращении к элементам которых исполь зуются указанные режимы адресации Команды ППЭВМ ЕС 1840 разбиты на функциональные 61
группы. Обозначения, используемые в алгоритмах выпол- нения команд, сведены в табл. 3.2. Если в обозначении операнда разрядность не указывается, то в зависимости от значения поля W команда может обрабатывать 8- или 16 разрядные операнды. Команды перемещения данных. К ним относятся коман- ды общего назначения, пересылки адресов, пересылки признаков, ввода — вывода и перекодировки; эти команды обеспечивают передачу операнда-источника в операнд- приемник без содержательного их преобразования (табл. 3.3) Команды общего назначения подразделяются на симметричные команды для указания операндов поля (mod, г/m и reg) во втором байте и команды с упрощен- ным форматом Арифметические команды К ним относятся команды сложения, вычитания, сложения и вычитания упрощен ного формата, умножения, деления и преобразования форматов данных; эти команды предназначены для выполнения основных арифметических операций над по- рядковыми, целыми и двоично-десятичными числами. Ал горитмы команд представлены в табл. 3 4 Команды ADD и SBB обеспечивают выполнение сло- жения и вычитания многобайтовых чисел. Порядковые, целые и двоично-десятичные числа обрабатываются од- ними и теми же командами сложения и вычитания. Для получения правильного результата для двоично- десятичных чисел необходимо произвести коррекцию. Для коррекции результата сложения распакованных чисел используется команда ААА для упакованных — команда DAA. Коррекция происходит в двух случаях: в результате двоичного сложения в тетраде образовалось число боль- ше 9; возник перенос в следующую тетраду (т. е. резуль- тат сложения двух десятичных цифр больше 16). В первом случае необходимо вычесть из тетрады 10, во втором прибавить в тетраду 6. Так как вычитание из тетрады равносильно прибавлению 6, то в обоих случаях для коррекции результата прибавляют 6. При коррекции рас- пакованных чисел обрабатывается только младшая те- трада, а старшая тетрада обнуляется Корректируемый байт располагается в регистре AL Если возникает необ- ходимость прибавления 6, то это свидетельствует о перено- се в старший десятичный разряд, поэтому признак CF ус- танавливается в 1 Кроме того, к регистру АН добавля ется 1 Тем самым повышаются удобства обработки многоразрядных двоично-десятичных чисел. Для упако- 62
Таблица 3.4 Мнемоника Алгоритмы ADD ADC INC AAA DaA Команды сложения E— E + R, R’Rf- E.E ' Г- + D. E ^E + Dext E — E + CF + R, R R 4- CF + E, E - E4-CF + + D, E — E 4- CF 4- Dext E — E 4- 1 Коррекция результата сложения распакованных и упакованных двоично-десятичных чисел SUB SBB DEC NEG CMP AAS, DAS Команды вычитания Е — Е — R, R — R Е, Е — Е — D, Е — Е — Dext Е—Е —CF-R, R— R — CF — Е, Е—Е — CF - D, Е — Е — CF - Dext Е— Е— 1 Е -0 —Е F-f(E-R), F-f(R-E), F —f(E — D), F — f(E-Dext) Коррекция результата вычитания Команды ADD, ADC INC, DEC CUB, SBB CMP сложения и вычитания упрощенного формата К+- А 4- D, А — А 4- CF 4~ D R-R4-I. R — R-1 А+ А-D, A—A —CF-D F— I(A — D) MUL. IMUL Команды имножения АХ — ALXE; DX & АХ— АХХЕ DIV; 1DIV W = 0 W = 1 AL-AX/E 1 АН — mod (АХ E)J АХ—(DXAAX)/E 1 DX — mod (DX A AX),EjW Ko ЛАМ AAD cbw CWD манды преобразования форматов данных Преобразование двоичного числа в регистре AL в распакованное двоично десятичное число в регист pax AL и АН Преобразование распакованного двоичио-десятичио- го числа в регистрах АН и AL в двоичное число в регистре AL АН ALext DX А АХ — AXext 63
ванных двоично-десятичных чисел вначале обрабатывает- ся младшая тетрада. Если после прибавления числа 6 возникает перенос, то он складывается со старшей тетрадой, которая затем также обрабатывается. Для коррекции результата вычитания распакован- ных двоично-десятичных чисел используется команда AAS, упакованных — команда DAS Отличие алгоритма коррекции вычитания состоит в том, что при наличии зае- ма из текущей тетрады необходимо вычесть 6, так как двоичный заем равен 16, а не 10. Команды СМР, служащие для сравнения данных, вы- полняются так же, как и команды SUB, однако результат в операнд-приемник не поступает, изменяется только со- стояние признаков результата. В группу команд умножения входят команды MUL и IMUL для умножения порядковых и целых чисел (со знаком) соответственно. В группу команд деления входят команды D1V и ID1V для деления порядковых и целых чисел (со зна- ком) соответственно. Если при делении порядковых чисел частное больше 255 (65 535 при W = 1), а при делении целых чисел дели- тель равен 0 или модуль частного больше 127 (32 767 при W = 0) то возникает внутреннее прерывание по ошибке деления. Команды преобразования байта в слово CBW и слова в двойное слово CWD обеспечивают знаковое расшире- ние байта и слова соответственно. Команда ААМ используется для коррекции результа- та двоичного умножения двух 1-байтовых распакован- ных двоично-десятичных чисел; команда ААД — для под- готовки к делению 2-байтового распакованного двоично- десятичного числа на 1-байтовое. Команды поразрядной обработки данных. К этим командам относятся команды логические, линейного и циклического сдвига (табл. 3.5). Логические команды реализуют стандартный набор поразрядных логических операций: НЕ (у=х), И (2 = хДу) ИЛИ (z = x\/y) и исключающее ИЛИ (неравнозначность, сумма по mod 2), обозначаемое г = хфу В зависимости от значения по- ля W операнды логических команд могут быть 1 и 2-бай- товыми. В ППЭВМ реализованы операции циклического и линейного сдвига на один разряд и на программно устанавливаемое в регистре CL число разрядов 64
Таблица 3.5 Мнемоника Алгоритмы Логические команды NOT Е— Ё AND Е *- Е Л R, R — R Л Е, Е*-Е Л D OR Е^ Е V R, R — RVE, Е^- Е V D XOR Е *- Е ф R, R * R ф Е, Е<- Е ф D TEST F— f(EAR), F^f(RAE), F-H(EAD) Логические команды упрощенного формата AND : OR A^AADA^AVD XOR TEST A«-A ф D F-«—f (A A D) Команды линейного сдвига SHL SAR SHR E— EX2, E — EX2cx E-<-E/2, E-<-E/2cx — деление целых чисел E-«-E/2, E-<-E/2cx — деление порядковых чисел Команды циклического сдвига ROL ROR RCL RCR / или (Лраз / или CL раз 1 или CL раз Строковые команды. К ним относятся команды MOVS, CMPS, SCAS, LODS и STOS; они позволяют не только производить расчеты, но и обрабатывать тексты Обработка строковых данных достигается с помощью I-байтовых команд для типичных операций над отдель- ными элементами строк и аппаратной реализации много- кратного выполнения таких команд путем задания спе- циального 1 байтового префикса Элементами строк при 5—879 65
этом могут быть 1- или 2-байтовые данные. Строки- источники располагаются в сегменте данных, смещение элементов строк задается содержимым регистра DL Строковые команды автоматически увеличивают (авто- инкремент) или уменьшают (автодекремент) содержимое регистров SI и D1 на 1 или 2 Автоинкремент или автодекремент задается признаком направления DF Команда MOVS выполняет пересылку^ элемента строки-источника по адресу элемента строки приемника; команда CMPS путем вычитания элемента строки-прием- ника из элемента строки-источника сравнивает их (устанавливает признаки результата); команда LODS загружает элемент строки источника в регистр АХ; коман да SCAS сравнивает содержимое регистра АХ и элемента строки приемника; команда STOS пересылает содержи- мое регистра АХ по адресу элемента-приемника. Для выполнения действий над строками в программе непосредственно перед строковыми командами необхо- димо размещать 1-байтовый префикс повторения. Он за- дает многократное выполнение последующей строковой команды, сопровождаемое вычитанием единицы из ре гистра СХ. Перед каждым выполнением строковой команды проверяется содержимое регистра СХ; в том случае, если оно равно нулю, повторение выполнения прекращается. Для строковых команд (CMPS и SCAX) условием выхода из аппаратного цикла является условие СХ = = 0\/ZF = z, где z — значение младшего разряда байта префикса повторения. Таким образом, строковые команды позволяют пере- сылать и сравнивать строки, производить поиск элемента в строке (или пропуск некоторого элемента в строке) и заполнять строки конкретным символом (например, про- белом). Их можно использовать и для обработки мас- сивов данных других типов (например, целых, поряд- ковых и т. п.). Команды передачи управления. К ним относятся команды безусловной передачи управления, организации подпрограмм, прерывания, условного перехода и органи зации циклов; они предназначены для изменения естест- венного порядка выполнения программы (табл. 3.6). Команды JMP и CALL организуют переходы как внут- ри текущего сегмента кодов, так и на другой сегмент кодов, который становится текущим. Эти команды, так же как и команды прерывания, позволяют переходить 66
Таблица 3.6 Мнемоника Алгоритм Команды безусловной передачи управления JMP Межсегментная прямая IP — ВЗ & В2, CS - В5 & В4 Межсегментная косвенная CS & IP —М16 (ЕА 4- 2) А М16 (ЕА) Внутрисегментная прямая IP - IP 4- ВЗ А В2 Внутрисегментная прямая короткая IP — IP + В2 ext Внутрисегментная косвенная IP - Е Команды организации подпрограмм CALL Межсегментная прямая St - CS. St — IP. IP — ВЗ A B2 CS Br> A B4 Межсегментная косвенная St — CS. St • IP CS A IP — M16 (EA + 2) A M16 (EA) Внутрисегментная прямая St — IP, IP — IP 4 ВЗ A B2 Внутрисегментная косвенная St - IP, IP- E RET Межсегментная IP — St, CS — St Внутрисегментна я IP- st- Команды прерывания I NT St - F, St - CS, St - IP CSAIP- Ptr (B2), IF- OTF —0 Отличие от 1NT: INT3 CS A IP — Ptr (3) INTO iret Отличие от INT: если OF = 1, то CS A IP — Ptr (4) IP- St, CS—St, F—St из сегмента в сегмент. При естественном порядке вы полпенни команд по достижении конца сегмента управ- ление автоматически передается на начало сегмента Команды RET подразделяются на команды с принуди тельным приращением указателя стека н без него. При- ращение задается во втором и третьем байтах команды и 5* 67
складывается с содержимым SP. Это восстанавливает исходное состояние указателя стека при возврате из процедур без потери фактических параметров. К командам прерывания относятся: INT — 2-байто- вая, задающая программное прерывание, определяемое пользователем, 1NT3 и INTO—1-байтовые, определи ющие программные прерывания по точкам разрыва и переполнению. Указателем для загрузки" регистров CS и IP при выполнении этих команд может являться одна из 256 4-байтовых областей в начале поля адре- сов. Указатель обозначается Ptr, а в скобках записывает- ся номер 4 байтовой области. Команды INT используют- ся, например, для упрощения программного интерфейса сложных программных комплексов — эмуляторов, опера- ционных систем и др.; INT3 удобна для отладки; INTO— для контроля переполнения. Команда IRET служит для возврата из процедур об- работки программных или аппаратных прерываний. Все команды условного перехода — 2-байтовые, при- чем при выполнении условия второй байт команды знаково расширяется до слова и складывается с содер- жимым регистра IP. Тем самым обеспечивается услов- ный переход от 4-127 до — 128 байт относительно адреса первого байта следующей команды Анализируе- мые условия и мнемокоманды команд перехода по усло- Таблица 3 7 Мнемоника Отношение Типы чисел Условие JE JZ a = b 8=0 Целые, порядко- вые ZF = 1 JNE INZ a #= b a #= 0 Целые, порядко- вые ZF = 0 JB JNAE JC a < b (a > b) Порядковые > CF= 1 JNB ЛАЕ J\G a > b (a<b) Порядковые » CF = 0 JG JNLE a >b (a C b) Целые ((SF ф OF) V ZF) =0 JGE .INL a b (a < b) (SF ф OF) =0 JL .INGE a < b (a b) » (SF ф OF) = 1 JLE J NG a C b (a > b) » ((SF ф OF) V ZF) = 1 68
Продолжение табл. 3.7 Мнемоника Отношение Типы чисел Условие JA JNBE а > Ь (a -g; Ь) Порядковые » (CFV ZF) =0 ДВЕ JNA a sg. b (а>Ъ) * (CFVZF) = 1 Ю — — OF = I JNO OF = 0 JS — — SF = 1 .INS — SF = 0 JP. JPE — — PF = 1 JNP. JPO — PF = 0 JCXZ — — CX =0 вию представлены в табл. 3.7. Для большей вырази- тельности некоторых программ многие команды условно- го перехода имеют несколько мнемокодов, каждый из ко- торых выбирается в зависимости от контекста и позволя- ет акцентировать внимание па сущность обрабатываемых данных и особенности алгоритма. Выполнение команд организации циклов LOOP, I OOPZ и LOOPNZ заключается в уменьшении индекса цикла, помещаемого в регистр СХ; при выполнении условия к содержимому IP прибавляется значение второ- го байта команды, знаково расширенное до слова. В команде LOOP выполнением условия является СХ=/=0, в команде LOOPZ — CX^OAZF = 1, а в команде LOOPNZ — СХ #= О Л ZF = 0. Команды управления микропроцессором Эти команды подразделяются на команды управления признаками сос- тояния (табл. 3.8) и синхронизации (WAIT, ESC и HLT). Команда WAIT с пятитактным интервалом анализи- рует состояние вывода TEST микропроцессора. Переход на выполнение следующей команды происходит лишь после того, как сигнал на выводе TEST станет равным 0. Таблица 3.8 Мнемоника Алгоритм STC. С1.С. СМС STD, CLD STI, CLI CF 1, CF — 0, CF — CF DF — 1, DF — 0 IF — 1, IF ~0 69
Это позволяет синхронизировать выполнение программы с некоторым внешним процессом. Команда ESC организует расширения системы команд с помощью некоторого сопроцессора. По содержимому полей mod и r/m, а также сегментного регистра форми- руется полный физический адрес данных в памяти и вы- дается на магистраль адреса. Таким образом, сопроцессор может использовать режимы адресации центрального про- цессора. Команда HLT переводит микропроцессор в режим ос танова, из которого его можно вывести прерыванием или начальной установкой и запуском Начальной установ- кой все разряды регистра сегмента команд устанавли ваются в состояние 1, а разряды регистров указателя команд, регистра признаков и остальных сегментных регистров — в состояние О 3 2. Операционная система М86 Персонально-профессиональная ЭВМ ЕС 1840 предназна- чена для использования как профессиональными про граммистами. так и лицами, не имеющими навыков программирования и специальных знаний в области вы числительной техники. Характер и сфера применения ее в значительной степени определяются программным обеспечением, которое включает в себя операционную систему М86, пакеты прикладных программ, системы про- граммирования. Пакеты прикладных программ имеют определенную профессиональную направленность, используются для решения инженерных и экономических задач, модели рования, обработки текстовой информации, управления производством и т. д. К прикладным пакетам относятся также обучающие и игровые программные системы. Системы программирования предоставляют в распо- ряжение пользователя программы на различных языках высокого уровня, с помощью которых не только решают- ся конкретные проблемы, но и создаются пакеты при- кладных программ Обязательный компонент программного обеспечения ППЭВМ — операционная системы Под ее управлением выполняются системные и прикладные программы, а так- же программы пользователя. Операционная система М86 управляет выполнением одной программы и обеспечивает доступ к ППЭВМ 70
одному пользователю. По функциональным возмож ностям и структуре операционная система М86 близка к операционной системе СР/М-86. Минимальный состав устройств ЕС1840, достаточный для функционирования операционной системы М86, включает в себя процессор с основной памятью емкостью 128 К байт, клавиатуру, дисплей, два накопителя на гиб- ких магнитных дисках. К ППЭВМ можно подключить и другие периферий- ные устройства — цветной графический дисплей, графо- построитель, устройство ввода графической информации, световое перо и др. Работа с ними под управлением операционной системы М86 возможна лишь в том случае, если в ней реализована поддержка данных уст- ройств. При запуске М86 в основную память с дискеты, содержащей операционную систему (системной диске- ты), загружается ее резидентная часть, которая остается постоянно в памяти во время функционирования систе- мы до ее перегрузки или выключения питания. Резидент- ная часть М86 занимает 32 К байт. В оставшуюся часть памяти операционная система поочередно загружа- ет другие системные программы и программы пользо- вателя. Операционная система М86 требует корректной работы пользователя. В результате неправильных дей ствий пользователя или ошибки, допущенной им в прог- рамме, информация системы может быть разрушена. В таких случаях для восстановления работоспособности системы требуется вновь выполнить ее загрузку. Связь пользователя с ППЭВМ обеспечивается кла- виатурой и дисплеем С клавиатуры пользователь вводит необходимую информацию (команды и данные), отображаемую обычно на экране дисплея. При этом пользователь в процессе ввода может исправлять допу- щенные ошибки. На клавиатуре ППЭВМ имеются клавиши трех типов: ввода данных; управляющие; функциональные. Клавиши ввода данных предназначены для ввода алфавитно-цифровой информации — букв русского и ла тинского алфавитов, цифр и специальных знаков. Для ввода символов на клавиатуре имеется четыре регистра: нижний, верхний, русский и латинский На русском и латинском регистрах набираются буквы соответственно русского и латинского алфавитов. Нижнему регистру 71
соответствуют строчные буквы, верхнему регистру — прописные буквы русского и латинского алфавитов. Управляющие клавиши в комбинации с другими кла- вишами используются для управления вводом инфор- мации с клавиатуры, редактирования вводимой инфор- мации, управления выполнением программ и работой системы, других управляющих функций. В системе М86 функциональным клавищам (Ф1— Ф10), расположенным слева на клавиатуре, соответствуют некоторые часто используемые команды системы. Это означает, что достаточно нажать клавишу, для того что- бы выполнить команду. При загрузке системы некоторым из функциональ- ных клавиш ставится в соответствие определенная команда системы. В процессе работы пользователь мо- жет изменить список команд, закрепленных за функцио- нальными клавишами, а также поставить в соответствие функциональной клавише последовательность не более 20 символов. Таким образом, при нажатии функциональ- ной клавиши системе можно передать некоторую ин- формацию. Система М86 обеспечивает поддержку четырех диско- водов, которым присвоены имена А, В, С, D или 1, 2, 3, 4 Новую дискету перед использованием следует разме- тить При этом на каждую дорожку дискеты записывает- ся адресный маркер, размечаются поля данных и некото- рые служебные поля. На нулевую и первую дорожки записывается служебная информация системы (програм- мы начальной загрузки, параметры настройки системы) и оглавление дискеты. Основные функции операционной системы М86. Для поддержания работоспособности ЕС1840 в качестве ППЭВМ на операционную систему М86 возлагаются следующие основные функции: управление ресурсами персональной ЭВМ, ввод — вывод информации; органи- зация хранения информации во внешней памяти на дискетах; обслуживание дискет; управление выполнением программ; выполнение других вспомогательных функций. Для взаимодействия с пользователем система М86 предоставляет набор команд, каждая из которых — это запрос на выполнение определенной работы. Перечень команд приводится в табл. 3.9. Пользователь может создать так называемый стар- товый набор команд, автоматически выполняемый при 72
Таблица 3.9 Имя команды Назначение команды ДАТА ЗАЛП ИМЯ ИНФ86 КОП НАЛ НОМ ПАКЕТ ПАРМ86 ПЧ РТ СОСТ СП СС УД ФДСКТ ЧАСЫ ЧТ Установить дату и время Загрузить русский алфавит в печатающее устройство Переименовать файл Выдать справочную информацию Копировать файл Настроить режимы печатающего устройства Установить номер пользователя Выполнить пакет Изменить параметры операционной системы Напечатать файл в фоновом режиме Редактировать текст Выдать (изменить) состояние файла (диска) Выдать список файлов пользователя Выдать список системных файлов Удалить файл Формировать дискету Подать звуковой сигнал Читать файл запуске операционной системы. В него могут быть вклю- чены любые команды системы. Одна из основных функций операционной системы функция управления файлами. Программы и данные хранятся на дискетах в виде файлов. Пользователь мо- жет создать новые файлы и уничтожить старые, если они не нужны или необходимо освободить место для новых файлов Он может переименовать и скопировать файл, получить список имеющихся файлов и информацию о занимаемой ими внешней памяти. В состав системы входит редактор, который создает и редактирует файлы с текстовой информацией. Система обеспечивает защиту файлов от случайного удаления или нежелательных изменений. Файлы можно размещать не только на дискете, но и на М-диске (модулируемом диске), который является частью основной памяти и создается командой ПАРМ86. Организация и структура М-диска идентичны организа- ции и структуре дискеты. Для работы с М диском используются те же команды, что и для работы с дис- кетами. На М-диск переписываются наиболее часто применяемые программы-системы. Его удобно использо- 73
вать для перезаписи файлов с дискеты на дискету, временного хранения файлов. Использование М-диска повышает скорость работы. Следует иметь в виду, что информация на М-диске не сохраняется при выключе- нии питания, а объем основной памяти, выделяемой для программ, соответственно уменьшается. Загрузка операционной системы М86. Функциониро- вание операционной системы М86 начинается с процеду- ры начальной загрузки, основная цель которой — привес- ти ППЭВМ и операционную систему в состояние готовности к работе. В процессе начальной загрузки с системной дискеты в основную память ППЭВМ считываются файл знакоге- нератора и резидентная часть операционной системы —• файл М86. СТМ Файл знакогенератора содержит зако- дированное представление символов кодовой таблицы и необходим для получения их изображения на экране дисплея Файлы. Операционная система М86 обеспечивает воз- можность создания, хранения, поиска и редактирования файлов, представляющих собой совокупность взаимосвя- занной информации. Имеющиеся файлы можно разделить в основном на два типа: файлы, содержащие программы, и файлы данных. Существует несколько способов создания файла. Пер- вый — копирование существующего файла с присвоением ему нового имени, при этом используется команда КОП; второй —• создание и редактирование файла с исполь- зованием команды РТ; третий — использование программ, создающих новые файлы в процессе обработки исходных файлов. Каждому файлу присваивается уникальное имя. Длина имени не должна превышать восьми символов. Пользователю следует назвать файл так, чтобы его имя давало некоторое представление о содержимом файла. Например, если файл содержит список фамилий сотруд- ников учреждения, то файл можно назвать следующим образом: СПИСОК Кроме имени файла пользователю следует определить его тип. Тип содержит не более трех символов и отделя- ется от имени точкой, например СПИСОК ФИО. Тип файла характеризует назначение файла, поэтому несколько файлов с различными именами могут иметь одинаковый тип. Например, все файлы, которые содер- 74
Таблица 3.10 Тип файла Назначение файла КМД РЗВ tit ПАК ИНФ ДАН стм Файл машинных команд Резервный файл Временный файл Файл, используемый командой ПАКЕТ Файл, используемый командой ИНФ86 То же Резидентный файл операционной системы жат программы, имеют один тип — КМД Если поль- зователь не определил тип файла, система считает, что тип содержит три пробела. Некоторые типы файлов определяются системой М86. Их перечень и краткое описание приведены в табл. 3.10. Чтобы обратиться к файлу, необходимо указать имя дисковода, на котором установлен диск с данным файлом Имя дисковода и имя файла разделяются двоеточием Система М86 определяет файл по спецификации. На- пример, файл СПИСОК ФИО, расположенный на диске В имеет спецификацию В:СПИСОКФИО. В спецификации имя и тип файла, которые хранятся в оглавлении диска, являются неизменными Имя диска при перестановке диска с одного дисковода на другой изменяется. Если в спецификации файла отсутствует имя дисково да, то обращение происходит к текущему диску. Имя текущего диска сообщается в системной подсказке, кото- рая выводится на экран дисплея, когда операционная система М86 готова к приему команды. Например, чтобы на текущем диске А удалить файл СПИСОК-ФИО, вслед за системной подсказкой следует ввести команду А>УД СПИСОК ФИО Таким образом при обращении к файлу, находящему ся на текущем диске, имя диска можно не указывать. Если необходимо обратиться к файлу, расположен- ному не на текущем диске, то в спецификации файла следует указать имя диска Например, чтобы на диске В, который не является текущим, удалить файл СЧЕТ.83, необходимо ввести команду А > УД В:СЧЕТ83. Имя диска можно указать в спецификации файла, который представляет собой команду операционной сис- 75
темы. Например, если ввести команду А>ВРТ, то операционная система М86 отыщет в оглавлении диска В файл с именем РТ Этот файл содержит программу, которая реализует команду РТ. Если файл имеется на диске В, то система загружает в память и выполняет команду РТ Некоторые команды системы последовательно обраба- тывают несколько файлов. При этом в команде указы- вается одно имя файла, в котором используются спе- циальные символы-заполнители — знаки ? и Симво- лы-заполнители могут использоваться только в имени и типе файла с соблюдением следующих условий 1) символ ? в имени или типе файла означает любой символ из числа допустимых, включая пробел; 2) символ в имени или типе файла означает, что на его месте и во всех последующих позициях имени или в типе может стоять любой из допустимых. Следова- тельно, символ должен быть последним или единствен- ным в имени или типе файла. Операционная система М86 просматривает оглавле- ние диска и, используя имя файла, указанное в команде в качестве образца, на основании символов-заполнителей определяет список имен файлов, к которым необходимо обратиться. При создании файла ему присваивается номер поль- зователя, равный текущему номеру, который всегда отображается в строке состояния в нижней части экрана. После начальной загрузки текущий номер пользователя равен нулю. В процессе работы системы этот номер от О до 15 можно изменить с помощью команды НОМ — уста- новить номер пользователя Таким образом в системе М86 можно определить до 16 групп файлов. По команде СОСТ файлу присваивается один из двух атрибутов — П(пользовательский) либо С (системный). Атрибут П автоматически присваивается файлу также при его создании По команде СП можно прочитать име- на файлов с атрибутом П, у которых номер пользова- теля совпадает с текущим номером пользователя. Если файлу присвоен атрибут С, то имя данного файла читает- ся по команде СС — выдать список системных файлов. Характеристики файла, позволяющие системе опоз нать его (имя файла, информация о местонахождении файла и т. д ), помещаются в специальную область дис- ка, называемую оглавлением Оглавление диска состоит из элементов, число которых не превышает 64. Элементом 76
оглавления является запись, равная 32 байт и содержа- щая следующую информацию: 1) имя и тип файла; 2) номер пользователя, присваиваемый файлу; 3) атрибуты файла; 4) сведения о местонахождении на диске каждого блока данного файла. Каждый элемент оглавления описывается 16 блоками. Если файл занимает более 16 блоков, то для него в ог- лавлении отводятся дополнительные элементы. При удалении файла из оглавления удаляются эле- менты, описывающие данный файл. Таким образом, элементы оглавления, описывающие удаляемый файл, становятся доступными для каталогизации нового файла, а внешняя память на диске освобождается для дальней- шего использования. Команды системы М86. Основным средством взаимо- действия пользователя с операционной системой яв- ляется команда Имеется набор команд, каждая из кото- рых выполняет определенную функцию. Команды сис- темы вводятся пользователем с клавиатуры. Большинство команд содержат параметры, с помощью которых задается информация, необходимая для конкре- тизации функции, выполняемой командой. Задание пара- метров не всегда обязательно. Некоторые команды не требуют задания параметров, они работают в так называемом режиме «меню». Эти команды в начале работы выводят «меню» — информа- цию о том, какие функции они выполняют и что должен при этом предпринимать пользователь. Наличие режима «меню» избавляет пользователя от необходимости запо- минать формат команды. Все команды в зависимости от выполняемых функ- ций можно разделить на следующие группы: — обслуживание дисков; управление файлами; — создание и редактирование текстовых файлов; управление работой операционной системы; — выполнение последовательных команд; получение справочной информации. Перечень команд, краткое описание их функций и распределение команд по группам приведены в табл. 3 11. Команды системы выполняются либо резидентной программой, постоянно находящейся в основной памяти 77
Таблица 3.11 Группа Команда Основная функция Обслуживание дис- ФДСКТ Разметка дискеты, проверка и КОВ копирование дискеты Управление файла сост Изменение атрибутов файла и МИ режима доступа к диску, вывод информации о распределении па- мяти на диске имя Присвоение файлу нового имени коп Копирование одного или не- скольких файлов, объединение не- скольких файлов в один, обеспе- чение обмена между различными периферийными устройствами (пультовое устройство ввода — вывода, устройство протоколиро- вания, дополнительное устройст- во ввода — вывода), преобразова ние копируемой информации СП Вывод списка имен файлов пользователя СС Вывод списка имен системных файлов УД Удаление файла ЧТ Считывание текстового файла ном Установка номера пользователя пч Вывод на печать текстового файла Создание и редак РТ Создание и редактирование тек- тировапие текстовых файлов стовых файлов Управление работой ДАТА Установка даты и времени операционной систе ПАРМ86 Назначение функциональных мы клавиш, назначение логическим устройством физических устройств, установление параметров адапте- ра стыка С2, определение стар- тового набора команд, создание М-диска, выполнение других вспо- могательных функций НАП Настройка режимов печати ЧАСЫ Подача звукового сигнала в ус- тановленное время ЗАЛП Загрузка русского алфавита в печатающее устройство Выполнение после ПАКЕТ Последовательное выполнение довательной команды группы (пакета) команд, объеди- ненных в файл Получение енравоч Получение справочной ииформа- ной информации И НФ 86 ции об операционной системе
в процессе функционирования системы, либо програм мами, вызываемыми в память с диска. Команды, выполняемые резидентной программой, на- зываются резидентными. К ним относятся команды ИМЯ НОМ, СП, СС, УД, ЧТ. Резидентные команды всегда доступны и выполняются быстрее, так как не требуют загрузки программ. Остальные команды системы являются транзитными. Каждой транзитной команде соответствует хранящийся на диске программный файл, имеющий имя этой команды и тип КМД. При выполнении транзитной команды осу- ществляется загрузка программного файла в память. В некоторых случаях выполнение транзитной команды требует последовательной загрузки нескольких программ, например команды ПАРМ86. Набор команд системы расширяется включением до- полнительных транзитных команд, написанных самим пользователем. Команда операционной системы состоит из имени команды, за которым следует один или несколько пара- метров. Перед именем транзитной команды может быть указано имя диска, на котором находится программа, соответствующая данной команде. Имя диска отделяется от имени команды двоеточием. Тип файла в имени коман- ды не должен присутствовать. Предполагается, что тран- зитной команде всегда соответствует файл типа КМД. С помощью параметров задается информация, необ- ходимая для конкретизации работы команд. В командах обслуживания файлов наиболее часто используемый параметр - спецификация файла. Например, для чтения файла КНИГИ.МИР, имеющегося на текущем диске, используется команда. ЧТ КНИГИ МИР. Управляющие символы и функциональные клавиши. С помощью управляющих символов можно выполнять следующие основные функции- 1) копировать на печатающее устройство каждую вы- водимую на экран строку и весь экран; 2) управлять выводом информации- из памяти на эк- ран дисплея; 3) переводить дисководы ППЭВМ в состояние ЧТЕ НИЕ — ЗАПИСЬ; 4) прерывать выполнение программы и т. д Чтобы ввести некоторый управляющий символ, 79
необходимо нажать клавишу УПР и дополнительную клавишу, например УПР и С — управляющий символ УПР-С. Для выполнения некоторых функций в операционной системе М86 используются следующие комбинации кла- виш: УПР-ПЕЧ — дублировать на печатающее устройство каждый выводимый на экран символ. Повторный ввод УПР-ПЕЧ отменяет эту функцию; УПР-ЦИФ — приостановить выполнение программы. Для продолжения ее необходимо нажать любую клавишу; УПР-СТОП прекратить выполнение программы На дисплей выводится системная подсказка; УПР-С — 1) прекратить выполнение программы, если она находится в состоянии ожидания ввода с клавиатуры; 2) перевести дисководы в режим ЧТЕНИЕ — ЗАПИСЬ, если система находится в состоянии ожида- ния ввода команды; ПЕЧ — получить копию экрана на печатающем уст- ройстве. Управляющий символ УПР С может использоваться для прекращения выполнения команды либо прикладной программы. Назначение функциональных клавиш — ввод в сис- тему М86 или прикладную программу цепочки символов, соответствующей нажатой клавише. Цепочка состоит не более чем из 20 символов Соответствие цепочки символов функциональной клавише устанавливается с помощью команды ПАРМ86. Наличие функциональных клавиш позволяет исполь- зовать их для ввода наиболее часто используемых команд системы М86 либо команд, применяемых в различных прикладных программах. Цепочка символов, заканчи- вающаяся кодом, который устанавливается при нажатии клавиши ВВОД, обрабатывается системой М86 немедлен- но. Цепочки, не включающие такого кода, могут быть дополнены до 428 символов, откорректированы и посланы на обработку после нажатия клавиши ВВОД. В системе М86 функциональным клавишам Ф1, Ф2 и т. д. поставлены в соответствие определенные коман- ды Такое соответствие устанавливается после загрузки операционной системы. В процессе работы пользователь, используя команду ПАРМ86, может поставить в соответ- ствие любой функциональной клавише или ряду клавиш другие команды. 80
Справочная информация о командах и ошибках С помощью команды ИНФ86 можно получить справоч- ную информацию о командах операционной системы М86 Команда ИНФ86 сообщает пользователю список всех команд операционной системы и их назначение. Если команде ИНФ86 в качестве параметра указать имя за- прашиваемой команды, то можно получить справочную информацию о ее функциях и форматах. При выполнении команд или программ возможны ситуации, когда продолжать работу нельзя Такие ситуа- ции возникают из-за неправильных действий пользовате- ля, ошибок в программе, отказов аппаратуры. Обнару- жив ошибку, система выдает соответствующее сообще- ние, которое обычно выводится в текущей строке экрана вслед за командой. Команды, работающие в режиме «меню», выдают сообщения об ошибке в верхней части экрана, после чего выполнение команды приостанавли вается. Пользователю следует проанализировать причину ошибки и ввести в ППЭВМ ответ. Дальнейшие действия системы зависят от полученного ответа. При аппаратурной ошибке система выдает соответствующие сообщения в строке состояния (нижняя часть экрана). Здесь появляют ся сообщения об ошибках ввода — вывода, возникающих при работе с периферийными устройствами, об ошибках, обнаруженных центральным процессором, и некоторые другие. Выдав сообщение, система приостанавливает ра- боту в ожидании ответа пользователя. Для продолжения функционирования следует определить режим дальнейшей работы и ввести с клавиатуры соответствующий ответ. Система различает следующие виды ответов П — повторить операцию, по возможности устранив ошибку. Для дисков делается пятикратная попытка выполнить операцию, вызвавшую ошибку, для печатаю- щего устройства трехкратная. Повторная выдача сооб- щения свидетельствует о неустранимости ошибки Для продолжения работы требуется другой режим И игнорировать ошибку и продолжить работу Результаты выполнения программы могут быть неверны, С — прекратить выполнение программы и выйти на системную подсказку. По ответу С система выполняет те же действия, что и по управляющему символу УПР-С. Символы редактирования ввода. Эти символы исполь- зуются при вводе команд операционной системы, а также при редактировании текста с помощью команды РТ. Для набора символа редактирования служит клавиша 81 6-«79
Таблица 3.12 Обозначение символа Код сим- вола Назначение символа УПР Е 05 Переместить курсор к началу следующей строки и продолжить ввод УПР Н 08 Переместить курсор на позицию влево и удалить символ (аналогично клавише возвра- та) УПР-1 09 Переместить курсор вправо на ближайшую позицию, кратную 8 (аналогично клавише та- буляции) УПР-J ОА Завершить ввод (аналогично клавише ВВОД) УПР м од Завершить ввод (аналогично клавише ВВОД) УПР-R 12 Отобразить текущую строку и продолжить! ввод. Рекомендуется использовать после кор-i ректировки строки с помощью клавиши УДЛ УПР-U 15 Аннулировать текущую строку, сохранить ее па экране и возобновить ввод со следующей] строки УПР-Х 18 Стереть текущую строку и возобновить ввод УПР в сочетании с латинскими буквами, причем перевод на латинский регистр не требуется Назначение символов редактирования приведено в табл. 3.12. 3.3. Система программирования БЭЙСИК М86 Система программирования БЭЙСИК М86 предназначе- на для разработки и выполнения программ на языке БЭЙСИК под управлением операционной системы М86. Основу системы программирования составляют расши- ренная версия языка БЭЙСИК (БЭЙСИК М86) и ин- терпретатор для этой версии. БЭЙСИК — широко распространенный язык програм- мирования реализованный практически на всех персо- нальных ЭВМ как отечественного, так и зарубежного производства Наряду с традиционными средствами, обеспечиваю- щими отладку и выполнение программ система БЭЙ СИК М86 содержит встроенный экранный редактор, ко- торый позволяет создавать и корректировать программы на языке БЭЙСИК М86. Для работы интерпретатора языка БЭЙСИК М86 под управлением операционной системы М86 требуется по 82
меньшей мере 90 К байт основной памяти и один нако- питель на магнитных дисках. При этом 22 К байт используется для резидентной части операционной систе- мы М86, 60 К байт — для программ интерпретатора и, как минимум, 8 К — для размещения программы на язы- ке БЭЙСИК М86 и необходимых данных. Если увели- чивается объем доступной основной памяти (более 90 К байт), то за счет дополнительной памяти увеличивается область, используемая для размещения программы и данных. На магнитном диске должен размещаться интерпре- татор языка БЭЙСИК М86, а также программы и файлы данных. Вызов интерпретатора. Интерпретатор языка БЭЙ- СИК М86 работает под управлением операционной системы М86. Для его запуска необходимо выполнить загрузку операционной системы М86 и ввести команду BASIC М86, в которой задается ряд параметров, позво- ляющих установить некоторые режимы работы интер претатора. Команда имеет следующий формат: BASIC М86 [имя— файла] [/F:количество — файлов] ]/М: рабо- чая—область] [/S: максимальный размер—записи] Параметр «имя — файла» определяет файл, содержа- щий программу. Если этот параметр указан, то соответ- ствующая программа загружается в основную память и выполняется. Имя файла задается в виде строки знаков (без заключающих кавычек) и должно удовлетворять правилам спецификации файлов. Если тип файла не ука- зан, то по умолчанию предполагается тип BAS. Параметр «количество—файлов» задает максималь- ное число файлов, которые одновременно открываются в процессе выполнения программы. Для каждого файла в основной памяти строится блок управления файлом (226 байт) и резервируется память для буфера ввода вывода, размер которой определяется параметром «/S:». Максимально допустимое число файлов 15. Если пара- метр опущен, что по умолчанию предполагается значе- ние 3. Параметр «рабочая — область» определяет объем основной памяти, которая используется интерпретато- ром для размещения программы и необходимых данных. При инициализации системы БЭЙСИК М86 для сегмента Данных отводится максимально доступный участок памяти 64 К байт Параметр «рабочая — область» устанавлива 6* 83
ет объем памяти в сегменте данных, которая фактически используется для размещения программы и данных. Остальная часть сегмента данных остается свободной и используется, например, для загрузки подпрограм- мы на машинном языке. Если параметр опущен, то ис- пользуется вся память, отведенная для сегмента данных. Параметр «максимальный размер — записи» устанав- ливает максимальный размер записи, используемый при работе с файлами прямого доступа Наибольшее зада- ваемое значение — 32 767. Если параметр опущен, то до умолчанию принимается значение 128 Значения всех параметров в команде BASIC М86 задаются целочисленной, восьмеричной или шестнадцате- ричной константой. Рассмотрим пример, в котором команда BASIC М86 запускает выполнение программы, находящейся в файле ТЕСТ на диске В При этом разрешается одновременно использовать пять файлов: BASIC М86 В ТЕСТ /F:5 Для завершения работы с интерпретатором служит команда SYSTEM, по которой закрываются все файлы и управление передается операционной системе. По завершении инициализации интерпретатор выво- дит на экран сообщение БЭЙСИК, называемое подсказ- кой. Появление подсказки означает, что интерпретатор готов к работе и находится в состоянии, которое назы вается уровнем команд На уровне команд (табл. 3.13) Таблица 3.13 Команда AUTO В LOAD В SAVE CLEAR CONT DELETE EDIT FILES KILL LIST Назначение Установка режима автоматической генерации иом< ров строк Загрузка в память содержимого файла Запись иа диск содержимого области памяти Инициализация области данных программы Возобновление выполнения программы Удаление строк программы Установка режима редактирования строки пр< граммы Получение оглавления диска Удаление файла с диска Вывод программы на заданное устройство 84
Продолжение табл. 3 13 Команда Назначение LLIST LOAD MERGE Распечатка текста программы Загрузка программы в основную память Включение строк программы, находящихся в файле, в программу, размещенную в основной памяти NAME NEW Переименование файла Удаление программы, размещенной в основной па- мяти RENUM RESET Перенумерация строк программы Закрытие всех файлов и освобождение буферов ввода -- вывода RUN SAVE SYSTEM TRON TROFF Выполнение программы Сохранение текущей программы Возврат в систему Включение трассировки программы Выключение трассировки программы интерпретатор может либо непосредственно выполнять команды и операторы языка БЭЙСИК М86 сразу после их ввода (режим прямого выполнения), либо включать введенные строки в программу, размещенную в основной памяти Если введенная команда начинается с номера строки, интерпретатор считает, что она является частью програм- мы. Такие строки сохраняются в памяти, образуя про- грамму. Программа, находящаяся в памяти, выполняется или сохраняется на диске. Для выполнения программы следует ввести команду RUN, сохранения — команду SAVE. Интерпретатор находится на уровне команд с момента выдачи подсказки и до ввода команды RUN Пример: БЭЙСИК 50 А = 12 60 В = 13 70 PRINT А + В+1 RUN 26 БЭЙСИК' В этом примере создается и затем выполняется про- грамма, состоящая из трех операторов. Если номер строки во введенной команде отсутствует, то интерпретатор выполняет содержащиеся в ней коман 85
ды и операторы в режиме прямого выполнения, т. е. сразу после ввода строки. Работа с интерпретатором в этом режиме напоминает работу с калькулятором и может оказаться полезной при отладке программ. При- мер: БЭЙСИК: А= 12: В= 13: PRINT А + В + 1 .< 26 БЭЙСИК: Здесь режим прямого выполнения используется для вычислений, проведенных в предыдущем примере. Редактирование программы. Программа на языке БЭЙСИК М86 рассматривается редактором как последо- вательность логических строк, каждая из которых начи- нается с номера строки и заканчивается символом «возврат каретки». Любая введенная строка текста, начинающаяся с числа, трактуется редактором как стро- ка программы. Добавление строки. Чтобы добавить в про- грамму новую строку, необходимо ввести строку текста, которая начинается с номера (от Одо 65 529). Введенная строка сохраняется в памяти как часть программы. Синтаксическая правильность строки при ее вводе не проверяется; проверка осуществляется только в процессе выполнения программы. Если номер добавляемой строки совпадает с номером строки, имеющейся в программе, то старая строка заменяется новой. Удаление строки. Чтобы удалить строку из программы, необходимо ввести номер этой строки без сопровождающего текста. Удаление группы строк осуще- ствляется командой DELETE. Для удаления всей распо- ложенной в памяти программы следует ввести команду NEW, которая обычно используется для очистки памяти перед вводом новой программы. Корректировка строки. Редактор позволяет изменять и вводить строку, расположенную в любом мес- те экрана. Для этого необходимо подвести курсор к нуж- ной строке, затем, используя технику удаления, замены и добавления слов, изменить строку и нажать клавишу ввода. Если нужной строки нет на экране, то эта строка или группа строк отображается на экране с помощью команды LIST При вводе откорректированной строки нет необходи- мости перемещать курсор в конец строки перед нажа 86
тием клавиши ввода. Редактор сам определяет, где нахо- дится логический конец строки, и обрабатывает ее не- зависимо от местоположения курсора в момент нажатия клавиши ввода. Если во время выполнения программы обнаружива- ется синтаксическая ошибка, то строка с ошибкой авто- матически выводится на экран. Эту строку следует скор- ректировать и вновь ввести в программу, однако про- должать выполнение программы после ее корректировки невозможно. Это объясняется тем, что любое изменение программы в процессе ее выполнения приводит к потере значений переменных и закрытию файлов, которые к это- му моменту были открыты. Структура программы Программа на языке БЭЙСИК М86 представляет собой последовательность строк, имею- щих такой формат: номер строки оператор языка БЭЙСИК М86 [: оператор языка БЭЙСИК М86...| ’ комментарий Номер строки представляет собой целое число и мо- жет содержать от I до 5 цифр, принимая значения 0— 65 529. Номера строк определяют порядок расположения строк в программе, они используются для идентификации строк при передачах управления и редактирования. Операторы языка БЭЙСИК М86 (табл. 3.14) делятся Таблица 3.14 Оператор Назначение ВЕЕР CALL HAIN Подача звукового сигнала Вызов подпрограммы на машинном языке Загрузка пр01раммы в основную память и передача ей управления CIRCLE CLOSE CLS COLOR COMMON BATA def en DEF SEG DEF usr def DIM draw Построение на экране дисплея круга (эллипса) Завершение обработки файла Стирание экрана Управление цветом изображения на экране Передача данных загружаемой программе Создание списка данных для оператора READ. Определение функции пользователя Установка адреса текущего сегмента данных Задание адреса подпрограммы на машинном языке Установка типа переменной по умолчанию Определение массива Построение фигуры 87
Продолжение табл. 3.14 Оператор Назначение END ERASE ERROR FIELD FOR GET GOSUB GOTO IF INPUT INPUT# KEY KEY (n) LET LINE LINE INPUT LINE INPUT# LOCATE LPRINT LSET ON OPEN OPTION OUT PAINT PLAY POKE PRINT PRINT# PSET PRESET PUT RANDOMIZE READ Завершение выполнения программы Удаление массивов Моделирование ошибки Распределение памяти в буфере файла Организация цикла Чтение записи файла произвольного доступа или чтение графической информации с экрана дисплея Вызов подпрограммы Переход к заданной строке программы Условный переход Ввод данных с клавиатуры Чтение данных на последовательного файла Управление логическими клавишами Активизация программ обработки для клавиш Присваивание переменной значения выражения Построение линии или прямоугольника на экране дисплея Ввод строки символов с клавиатуры Ввод строки знаков из файла. Чтение строки сим волов из последовательного файла Управление курсором Вывод данных на печатающее устройство (LPT1) Пересылка данных в буфер файла произвольного доступа Определение подпрограммы обработки событий Подготовка к выполнению операций ввода вы вода Установка нижней границы индексов массивов Пересылка байта данных в указанный порт машины Закрашивание области экрана Воспроизведение музыкальных звуков Пересылка байта данных по определенному адресу основной памяти Вывод данных на экран Помещение данных в файл Установка точки на экране Запись данных в файл произвольного доступа или размещение на экране графической информации Установка генератора случайных чисел Чтение данных из списка, созданного оператором DATA 88
Продолжение табл. 3.14 Оператор Назначение REM RESTORE Вставка в программу комментария Переустановка списка данных, определенных опе- ратором DATA, для повторного чтения resume RETURN RSET SCREEN SOUND STOP SWAP WAIT Возврат яз подпрограмм обработки ошибок Возврат из подпрограммы Пересылка строки с выравниванием вправо Управление режимами работы экрана Воспроизведение музыкальных звуков Завершение выполнения программы Обмен значениями двух переменных Приостановка выполнения программы с опросом со- стояния входного порта машины WHILE WIDTH WRITE WRITE # Организация цикла с предусловием Установка ширины строки экрана или печати Вывод данных на экран Запись данных в файл на выполняемые и невыполняемые. Выполняемые опера- эры определяют конкретные действия. Невыполняемые ператоры описывают характеристики и значения дан- ных, режимы использования внешних устройств и т. д. Если в строке находится более одного оператора, то они азделяются двоеточием. В конце строки помещаются комментарии, которые отделяются от остальной части строки апострофом. Алфавит. Подобно любому языку, БЭЙСИК М86 имеет алфавит, определяющий набор допустимых симво- лов, из которых образуются элементы программы. Он состоит из букв, цифр и специальных знаков. К буквен ным символам относятся прописные и строчные буквы латинского и русского алфавитов, к цифровым — цифры от 0 до 9. Константы. Под константой понимается заданное в ином виде значение некоторого типа, используемое в программе. Существует два типа констант: строковые и числовые. Строковая константа — заключенная в ка- вычки последовательность символов. Строковые констан ты обычно используются для задания текстовой инфор- 89
мации и могут иметь длину до 255 символов. Примеры строковых констант: ’’БЭЙСИК М86” "Табельный номер’’ ”345.000 00” Числовая константа — положительное или отрицательное число. Для положительного числа задание • знака плюс не обязательно. Существует пять видов числовых констант. Целочисленная константа — это целое число в преде- лах от — 32 768 до 32 767 включительно. Целочисленная! константа не должна содержать десятичную точку. Константа с фиксированной точкой — это положитель-1 ное или отрицательное число, содержащее десятичную точку. Константа с плавающей точкой — это положительное или отрицательное число, представленные в экспоненци- альной форме. Константы с плавающей точкой состоят из мантиссы, записываемой в виде целочисленной кон- станты, или константы с фиксированной точкой, за ко- торой следует экспонента. Экспонента изображается бук- вой Е или D, за которой следует целочисленная константа. Знак константы с плавающей точкой определяется знаком мантиссы. Значение, представляемое константой с плаваю- щей точкой, равно значению мантиссы, умноженному на К) в степени, показатель которой записан после буквы Е или D. Буква Е используется для представления чисел с прос-, той точностью, а буква D — с двойной. Для примера рас- смотрим константу с плавающей точкой —47.5Е—2. Здесь — 47.5 является мантиссой, а — 2 задает пока- затель степени, в которую нужно возвести число 10. Зна-| чение константы равно —0 475. U1 естнадцатеричная константа — это шестнадцатсрич ное число, состоящее не более чем из четырех шестнадца- теричных цифр, которым предшествуют символы К Н Примеры шестнадцатеричных констант: АН31 AHF51 Восьмеричная константа — это восьмеричное число,] состоящее не более чем из шести цифр, которым пред-1 шествуют символы &, 0 или символ Д. Примеры восьме-1 ричных констант: АО 127 А 344 90
Переменные. Именованный объект, который прини- мает различные значения в процессе выполнения програм- мы, называется переменной. Существует два типа пере- менных: строковые и числовые. Значениями строковой переменной являют- ся строки символов. Длина строковой переменной не фик- сирована и изменяется от 0 до 255. Переменная получает значение присваиванием ей зна- чения другой переменной, константы, результата вычисле ний или с помощью операторов ввода — вывода. В любом случае значение соответствует типу переменной, которой оно присваивается. Имена переменных имеют произвольную длину, однако различаются только первыми 40 символами. Для форми- рования имени переменной используются буквы, цифры и точка. Имя начинается только с буквы. Тип переменной задается последним символом ее име ни. Например, переменная — строковая, так как знак денежной единицы (|) является знаком объявления переменных типа «строка символов». Числовые переменные объясняются как це- лочисленные, так и переменные с простой или двойной точностью. При этом тип числовой переменной задается одним из следующих знаков: % — целочисленная переменная; ! — переменная с простой точностью; * — переменная с двойной точностью. Если тип переменной задан не явно, то по умолчанию предполагается числовая переменная с простой точностью. Следует помнить, что целочисленные данные вычисляются быстрее и требуют меньшего объема памяти. Примеры объявления переменных: INDEX % — целочисленная переменная; AREA # — переменная с двойной точностью, АВ • — переменная с простой точностью, STR | — переменная типа «строка знаков»; КЕМ — по умолчанию считается переменной с простой точ ностью Массивы. Упорядоченная последовательность однотип- ных величин, обращение к которым осуществляется при •Юмощи одного и того же имени переменной (имени мас- сива), называется массивом. Отдельное значение в масси- ве является элементом массива. Обращение к нему осу Ществляется посредством имени, снабженного индексами. 91
Элемент массива переменная, он используется в любом месте, где используется переменная. Задание имени массива, типа и числа его элементов, а также их расположение называется определением мас- сива. Обычно это выполняется с помощью оператора DIM. Пример определения массива: 10 DIMAI f (4), Bl % (3,2) В результате выполнения этого оператора создаются одномерный массив А1 ф и двухмерный массив В1 %. Эле- ментами массива А1 $ являются строки переменной длины, каждая из которых имеет начальное значение, равное пустой строке. Массив В1 % состоит из целочисленных, элементов, каждый из которых имеет начальное значение, равное нулю. При обращении к элементу массива необ- ходимо указывать столько индексов, сколько размерностей имеет соответствующий массив. Например, А1$ (1) обо- значает второй элемент одномерного массива, В1% (1,2) —элемент двухмерного массива, находящий-] ся во второй строке и третьем столбце Выражения. В языке БЭЙСИК М86 допустимы выра- жения двух типов: числовые и строковые. В числовых выражениях участвуют только числовые операции, результатом которых является число. Числовые операции, осуществляемые в системе БЭЙ- СИК М86, разбиваются на следующие группы- арифме-| тические; сравнения; логические; вызова функции. В строковых выражениях участвуют только данные типа «строка символов». Результат вычисления строкового выражения — строка символов. В строковых выражениях допустимы две операции сцепления строк; вызова функции. Над строками символов выполняются также операции сравнения, однако они не используются в строковых вы- ражениях, так как результат их выполнения является числовым значением. Операция сцепления строк обозначается знаком +. В результате этой операции две строки символов соеди- няются в одну. Пример: 10 A i = «Улица» 20 В) = «Герцена» 30 PRINT А{ + В| RUN Улица Герцеиа 92
Операция вызова функции используется в выражении для обращения к заранее определенным функциям При вычислении выражения обращение к функции заменяется значением, возвращаемым функцией. При этом значение может быть или числовым, или строковым. Язык БЭЙСИК М86 включает в себя набор встроен- ных функций (табл. 3.15), которые реализуют часто встречающиеся операции. Кроме того, он допускает ис- пользование функций, определяемых программистом. Та- кие функции реализуют алгоритмы, часто встречающие- ся в конкретной программе. Для их определения служит оператор DEF FN. Таблица 3.15 Функция Возвращаемое значение ABS (х) ASC (х|) ATN (х) SDBL (х) SHR) (п) SINT (х) COS (х) CSING (х) CSRLIN CVl.CVS. CVD DATE) EOF ERL ERR EXP FIX FRE HEX) (n) INKEY) INP (n) INPUT) (n, #f) INSTR (n, x), y)) Абсолютное значение x Код первого символа строки х в таблице кодов ППЭВМ Арктангенс х Значение х, представленное с двойной точ- ностью Символ, код которого равен п в таблице символов ППЭВМ Значение х, преобразованное к целому виду Косинус х Значение х, представленное с простой точностью Номер строки, в которой находится курсор Значение строки знаков, интерпретируемое как число заданной точности Текущая дата Признак конца файла Номер строки, содержащей ошибку Номер ошибки Значение е в степени х Значение х, усеченное до целого Объем свободной памяти Шестнадцатеричное представление п Знак, введенный с клавиатуры Байт, прочитанный из порта п п знаков, прочитанных из файла I Начальная позиция подстройки п в стро- ке х 93
Продолжение табл 3.15 Функция Возврашзсмос значение INT (х) LEFT/ (х/ п) IEN (х/) LOC ( ) IOF ( ) LOG (х) LPOS (п) MID/ (х/, n, т) MKI/.MKS/.MKD/ ОСТ/ (п) РЕЕК (п) POINT (х, у) POS (п) RIGHT/ (х/, п) RND (х) SCREEN (п, т, z) SGN (х) SIN (х) SPACE / (п) SPC (п) SQR (х) STR / (х) STRING / (п, т) STRING (п, х/) TAB (п) TAN (х) TIME / USR п (х) VAL (х/) VARPTR (v) VARPTR / (v) Наибольшее целое, которое меньше или равно х п левых крайних знаков строки х Длина строки Номер записи или число записей Размер файла Натуральный логарифм х Номер позиции, в которой находится ка ретка Заданная подстрока строки х Числовое значение интерпретируется как строка знаков Восьмеричное представление п Значение указанного байта основной на мяти Информация о цвете точки экрана Номер колонки, в которой находится кур- сор п крайних правых символов строки х Случайное число Информация о заданной позиция Информация о знаке числа х Синус х Строка из пробелов Вставка п пробелов в операторах и LPRINT Корень квадратный из х экрана PRINT Значение х, преобразованное в символь- ную форму представления Строка, состоящая из п символов с кодом Первый знак строки х/, повторенный п раз Переход к позиции п вводимой строки в операторах PRINT и LPRINT Тангенс х Текущее время суток Вызывается подпрограмма на машинном языке Значение х/, преобразованное в числовую форму представления Адрес переменной х Строка символов, содержащая тип пере- менной и ее адрес 94
Работа с экраном. В языке БЭЙСИК М86 предусмот- рены возможности отображения на экран дисплея раз- личных элементов - текста, специальных графических символов, точек, линий, а также сложных композиций, состоящих из этих элементов. При этом изображение может быть цветным или черно-белым, а дисплей может работать в графическом или текстовом режиме. Возмож- ность использования тех или иных средств в програм- ме зависит от типа используемого дисплея. Управление цветом изображения. В со став ППЭВМ могут входить дисплеи как с черно-бе- лым, так и цветным изображением. При черно-белом изображении цвет символов и точек, выводимых на эк- ран, всегда постоянен. Возможности управления цветом в этом случае ограничены. При этом оператор COLOR позволяет установить следующие режимы выводов на экран: вывод мерцающих символов; вывод символов в обратном (негативном) изоб- ражении; — вывод символов с повышенной яркостью; - вывод символов с подчеркиванием; — вывод невидимых символов (цвет символа совпа- дает с цветом фона). При цветном изображении используется 16 различных цветов для вывода символов и точек. Текстовой режим. При работе в этом режиме на экране отображаются только символы. Экран разби- вается на 25 горизонтальных строк, которые нумеруются от 1 до 25. В каждой строке размещается 40 или 80 сим- волов в зависимости от заданной в программе ширины строки. Каждый символ на экране формируется из двух элементов: переднего плана и фона. Передний план это очертания символа; фон — это цвет, в который окра- шена позиция размещения символа. При цветном изобра- жении цвет переднего плана и цвет фона устанавливают- ся независимо друг от друга. Графический режим. При работе в этом ре- жиме на экране дисплея создаются сложные изображе- ния, формируемые из множества точек. В ЕС 1840 под- держивается работа со средней и высокой разрешающей способностью экрана дисплея. При средней разрешающей способности изображение на экране формируется из 320 строк по горизонтали и 200 колонок по вертикали Для цветного изображения 95
дополнительно задается цвет для каждой точки. При вы сокой разрешающей способности изображение формирует- ся из 640 строк и 200 колонок. Задание координат. Операторы и функции, используемые в графическом режиме, требуют задания координат для точек экрана в абсолютной или относи- тельной форме. При абсолютной форме координатами точки служат номер строки и номер колонки. При отно- сительной форме положение точки задается относительно положения другой точки, которая, как правило, является точкой, последней из участвовавших в обработке. Примеры двух форм задания координат: 10 SCREEN 1 20 PSET 50 100) 'Абсолютная форма 30 PSET STEP (40,—10) 'Относительная форма Реальные координаты точки, обрабатываемой в строке 30, равны (90, 90). Система обозначений. При описании команд, опера- торов и функций используются следующие обозначения и соглашения. Слова, записанные прописными буквами, являются зарезервированными. В программе они должны быть представлены в том виде, в котором они показаны в формате. Тем не менее для записи зарезервированных слов допустима любая комбинация строчных и прописных букв. Язык БЭЙСИК М86 рассматривает строчные бук- вы как прописные в тех случаях, когда они не заключены в кавычки, не входят в состав комментариев или не являются операндами оператора DATA Слова, показанные в формате строчным буквами, используются для обозначения параметров и операндов. При написании программы они заменяются соответствую- щими значениями. Элементы, заключенные в квадратные скобки, являются необязательными. Многоточие указыва- ет на то, что предыдущий элемент может быть много- кратно повторен. Все знаки пунктуации, исключая квад- ратные скобки, включаются в программу без изменений. В спецификациях форматов для обозначения некото- рых параметров используются следующие сокращения: х, у, z, v — любое числовое выражение; i, j, k, т, п любое целочисленное выражение, х^, у$, v/ — любое строковое выражение. Если но формату требуется целочисленное значение, а вместо него указано значение с простой или двойной точностью, то происходит усечение дробной части и ис- пользуется только целая часть числа. 96
3.4. Пакет прикладных программ АБАК Пакет прикладных программ АБАК (или просто про- грамма АБАК) предназначен для обработки данных на ППЭВМ с операционной системой М86. Программа АБАК позволяет решать задачи, отно- сящиеся к различным сферам человеческой деятель- ности, — бухгалтерский учет, оперативное планирование, анализ результатов хозяйственной деятельности, инже- нерные расчеты и т. д. Обработка информации осущест- вляется с использованием электронного бланка, пред- ставляющего собой наглядную модель памяти машины в виде большого листа, разделенного горизонтальными и вертикальными линиями на множество адресуемых клеток-ячеек, отображаемых на экране дисплея. Про- грамма АБАК позволяет указывать, какие данные, в каком месте экрана и в каком формате следует отобра- жать. Работа с программой АБАК происходит в диалоговом режиме. Для работы с программой требуется следующее оборудование: дисплей, клавиатура, минимум один дис- ковод и устройство печати. Программа АБАК требует для работы не менее 64 К байт памяти Три режима работы программы АБАК. Возможны следующие режимы работы программы АБАК: электрон- ного бланка, ввода данных, команд После запуска программа АБАК находится в режи ме электронного бланка При этом активен курсор блан ка и не активен курсор редактирования. При перемеще- нии курсора можно увидеть содержимое или значения ячеек. Из режима электронного бланка можно перейти либо в режим ввода данных, либо в режим команд В режиме ввода данных информация вводится в ППЭВМ через строку ввода данных. Вводимая инфор- мация может начинаться с цифры, буквы или одного из символов: ’, ", , (. После нажатия клавиши ВВОД информация строки ввода переписывается в активную ячейку, при этом АБАК возвращается к режиму элект- ронного бланка. До нажатия клавиши ВВОД можно редактировать данные в строке ввода, пользуясь различ- ными клавишами В режиме команд программа АБАК выполняет задан- ные действия. Из режима электронного бланка можно 97 7—879
перейти в режим команд, вводя следующие символы. ! — пересчет; ; — переключение экрана, = — переход к ячейке; & — продолжение выполнения; / — переход к одной из двадцати команд. Режим электронного бланка. Программа АБАК представляет память машины в виде электронного бланка, состоящего из столбцов и строк. Номер столбца бланка указывается с помощью букв русского алфавита: А, Б..., Я, АА, АБ, ..., АЬ. Допускаются как прописные, так и строчные буквы Таким образом, всего может быть 63 столбца. Строки нумеруются числами от 1 до 254. Строки и столбцы, пересекаясь, образуют ячейки, которые указыва- ются с помощью координат, например Б15, АШ240. Ячейка, расположенная в левом верхнем углу, имеет координаты А1; ячейка, расположенная в правом нижнем углу, — координаты АБ254. Активной ячейкой называется ячейка, на которую указывает курсор электронного бланка. В каждый мо- мент времени только одна ячейка является активной (текущей). Строка и столбец, в которых содержится активная ячейка, являются текущей строкой и текущим столбцом. При вводе данных курсор электронного бланка может автоматически смещаться в соседнюю ячейку, которая становится новой активной ячейкой, или оставаться на месте. Если задано автоматическое смещение курсора, то направление смещения определяется предыдущим пе- ремещением курсора. При работе с программой АБАК пользователю предо- ставляется возможность оперировать как с одиночными ячейками, так и с группами ячеек. Такими группами ячеек являются строка, часть строки, столбец, часть столбца, диапазон, блок. Под часть строки или столбца понимается непрерывная группа ячеек в пределах строки или столбца. Примеры А8Н8, А8:А128, где А8, Н8, А128 — граничные ячейки этих групп. Под блоком пони- мается непрерывная прямоугольная область ячеек, за- данная координатами левой верхней и правой нижней ячеек. Координаты разделяются двоеточием, например В9:Е99. Понятие «диапазон» является обобщающим: оно охватывает и блок, и часть строки, и часть столбца. Примеры задания диапазона: В9:Е99, К7:К77. Электронный бланк слишком велик и не помещается целиком на экране дисплея. Поэтому экран выполняет 98
роль окна, через которое можно рассматривать часть бланка и манипулировать его содержимым. Программа АБАК позволяет перемещать окно по бланку. Окно, в свою очередь, может перемещаться вверх, вниз, влево или вправо. Можно зафиксировать столбцы или строки на экране, чтобы они оставались в поле зрения при перемещении окна. Можно разделить экран на две части по горизонтали или по вертикали, для того чтобы в поле зрения попали различные части бланка. Обрамление экрана идентифицирует строки и столбцы той части бланка, которая находится на экране. Можно включить и выключить обрамление. Нижняя часть экрана содержит три строки, в которых находятся информация о состоянии бланка, подсказка и вводимая информация. Первая из трех строк содержит информацию об активной ячейке и ее содержимом; вто- рая строка отображает текущее состояние бланка или содержит подсказки программы АБАК; третья строка является строкой ввода данных или команд. Если пользователь не знает, какие действия предпри- нять, то он может получить справку. Для этого нужно нажать клавишу «Вопрос» (?). На экране дисплея поя- вится поясняющая информация. Если после этого нажать любую другую клавишу, на экране высветится предыду- щая информация. Режим ввода команд и подкоманд. Чтобы ввести команду, достаточно набрать в строке ввода только первую букву имени команды, а программа АБАК воспроизведет все слово. То же самое происходит при вводе подкоманд. Ввод команд осуществляется по следующей схеме' пользователь вводит признак команды /. Программа АБАК выдает список доступных команд (табл. 3.16). Если этой информации недостаточно, то можно ввести с клавиатуры «?» и получить краткую справку обо всех командах. Далее пользователь вводит букву коман- ды, например О Программа АБАК преобразует ее в строке ввода к виду / Очистить и выдает подсказку «Диапазон?». Пользователь вводит диапазон ячеек. Диалог продолжается до тех пор, пока команда не будет введена полностью. Исключение составляют команды =, !, :, &, которые вводятся без признака /. Программа АБАК позволяет легко изменять информа- 7* 99
состояния" активной ячейки, подсказок и состояния блан- ка, ввода данных и команд. Вводимые данные отображаются в строке ввода, которая содержит курсор редактирования, показываю- щий пользователю, в какую позицию он должен вводить с клавиатуры очередной символ. В первых двух строках отображается информация, зависящая от содержимого строки ввода Строка состояния активной ячейки содер- жит информацию об активной в данный момент ячейке (координаты ячейки, содержимое, формат и др.). Рассмотрим информацию строки состояния активной ячейки на следующем примере: >С2 ТП 3 Ткст = "итог Здесь символ «>» показывает текущее направление перемещения курсора электронного бланка. При нажатии клавиши ВВОД курсор перемещается в указанном на правлении в соседнюю ячейку. С2 — координаты актив- ной ячейки. ТП характеризует формат ячейки С2, в дан- ном случае был задан формат ТП (Текст Правый). 3 показывает, что активная ячейка защищена. Ткст указывает тип данных. В данном случае тип данных — строка текста Кроме типа Ткст = может быть тип Повт = — повторяющийся текст или тип Форм — — формула. «Итог» — содержимое ячейки С2. Если в строку ввода данных и команд вводятся дан- ные, то эта строка содержит информацию, отражающую состояние бланка: Шир — ширина столбца в котором находится актив- ная ячейка. По умолчанию ширина столбца равна 9. Память — объем свободной памяти ППЭВМ К байт; объем памяти уменьшается по мере увеличения бланка. Поел стл/стр показывает крайний столбец и крайнюю снизу строку, в которых содержатся данные, тем самым указывая границы фактического использования бланка. ? справка, напоминает о том, что с помощью кла- виши ВОПРОС (?) вы можете на экране получить справ ку по текущей работе. Когда в строку ввода данных и команд вводятся команды, то в рассматриваемой строке отображаются выдаваемые программой АБАК подсказки. Строка ввода данных и команд содержит курсор редактирования Число слева показывает текущую пози- цию курсора редактирования. Символ, который вводится в первую позицию строки ввода данных или команд, 102
определяет текущий режим: ввод данных или команд. В режиме ввода данных данные вводятся в активную ячейку. Первый вводимый символ определяет тип данных. Символ «двойная кавычка» (”) начинает текст, символ «кавычка» (’) начинает повторяющийся текст Любой другой из допустимых символов кроме символов, с которых начинаются команды, означает формулу. Чтобы перейти к режиму ввода команд, в первую позицию строки ввода необходимо ввести один из следу- ющих символов: —, !, :, Л, /. Эти символы обозначают следующее = — команда перехода к новой активной ячейке, координаты которой указываются за символом «=»; при этом курсор электронного бланка после нажатия клавиши ВВОД переместится в указанную ячейку, напри- мер — Д4 < ВВОД >, ! команда пересчета по введенным формулам. Необходимость в пересчете может возникнуть, например, при изменении какой-либо ячейки, используемой в фор- мулах. Команда пересчета «!» имеет смысл в том случае, если предварительно была введена команда отключения автоматического пересчета / Режим, Неавто; , — команда переключения экрана при разделении экрана; при этом курсор электронного бланка переме- щается из одной части электронного бланка в другую; & команда продолжения выполнения прерванной программы, которая получила управление по команде МАКРО Указанная программа была создана в виде файла типа МАК; / является признаком ввода одной из двадцати команд. Информация из строки ввода данных и команд сти- рается нажатием клавиш УПР Z или УПР-С. Пользователь может постоянно наблюдать за поло- жением курсоров Курсор электронного бланка указыва- ет текущую активную ячейку и перемещается к любой другой ячейке Курсор редактирования находится в стро- ке ввода данных и команд и перемещается только по ней. В каждый конкретный момент времени может быть активным (перемещаться) только один из курсоров- курсор редактирования активен при использовании строки ввода данных и команд, курсор электронного бланка при пустой строке ввода Пользователь управляет перемещением курсоров с помощью клавиш. Направление перемещения курсора 103
электронного бланка задается одновременным нажатием клавиш УПР и одной из клавиш с латинскими буквами Е (перемещение вверх), X (вниз), S (влево), D (вправо) После установки направления перемещения при одно- кратном нажатии клавиши ВВОД курсор электронного бланка смещается в заданном направлении на одну ячейку Для смещения курсора в любую ячейку следует использовать команду перехода к ячейке (= адрес ячейки < ВВОД >). При этом возможны следующие варианты- если указанная ячейка находится на экране, то кур сор перемещается к ней; если указанная ячейка находится вне экрана, то на экран попадает блок электронного бланка с указанной ячейкой в верхнем левом углу экрана, если адрес ячейки после символа «=»не указан (т. е вводится =<ВВОД>), то экран занимает блок с активной ячейкой в левом верхнем углу. Курсор редактирования перемещается по строке вво- да данных или команд влево и вправо. Если вводится новый символ, то он замещает позицию курсора, вытес- няя курсор на следующую позицию. Ячейки электронного бланка содержат информацию трех типов: содержимое; значение формат. Под содержимым ячейки понимается информация вводимая в ячейку Ячейка может содержать тест, повто- ряющийся текст, формулу или быть пустой если в нее ничего не вводилось. Содержимое вводится в ячейку двумя способами: вручную из строки ввода данных, автоматически из другой ячейки или при чтении инфор- мации с дискеты При автоматическом способе ввода используются такие команды, как ДУБЛЬ, ТИРАЖ ПЕРЕСЛАТЬ, ЧИТАТЬ Строка текста начинается с двойной кавычки (”) Строка может содержать не более 116 символов. По умолчанию текст помещается в ячейку начиная с крайней левой позиции (выравнивание влево). Однако пользова тель может сделать выравнивание вправо, задав в команде ФОРМАТ режим ТП Если текст длиннее, чем ширина столбца, то он продолжается в соседние справа ячейки при условии, что в них не вводилась информация. Если в соседних ячейках есть информация, то текст отображается на экране в усеченном виде, однако хра- нится в памяти полностью, т е. содержимым ячейки является полный текст. Повторяющийся текст начинается 104
с одиночной кавычки (апострофа) и отображается, начи- ная с активной ячейки (вправо) до занятой ячейки или последнего столбца АЬ. Формула, вводимая в ячейку, представляет собой выражение, с помощью которого определяется числовое значение. Она может содержать числа, координаты ячеек, функции или комбинации их, соединенные опера- торами, например 10* СРЕДНЕЕ (ЮН Ю111). При этом в формуле должно быть не более 116 символов. Пустая ячейка, строка текста и повторяющийся текст имеют цифровое значение, равное нулю. Ячейка с форму- лой может иметь цифровое значение, дату, текстовое зна- чение, недействительное данное и данное типа ОШИБКА Формат ячейки определяет способ отображения индикации) ячейки на экране. Изменение формата не изменяет содержимого или значения ячейки, а только определяет способ отображения, например в виде целого числа или числа с плавающей запятой. Формат ячейки указывает программе АБАК, в каком виде отображать на экране значение ячейки. Формат можно задавать для отдельных ячеек, строк, столбцов или для всего бланка. Запуск программы АБАК. Программа АБАК может находиться на отдельной дискете или на той дискете, на которой находится система. Вариант 1 Операционная система находится на одной дискете, а программа АБАК — на другой. При этом необходимо выполнить следующие действия. 1) включить питание ЭВМ; 2) поместить дискету с системой в дисковод А; 3) загрузить систему, 4) поместить дискету с программой АБАК в диско- вод В; 5) ввести В ВВОД для указания того, что дисковод В становится текущим; 6) ввести АБАК < ВВОД > Вариант 2. Программа АБАК и система находят- ся на одной дискете. При этом необходимо выполнить следующие действия, 1) включить питание ЭВМ; 2) поместить дискету в дисковод А; 3) загрузить систему, 4) ввести АБАК< ВВОД >. В каждом из двух вариантов программа АБАК запускается с текущего дисковода На экране появляется 105
титульный лист и можно либо запросить справку, либо перейти непосредственно к отображению электронного бланка программы АБАК Если необходима справка, то следует нажать кла- вишу с символом «?» После получения справки следует нажать клавишу ВВОД и приступить к работе. Если справка не нужна, то следует сразу нажать клавишу ВВОД и получить на экране отображение электронного бланка. Для завершения работы с программой АБАК необ- ходимо ввести команду КОНЕЦ с вариантом ДА (симво- лы: / КД < ВВОД».
глава ЕС 1840 Периферийные устройства Наряду с процессором и оперативной памятью периферийные устройст- ва ППЭВМ ие в меньшей, а даже в большей степени определяют ее пользовательские возможности. В главе рассмотрены состав и основные характеристики таких периферийных устройств, как накопитель иа гибких магнитных дисках, электронно лучевой индикатор, приведено описание внутреннего ин терфейса (системной магистрали) ППЭВМ и интерфейсов связи с периферийными устройствами даны рекомендации но обслуживанию, контролю и диагностике отказов 4 1 Состав и основные характеристики периферийных устройств В основной комплект поставки ППЭВМ семейства ЕС 1840 входят следующие периферийные устройства: электронный модуль накопителей (НГМД), клавиатура, электронно-лучевой индикатор (ЭЛИ), матричное печа- тающее устройство. Клавиатура и ЭЛИ — неотъемлемые части машины, а наличие в ее составе модуля НГМД и печатающего устройства позволяет существенно рас ширить как пользовательские, так и профессиональные возможности. В настоящем параграфе рассмотрены состав и основ- ные характеристики периферийных устройств ППЭВМ Электронный модуль накопителей. В состав электрон- ного модуля (ЭМ) накопителей входят два НГМД под ключенные магистрально к ЭМ адаптера НГМД. Такое подключение означает, что все линии интерфейса НГМД подключены параллельно к двум НГМД. Исключение составляют линии ГОТОВНОСТЬ, которые поступают 107
от каждого НГМД. Основные технические характеристи- ки ЭМ накопителей следующие: Тип носителя — дискета диаметром 133 мм в пакете Общая информационная емкость — 2 Мбайт Полезная информационная емкость—1,3Мбайт Емкость дорожки — 4 К байт Число дорожек на рабочей поверх-80 __ ности Число рабочих поверхностей дис- —2 кеты Плотность дорожек иа рабочей по- - - 3,8 дорожек/мм верхносги Скорость обмена информацией — 250 К бит/с Частота вращения дискеты _ (300 ± 6) об/мин На структурной схеме ЭМ накопителей (рис. 4.1) приведены основные блоки, их взаимосвязи и связь с адаптером НГМД. Запись информации, поступившей из адаптера НГМД, осуществляется каналом записи — воспроизведения. Кро- ме того, этим каналом обеспечивается туннельное стира- ние между дорожками, а также считывание информации, записанной на дискету ранее. Управление записью и считыванием информации происходит в соответствии с сигналами обмена интерфейса НГМД, которые выраба- тываются схемой управления или поступают в нее. Выбор конкретного места записи информации на дискету или считывания с нее обеспечивается механизмами позицио- нирования магнитной головки и привода дискеты. Меха- низм позиционирования перемещает магнитную головку по радиусу дискеты в соответствии с сигналами ШАГ и НАПРАВЛЕНИЕ Механизм привода дискеты обеспечива- ет фиксацию и центрирование дискеты, а также вращение дискеты с номинальной частотой 300 об/мин. Определение наличия или отсутствия дискеты в кар- мане НГМД, а также выделение сигналов ИНДЕКС, означающего начало дорожки, ЗАПИСЬ ЗАЩИЩЕНА, ДОРОЖКА 00 обеспечиваются системой датчиков НГМД. Клавиатура. В отличие от ЭМ накопителей клавиату-i ра — только входное устройство ППЭВМ. Основными техническими данными клавиатуры явля- ются следующие: Общее число клавиш 92 шт. Скорость работы оператора — ие более 15 зн Код сканирования клавиш — 7 разрядный 108
Клавиатура — функционально и конструктивно закон- ченный узел, выполненный в виде пульта в плоском корпусе, в котором размещены 92 клавиши, печатная плата с двусторонним печатным монтажом и односто- ронней установкой радиоэлементов. Все клавиши разде- лены на три зоны (рис. 4.2). Центральная часть содер- жит в основном алфавитно-цифровые клавиши. С левой стороны находится 10 функциональных клавиш, органи- зованных в виде блока 2X5. Эти клавиши программно определяются пользователем. Правая сторона клавиа^В ры в виде 15-клавишного поля определена программно и предназначена для цифрового ввода чисел и управле- ния курсором при редактировании текста на экране ЭЛИ. Ввод данных в системное устройство из клавиатуры производится после каждого нажатия и отпускания кла- виш, при этом формируются коды нажатия и коды от- пускания клавиш. Все клавиши обладают свойством автоматического повторения функции. При нажатии на клавишу, продолжающемся более 1 с, клавиатура выдает код нажатия с частотой около 10 Гц до момента отпуска- ния клавиши. При одновременном нажатии нескольких клавиш в системное устройство выдаются коды всех на- жатых клавиш, но последовательность посылаемых кодов может не соответствовать последовательности нажатия и зависит от синхронизации при сканировании клавиш. Основу схемотехнической реализации клавиату- ры составляет однокристальный микропроцессор КМ1816ВЕ48 [4]. Он осуществляет сканирование кла- вишного поля, обработку дребезга при нажатии и отпус- кании клавиш, буферизацию сканируемых кодов, поддер- жание двунаправленной передачи данных с системным устройством и выполнение протокола связи, требуемого каждой передачей кода сканирования. Микропроцессор выполняет также автотестирование при включении элек- тропитания или по требованию системного устройства. При автотестировании контролируется память микро- процессора, а также проверяется наличие залипших (т. е. постоянной нажатых) клавиш. I Микропроцессор КМ1816ВЕ48 имеет внутреннее ОЗУ емкостью 64 байт, ППЗУ емкостью 1К байт и 27 линий ввода — вывода; тактовая частота функционирования микропроцессора составляет 5,46 мГц и обеспечивается кварцевым резонатором. Внешний цикл микропроцессора равен 2,75 мкс. При нажатии на любую клавишу микро! процессор посылает из клавиатуры в системное устройст- 110
во последовательный код сканирования (код нажатия) начиная с младших разрядов, сопровождаемый старто- вым и стоповым единичными битами. Отжатие клавиши микропроцессор подтверждает сообщением другого кода сканирования, т. е. кода отжатия. Дополнительно для удобства работы в клавиатуру встроены светодиоды, сигнализирующие состояние клавиш РУС, ЛАТ, ЦИФ и расположенные рядом с соответствующими клавишами. Электронно-лучевой индикатор. В составе ППЭВМ индикатор служит для отображения алфавитно-цифровой и графической информации. Он включает в себя ЭМ разверток и напряжений, отклоняющую систему, ЭМ видеоусилителя, электронно-лучевую трубку, импульсный модуль электропитания, органы регулировки яркости и контрастности изображения. Номинальный размер 220В, 50 Ги от ЭМ адаптера ЭЛИ Рис. 4.3. Структурная схема ЭЛИ 111
изображения на экране ЭЛТ не более 230X155 мм. В эти размеры укладываются 25 строк по 80 символов алфавитно-цифрового изображения в каждой. Структурная схема ЭЛИ показана на рис. 4.3. Сигналы, управляющие работой ЭЛИ, поступают из си- стемного блока от ЭМ адаптера ЭЛИ на входы ЭМ раз- верток и напряжений, а также ЭМ видеоусилителя. При этом ЭМ разверток и напряжений формирует сигна- лы соответствующего вида для обеспечения работы отклоняющей системы, возбуждая строчную и кадровую катушки и отклоняя луч ЭЛТ по вертикали и горизонта- ли Сигналы с ЭМ видеоусилителя поступают на катод и модулирующий электрод ЭЛТ, возбуждая его люмино- фор. Органы регулировки яркости и контрастности изо- бражения позволяют оператору во время работы с видео- блоком при необходимости изменять яркость изображе- ния на экране ЭЛТ. Матричное печатающее устройство. Это устройство предназначено для вывода на бумагу алфавитно-цифро- вой и графической информации и является устройством настольного типа Основные технические характеристики его приведены ниже: Скорость печати —80- 160 зн/с Размер матрицы —9X9 (9X7) Число знаков в строке 80 при шаге (2,54 ± 0,2) мм, 132 при шаге (1,54 ±0,15) мм Емкость программно- загружаемого зна- когенератора 256 знаков Шаг между строками (3,17 ±0,3), (4,23 ±0,3), (6,35 ± ± 0,3) мм Интерфейсы — ИРПР-М (основной), стык С2 Емкость входного бу- фера 2 К знаков Виды печати графическая псевдографическая, алфавитно-цифровая в режимах нормальном, расширенном, двойно- го удара со смешением по вертика ли на '/si® дюйма, двойного удара со смешением, псевдотипографском, курсив, superscrypt, subscrypt Средний ресурс —не менее 200-1(Г знаков (2,5-10® строк) Матричное печатающее устройство является устройст- вом ударного типа с точечной матрицей, обеспечивающим двунаправленную печать с логическим поиском. В качест- 112
ве носителя информации используется бумага с краевой перфорацией и надсечками для складывания в пачки или рулонного типа шириной до 224 мм, а также рулон ная бумага без перфорации шириной до 224 мм. Печать знаков производится через одноцветную синтетическую красящую ленту шириной 13 мм, размешенную в кассете. При этом обеспечивается одновременная печать одного подлинника и двух копий Связь матричного ПУ с системным блоком произ- водится с помощью интерфейсов двух типов: основного — ИРПР-М и вспомогательного — стык С2 (RS232C). Максимально возможное число различных печатаемых знаков не превышает 256. В ПУ семейства ЕС 1840 ис- пользуется 244 типа знаков, 12 типов знаков зарезерви- рованы для реализации языков, отличных от русского и английского. 4.2. Интерфейс персонально-профессиональных ЭВМ и обмен с периферийными устройствами В штатном составе ППЭВМ семейства ЕС 1840 и ее модификации обеспечивают подключение без каких-либо изменений и доработок следующих периферийных уст- ройств: ЭЛИ, клавиатуры, НГМД, матричного ПУ. Для этого в системном блоке на базе ЭМ соответствующих адаптеров реализованы интерфейсы: НГМД, ИРПР-М, стык С2 (RS232C), клавиатуры, ЭЛИ Основу взаимосвязи всех ЭМ в системном блоке со- ставляет интерфейс ППЭВМ, реализованный на базе системной магистрали (см. §2.2). Системная магистраль. Системная магистраль — ос- новной интерфейс ППЭВМ. Структура ее такова, что она обеспечивает широкие возможности и большую гибкость при подключении дополнительных ЭМ к имеющимся в составе машины. В зависимости от характера дополни- тельно подключаемого ЭМ обеспечивается возможность реализации интерфейсов связи с дополнительными пери- ферийными устройствами. В состав системной магистрали входят 98 линий, конструктивно реализованных в многослойной печатной плате. Назначение этих линий и их соответствие контак- там разъема приведено в табл. 4.1 Направление переда- чи сигналов по системной магистрали ВХОД (ВЫХОД) указано в табл. 4 1 относительно системного ЭМ Линии 113 8- 879
Таблица 4.1 Сигнал Контакт соеди нителей Вход (выход) Назначение линий ВНЕ- С02 Выход Разрешение передачи старшего байта данных. Со- вместно с младшим разря- дом адреса АО определяет формат данных, передавае- мых по магистрали данных АО А19 COI, А01—А19 » Передача адреса. Адрес- ные линии 0—19 исполь- зуются для адресации па- мяти и портов ввода — вы- вода. Обеспечивают адрес- ное пространство в 1 М байт; АО — младший разряд адре- са DO D15 АЗО А45 Вход (Выход) Передача данных; DO— D7 младший байт; D8— D15 — старший байт; DO — младший разряд данных IOR, "IOW MEMR, MEMW А26, А27 А28, А29 Выход » Передача команд систем- ной магистрали IOR, IOw чтение, за- пись порта ввода — вывода MEMR, MEMW чтение, запись памнти IRQ2 IRQ7 СОЗ С.08 Вход Передача запросов преры- ваний от ЭМ В системном ЭМ запросы фиксируются по наличию положительно- го фронта сигнала Приори- тет запросов фиксирован- ный, с низшим приоритетом для 1RQ7 (источники за- просов 1RQ0, IRQ1 находят- ся внутри системного моду ля) DRQ1 DRQ3 С23- С25 > Передача запросов иа об- служивание соответствую- щим каналом ПДП Сигнал запроса должен поддержи ваться активным (высоким) до тех пор, пока не активи- зируется соответствующая линия нотверждсния захва 114
Продолжение табл. 4 1 Сигнал Контакт сое ди ннтслей Вход (выход) Назначение линий Вход та системной магистрали ка налов ПДП (DACK1— DACK3). Запрос DRQ0 и соответствующий канал ПДП используются внутри системного ЭМ для орга низании циклов регенерации памяти DACKO DACK3 С26-С29 Выход Подтверждение захвата системной магистрали со- ответствующим каналом ПДП Используются ЭМ для разрешения передачи информации в магистраль данных или приема дан- ных из магистрали по за- просам Т/С СИ » Сообщение о конце пере- дачи ПДП При передаче массивов данных по кана- лам ПДП активизация этой линии (высокий уровень) указывает на выполнение последнего цикла передачи и прекращение обмена по активному в данный момент каналу ПДП AEN СЮ > Разрешение адреса ПДП. Активизацией этой линии (высокий уровень) цент- ральный процессор сигна- лизирует ЭМ о выполнении системной магистралью цик ла передачи по каналу ПДП (и цикла регенерации па- мяти в том числе) ALE С09 » Передача строба адреса Сигнал активен (импульс положительной полярности) в момент выдачи базовым МП действительного адреса. При отсутствии сигнала AEN магистраль адреса со- храняет действительный код до следующего импульса 115 8*
Продолжение табл. 4.1 Сигнал Контакт соеди нителей Вход (выход) Назначение линий RESET С16 Выход Сброс процессора по включении электропитания OSC * С18 » Задающие синхроимпуль- сы (F = 12,288 МГц скваж- ность равна 2) CLK СИ » Рабочие (основные) син- хроимпульсы (F = 4,096 МГц, скважность равна 3) I/OCH RDY С15 Вход Готовность канала вво да — вывода. Эта линия используется адаптерами устройств ввода — вывода при необходимости удлине- ния цикла передачи дан- ных по системной магистра- ли. Для удлинения цикла передачи адаптер при рас- познавании относящейся к нему команды системной магистрали переводит вы- ход 1/ОСН RDY из высоко- импедаисного состояния в состояние с низким уров- нем на время необходимого удлинения цикла. Во избе- жание потери циклов реге- нерации памяти такое удли- нение не должно превышать десяти периодов CLK I/OCH СК С21 » Передача сигнала об ошибке канала ввода — вывода Эта линия ис- пользуется ЭМ с внутрен- ним аппаратурным контро- лем для сообщения про- цессору об ошибке При от- сутствии ошибки ЭМ дол- жен поддерживать выход 1 /ОСН СК в высокоимпе- даисном состоянии, а при на- личии ошибки переводить его в состояние с низким уровнем 116
Продолжение табл 4 1 Сигнал Контакт соеди- нителей Вход (выход) Назначение линий SPEKER В15 Выход Звуковой сигнал. Линия используется для подключе- ния выхода усилителя зву- кового сигнала к громкого- ворителю СБРОС В23 Вход Сброс. Сигнал нз ЭМ электропитания, по которо- му формируется сигнал RESET GND ВОЗ, В07, В11, В17, В21, В25, В29, ВЗЗ, В39, В43 Земля (общий) 4- 5V - 12V 4- 12V В01, В45 В37 В09 — Электропитание 4- 5 В Электропитание ± 12 В Примечание Сигналы ВНЕ и ВНЕ означают, что активным яв- ляется высокий и низкий уровни сигнала. системной магистрали СЗО С45 и А20—А23 зарезер- вированы для возможности расширения магистрали дан- ных до 32 разрядов и магистрали адреса до 24 разрядов в последующих моделях ППЭВМ ЕС. Часть линий (контактов соединителей) резервируется в семействе ЕС 1840 для реализации моделезависимых межмодульных связей и возможности увеличения числа управляющих линий. Системная магистраль ППЭВМ обеспечивает обмен информацией между центральным процессором, памятью и портами ввода — вывода в следующих режимах: - считывание из памяти (ОЗУ, ПЗУ) в микропро- цессор; - запись в память (ОЗУ) из микропроцессора; - считывание (запись) из порта (в порт) ввода вывода; прямой доступ к памяти по каналу ПДП, — прерывание. 117
Таблица 4.2 Наименование сигнала Вход (выход) Функция сигнала ЗАГРУЗКА ГОЛОВ- КИ Вход Прижатие магнитной головки к дискете при записи или считывании информации с дискеты ИНДЕКС Выход Обнаружение индексного отверстия в дискете при перепаде напряжения с высокого уровня на низкий ВЫБОР 0 ВЫБОР 1 Вход Выбор НГМД ВКЛЮЧЕНИЕ МО- ТОРА » Включение узла привода дискеты при условии, что НГМД находится в рабочем состоянии (дискета встав- лена и зафиксирована) НАПРАВЛЕНИЕ » Определение направления переме- щения магнитной головки при пода- че сигналов ШАГ Низкий уровень соответствует пере- мещению магнитной головки к цент- ру дискеты, высокий к дорожке 00 ШАГ » Перемещение магнитной головки ДАННЫЕ ЗАПИСИ » Запись информации на дискету РАЗРЕШЕНИЕ ЗАПИСИ » Управление режимами записи (вос- произведения) в НГМД при условии, что накопитель находится в рабо- чем состоянии ДОРОЖКА Выход Сигнализация нахождения магнит- ной головки на дорожке 00 ЗАПИСЬ ЗАЩИЩЕ- НА > Определение наличии защитного клапана на пакете дискеты и за- прещение операции записи инфор- мации ДАННЫЕ СЧИТЫ- ВАНИЯ Обнаружение на дискете перехода намагниченности при перепаде на пряжения с высокою уровня на низ- кий. Период следования импульсов зависит от вида записанной инфор- мации ВЫБОР головки Вход Выбор стороны 0 дискеты при вы- соком уровне сигнала, выбор сторо- ны 1 дискеты при низким уровне сиг- нала ГОТОВНОСТЬ Выход Сигнал готовности накопителя к работе с адаптером НГМД 118
Интерфейс НГМД. Этот интерфейс включает в себя 14 линий, обеспечивающих обмен сигналами между адап- тером НГМД. Наименование сигналов интерфейса НГМД, их функции и направление передачи наглядно демонстри- руются табл. 4.2. Полярность всех сигналов, указанных в табл. 4.2, отрицательная, кроме сигналов НАПРАВЛЕНИЕ, ВЫ- БОР ГОЛОВКИ. Интерфейс НГМД обеспечивает ма- гистральное подключение накопителей к адаптеру НГМД Допускается возможность увеличения числа подключае- мых накопителей к интерфейсу НГМД до четырех. Интерфейс клавиатуры. Клавиатура подключается к системному устройству с помощью четырехпроводного кабеля со следующим назначением сигналов интерфейса: электропитание клавиатуры +5В, общий, синхронизация, Таблица 4.3 Наименование сигнала Вход (Выход) Назначение сигнала STROBE Выход Считывание данных печатающим уст- ройством. Длительность его не должна превышать 0,5 мкс Считывание данных выполняется при низком уровне сигнала DATA1 - DATA8 » Передача информационных разрядов данных АСК NLG Вход Готовность печатающего устройства к приему данных (низкий уровень сигна- ла) Длительность сигнала 5 мкс РЕ > Сшналнзация отсутствия бумаги в пе- чатающем устройстве (высокий уровень сигнала) SLCT » Готовность печатающего устройства к работе (высокий уровень сигнала) AUTO FEED Выход Автоматическая подача бумаги после печати на одну строку (низкий уро- вень сигнала) IN1T » Сброс контроллера ПУ в начальное со- стояние, очистка буфера печати (низкий уровень сигнала) BUSY Вход Невозможность приема данных пе- чатающим устройством (высокий уро- вень) ERROR > Отсутс вне в ПУ бумаги при нахожде- нии ПУ в состоянии АВТОНОМ или фиксации ошибки в ПУ (низкий уровень сигнала) SLCT IN Выход Ввод данных в печатающее устройство только при низком уровне сигнала 119
данные. Уровни сигналов на линиях синхронизации и данных — ТТЛ. Интерфейс ЭЛИ. Монохромный ЭЛИ подключается к адаптеру через соединитель типа ОНП-КГ-44 кабелем, имеющим пять линий связи: строчный синхроимпульс (ССИ), кадровый синхроимпульс (КСИ), синхросигнал повышенной яркости (яркость), видеосинхроимпульс (видео). Уровни сигналов интерфейса соответствуют уровням ТТЛ Параллельный интерфейс ИРПР-М. Интерфейс ИРПР М в ППЭВМ ЕС1840 служит для подключения в первую очередь 'печатающих устройств или других периферийных устройств, имеющих тот же интерфейс. Он включает в себя 17 линий, связывающих между собой адаптер интерфейсов системного блока с ПУ Наименование сигналов интерфейса ИРПР М и их назначение показаны в табл. 4.3. Направления передачи сигналов интерфейса рассматриваются в табл. 4.3 по отношению к системному блоку. Сигналы интерфейса ИРПР-М располагаются по от- ношению к разрядной сетке ЦП в соответствии с табл 4 4 Таблица 4 4 Бит магистрали данных ЦП Сигнал интерфейса Направление передачи D0 STROBE D1 AUTO FEED D2 1N1T ЦП - ПУ D3 SLOT IN D3 ERROR D4 SLOT D5 PE D6 ACK NLG ПУ—ЦП D7 BUSY Передача данных в печатающее устройство происхо дит по инициативе центрального процессора под управ лением специальной программы драйвера ПУ. Последовательный интерфейс стык С2 Последова тельный интерфейс ППЭВМ обеспечивает подключение периферийных устройств, работающих в режиме после довательной синхронной или асинхронной связи по стыку 120
С2 в соответствии с ГОСТ 18145—81. Он включает в себя 14 линий связи Соответствие назначения линий цепям стыка С2 показано ниже: 102 Земля или общий провод 103 — Передаваемые данные 104 — Принимаемые данные 105 Запрос о готовности АПД принять данные 106 — Готовность АПД принять данные 107 Готовность АПД передать данные 108 Запрос готовности АПД передать данные 109 Детектор линейного сигнала 111 — Переключение коростн терминала 114— Синхронизация передатчика 115— инхронизация приемника 125— Индикатор вызова 141 — Запрос шлейфа 142— Готовность шлейфа Уровни сигналов, передаваемых по цепям интерфейса, являются двухполярными с амплитудой, по модулю рав ной 5В При этом положительное напряжение сигнала в цепи соответствует низкому уровню (состояние ВКЛЮЧЕНО). Отрицательное напряжение сигнала в цепи соответствует высокому уровню (состояние ВЫ- КЛЮЧЕНО). В качестве аппаратуры передачи данных (АПД) могут быть использованы периферийные устройства или модемы, работающие по алгоритму стыка С2 4.3. Особенности конструктивного исполнения периферийных устройств Периферийные устройства основного комплекта ППЭВМ семейства ЕС 1840, так же как и системный блок, явля- ются устройствами настольного типа. Эта особенность и требование обеспечения удобства в работе и обслужива- нии определили основные конструктивные решения реализованные в ППЭВМ Рассмотрим кратко конструк- ции периферийных узлов ЭЛИ, ЭМ НГМД, клавиа- туры Конструкция электронно-лучевого индикатора. Все уз лы ЭЛИ и электронно лучевая трубка расположены внутри кожуха и специальных обрамляющих элементов, образующих дисплей Основными органами управления ЭЛИ являются потенциометры регулировки яркости и контрастности, выведенные в прорези нижней части пе 121
редней панели. Здесь же находится светодиод сигнализа- ции включения электропитания Переключатель включе- ния электропитания расположен в нижней части задней панели ЭЛИ Отсюда же выходят два жгута: подключе- ние электропитания и подключение к процессору. Конструктивно ЭЛИ оформлен таким образом, чтобы исключить случайное попадание посторонних предметов внутрь кожуха. Конструкция электронного модуля накопителей. В со став ЭМ накопителей входят следующие основные кон- структивные единицы: накопители на гибких дисках, модуль электропитания НГМД и жгуты. Они установле- ны на основании, закрыты кожухом, передней и задней крышками. Конструкция ЭМ накопителей предусматрива- ет установку НГМД двух типоразмеров высотой 86 и 42 мм. Конструкция клавиатуры. Клавиатура ППЭВМ вы- полнена в виде отдельной конструктивной единицы, соединяющейся с базовым ЭМ кабелем длиной 1800 мм (рис 4 4 и 4.5). Конструктивно клавиатура состоит (рис. 4 4) из основания, на котором установлена печатная плата с расположенными на ней клавишами и радиоэлементами. Рис 4 4. Конструкция кла- виатуры: I — кабель, 2 — крышка; 3 — клавиша, 4 — плата дли расположения клавиш и ра- диоэлементов; 5 — аморти- зационная прокладка; 6 — основание, 7 — кулачок 122
Сверху основание закрыто крышкой и закреплено вин- тами. Для связи клавиатуры с адаптером на печатной плате расположена розетка, к которой подключается вилка кабеля, закрепленного скобой на основании. Для обеспечения наибольшего удобства работы клавиатура снабжена кулачками, которые при повороте и фиксации их в основании обеспечивают три положения клавишного поля относительно поверхности стола оператора: парал- лельно, под углом 5 и 10°. 4.4. Обслуживание, контроль и диагностика периферийных устройств Для проверки работоспособности и диагностики отказов ППЭВМ с подключенными периферийными устройствами используются тестовые программные средства. Они раз- мещены на отдельной тестовой дискете и включают в себя функциональную программу; управляющую про- грамму; набор тест-программ. Проверка работоспособности и диагностика отказов производится в диалоговом режиме. Контроль и диагнос- тика ППЭВМ начинается с операции загрузки тестовых программных средств в оперативную память. Для этого следует выполнить последовательность операций: — установить в НГМД А дискету с тестами и закре- пить ее; выполнить загрузку, для чего на клавиатуре нажать клавиши УПР и ДОП, а затем, удерживая их в утопленном состоянии, нажать еще клавишу УДЛ. При нормальном прохождении процесса загрузки внача- ле загорится и погаснет индикатор на лицевой панели НГМД А, затем появится звуковой сигнал, далее вторич но загорится индикатор на лицевой панели НГМД А В результате этих операций в основную память загру жается функциональная программа и на экране ЭЛИ появляется сообщение: ППЭВМ ТЕСТОВЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ИЗДАНИЕ X. X. 1987 ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ФУНКЦИИ 0 — ТЕСТИРОВАНИЕ 1 РАЗМЕТКА ДИСКЕТЫ 2 — КОПИРОВАНИЕ ДИСКЕТЫ 9 - ПОВТОРЕНИЕ ЗАГРУЗКИ СИСТЕМЫ ВВЕДИТЕ НОМЕР НЕОБХОДИМОЙ ВАМ ФУНКЦИИ 123
Для выполнения тестирования следует нажать клави- ши 0 (ноль) и ВВОД, при этом управляющая программа и тест-программы загружаются, а на экране ЭЛИ появ- ляется сообщение следующего вида. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕСТОВ 1 — ТЕСТ ПРОЦЕССОРА 2 — ТЕСТ ОЗУ ОБЪЕМ ОЗУ vvv К БАЙТ 3 — ТЕСТ КЛАВИАТУРЫ 4 — ТЕСТ ЧЕРНО БЕЛОГО ЭЛИ И АДАПТЕРА 6 — ТЕСТ НГМД И АДАПТЕРА. V НГМД 9 — ТЕСТ АДАПТЕРА ПЕЧАТАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 14 — ТЕСТ ПЕЧАТАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ПЕРЕЧЕНЬ ТЕСТОВ УСТРАИВАЕТ? ДА (НЕТ) В этом сообщении приводится список тестов для тестирования подключенных к ППЭВМ устройств. Нажатием цифровой клавиши с одним из номеров указанных в сообщении, а затем клавиши ВВОД обес- печивается запуск теста устройства, соответствующего нажатому номеру. После прохождения теста ППЭВМ выдает на экран ЭЛИ или на печатающее устройство сообщение об успешном окончании, если устройство исправно В противном случае выдается сообщение об отказе проверяемого устройства. Если произошел отказ тракта выдачи информации на ЭЛИ, то по виду информа- ции можно судить о его неисправности. Прежде чем принять окончательное решение об отказе проверяемого периферийного устройства, следует убе- диться в исправности кабеля, соединяющего системный блок с устройством, и надежности разъемных соединений этого кабеля Кроме того, необходимо убедиться в том что устройство подключено к первичной сети Несмотря на то что ППЭВМ семейства ЕС 1840 является высоконадежным устройством, следует ежеднев- но проводить его техническое обслуживание система- тическое наблюдение за правильностью эксплуатации, регулярный осмотр и уход за устройствами ППЭВМ Указанное обслуживание подразумевает визуальный осмотр устройств ППЭВМ удаление пыли с их поверх- ностей мягкой тряпочкой, проверку состояния кабелей и разъемов. Перед выполнением операций по обслужива- нию необходимо выключить электропитание устройств ППЭВМ и отключить от сети кабели электропитания составных частей ППЭВМ
глава Примеры применения персонально- профессиональных ЭВМ семейства ЕС 1840 ЕС1840 объект Персонально профессиональные ЭВМ — инструмент усиления интел- лектуальных возможностей человека в различных сферах его научно- производственной деятельности. В отлнчие от больших ЭВМ персо- нально-профессиональные ЭВМ предоставляют пользователю право мо- нопольного владения ее вычислительными ресурсами. В настоящей главе кратко рассмотрены основные области при- менения ППЭВМ семейства ЕС1840. 5.1 Основные области применения В предыдущих главах подробно рассмотрены характерис- тики ППЭВМ семейства ЕС 1840 и ее программного обес- печения Они демонстрируют широкие возможности ППЭВМ в решении различного рода задач научного, инженерного, экономического, производственного ха- рактера и т. п. В сфере решения задач научного, научно-прикладного характера семейство ЕС 1840 используе ся как персональ- ные ЭВМ, обеспечивающие отладку и решение задач пользователя, по объему и сложности приближающихся к задачам, решаемым только на больших ЭВМ (напри- мер, серии ЕС). Весь процесс решения задачи на машине протекает в диалоговом режиме, когда на любые дей- ствия пользователя, даже ошибочные, ППЭВМ немед- ленно формирует и выдает на экран дисплея ответ или сообщение об ошибке Операционная система ППЭВМ обеспечивающая поддержку указанного режима работы, построена таким образом, что диалог носит «дружест- венный» характер. При этом от пользователя не требует- ся высокой квалификации в программировании и обслу живании В процессе общения с ППЭВМ происходит обучение пользователя приемам работы на ней Это позволяет ему понять и раскрыть новые, ранее недо- 125
ступные вычислительные и эксплуатационные возмож- ности машины. Режим терминала также используется для решения научных, экономических и других задач большого объе- ма и сложности. Этот режим обеспечивается подключе- нием ППЭВМ к большим ЭВМ серии ЕС. При этом ППЭВМ используется в качестве выносного интеллекту- ального дисплея. Основной вариант подключения ППЭВМ семейства ЕС 1840 к ЭВМ единой серии приве- ден на рис. 5.1. Физическая линия СтыкС? Рис. 5.1. Структура подключения ППЭВМ и ЕС ЭВМ через модем Канал ВВода-Вывода Стык С2 Рис. 5.2. Структура подключения ППЭВМ и ЕС ЭВМ без модема В том случае, если в составе ЭВМ единой серии име- ется мультиплексор передачи данных (МПД) или про- цессор телеобработки данных (ПТД) и удаление ППЭВМ от МПД или ПТД не превышает предельных допустимых значений, определяемых ГОСТ 18145- 72, то возможно непосредственное (без модемов) соединение ППЭВМ с МПД, ПТД по стыку С2 в соответствии с рис. 5.2. В качестве технических средств, обеспечивающих ра- боту ППЭВМ в соответствии со схемами, приведенными на рис. 5.1 и 5.2, применяются следующие: МПД-2 (ЕС8402), МПД-3 (ЕС8403), ПТД-3 (ЕС8378), Модем 1200 Кн (или любой другой модем с аналогичными параметрами) Все перечисленные средства обеспечивают работу по каналу связи в асинхронном режиме 126
В сфере решения задач научно-производственного ха- рактера ППЭВМ семейства ЕС 1840 используется в ка- честве автоматизированного рабочего места инженера разработчика, инженера-конструктора, инженера-техно- лога и т п. Для этого ППЭВМ укомплектовывается различного рода дополнительными периферийными уст- ройствами, а именно- графопостроителем, графическим дисплеем, световым пером, печатающим устройством, имеющим шрифт в соответствии с требованиями ГОСТ к правилам выполнения текстовой и конструкторской документации, и т. д. Для поддержания работоспособ- ности периферийных устройств в состав программного обеспечения ППЭВМ и операционной системы входят соответствующие программные драйверы. Рис. 5.3. Структура стенда контроля на базе ППЭВМ На базе ППЭВМ достаточно просто могут быть со- зданы системы контроля работоспособности различных цифровых и аналого-цифровых электронных устройств на стадиях разработки и изготовления опытных об- разцов и серийного производства. Для реализации та- кого использования ППЭВМ необходимо наличие спе циальных адаптеров сопряжения системной магистрали ППЭВМ с проверяемым устройством, а также пакета прикладных программ его проверки. Пример использо- вания ППЭВМ в качестве стенда контроля цифровых и аналого-цифровых устройств приведен на рис. 5.3. Для связи с проверяемым устройством но цифро- вым входам и выходам служит электронный модуль 127
адаптера цифровых входов и выходов, который обеспе- чивает электрофизическое и временное сопряжение сиг- налов, формируемых ППЭВМ и проверяемым устрой- ством. По аналоговым входам и выходам сопряжение обеспечивается с помощью электронных модулей цифро- аналогового (ЦАП) и аналого-цифрового преобразова- ния (АЦП). Электронные модули ЦАП и АЦП реали- зуются на микросхемах ЦАП типа К594ПА1, К572ПА1, К572ПА2 и микросхемах АЦП типа К572ПВ1. Программы контроля записываются на магнитной дискете и по командам, набираемым на клавиатуре, за- гружаются из электронного модуля накопителей в основ- ную память ППЭВМ После загрузки начинается непо- средственно этап проверки устройства, когда программно формируются воздействия на его входы через соответ- ствующие выходы дополнительных электронных модулей, а с выходов устройства снимаются и вводятся в ППЭВМ сигналы реакции. Результаты сравнения сигналов реак- ции устройства на проверяющие воздействия с эталоном, записанным в память или рассчитанным по специаль- ной программе, выводятся на дисплей и печатающее устройство в виде протокола проверки. Архитектура ППЭВМ семейства ЕС 1840 позволяет организовать автоматизированные системы управления различными технологическими процессами в реальном масштабе времени. Для таких систем характерна выра- ботка управляющих воздействий практически мгновенно при изменении состояния технологического процесса. При этом обеспечиваются требуемые устойчивость и ка- чество процесса управления. Рис. 5.4. Структурная схема автоматизированной систе- мы управления технологическим процессом 128
Рис. 5.5. Структурная схема локальной вычислитель- ной сети типа <общая шина» Пример структуры систему управления технологиче ским процессом на базе ППЭВМ приведен на рис. 5.4 Для реализации ее ППЭВМ должна быть дополнена специальными электронными модулями сопряжения с управляемым технологическим процессом. Анализ состоя- ния технологического процесса в ППЭВМ происходит после преобразования сигналов состояния в цифровую форму, удобную для системной магистрали в электрон- ном модуле адаптеров сигналов состояния процесса. В результате анализа ППЭВМ в соответствии с зало- женным в нее алгоритмом вырабатывает управляющие воздействия в виде сигналов управления и команд, которые в электронном модуле адаптеров сигналов уп- равления преобразуются в форму, требуемую для техно- логического процесса. Важнейшим элементом автоматизированных систем управления технологическим процессом является регу лятор, задающий основной закон управления процессом или исполнительным механизмом. Использование ППЭВМ в качестве таких регуляторов позволяет программно пере- страиваться на реализацию любых законов управления, записываемых в память ППЭВМ, и обеспечивает по- вышение точности, надежности, гибкости и производи- 9—879 129
тельности. Высокое быстродействие машины может быть использовано для реализации нескольких регуляторов в одной ППЭВМ, что приводит к снижению стоимости си- стемы управления в целом. Большим достоинством таких систем управления явля- ется их способность выполнять ряд дополнительных системных функций, а именно: автоматическое обнаруже- ние ошибок, диагностику отказов, контроль предельных значений параметров, оперативное отображение состоя- ния системы, исполнительных механи: мов, технологиче- ского процесса и т. п. Однако функционирование системы управления в сложных условиях эксплуатации, например, в машино- строительном цехе, накладывает определенные ограни- чения на надежность и устойчивость работы ППЭВМ. Электромагнитные помехи, возникающие в питающей сети при включении и выключении достаточно мощных потребителей электроэнергии, могут привести к сбоям в работе ППЭВМ или искажению информации, храня- щейся в ее оперативной памяти. Наибольшую опасность представляют искажения в тех областях памяти, где хранятся программы управления работой машины, так как в этом случае искажается весь алгоритм управления, что равносильно выходу из строя системы управления в целом. Для исключения подобных ситуаций следует запи- сывать программы управления работой ППЭВМ в составе системы управления в ПЗУ, обеспечивающее неразру- шаемое хранение информации даже после выключения питания. Такие ПЗУ должны быть организованы анало гично модулям памяти, описания которых приведены в гл. 2. Однако вместо микросхем динамической памяти К565РУ6 в модулях ПЗУ должны быть использованы мик- росхемы однократно программируемых ПЗУ например К556РТ5, К556РТ7 или микросхемы со стиранием инфор- мации ультрафиолетовым излучением К573РФ2 К573РФ5, а также репрограммируемые ПЗУ с электрической пере- записью информации К558РР1 К558РРЗ, К1601РР1, К1601РРЗ, КМ1609РР1 Алгори' м работы ППЭВМ в составе системы управле- ния строится таким образом, чтобы анализ входных сигналов и выработка управляющих воздействий цикли- чески повторялись. В этом случае искажение информа- ции в ППЭВМ в результате действий внешних электро- магнитных помех происходит только в тех циклах ее ра- 130
боты, когда действуют эти помехи. После окончания дей- ствия помехи из ПЗУ вновь считывается верная инфор- мация и правильное функционирование системы управле- ния восстанавливается. Амплитудно-частотные характеристики управляющих механизмов и самого технологического процесса, как правило, таковы, что сбои в одном или даже двух-трех подряд циклах управления не приводят к заметному ухудшению качества процесса управления. Такой алгоритм работы ППЭВМ организуется с по- мощью специального программного обеспечения, в со- став которого входит специализированная операционная система и подпрограммы управления. Подпрограммы уп- равления включают в себя подпрограммы прерываний, ввода — вывода данных, предварительной обработки, ре- шения задач управления, управления исполнительными механизмами, диагностики системы. Специализированная операционная система состоит из программы-диспетче- ра, программ диагностики ППЭВМ, связи с оператором, управления вводом — выводом Организацию всего вы- числительного процесса в ППЭВМ ведет программа-дис- петчер, обеспечивающая взаимодействие всех компонен- тов программного обеспечения. В области автоматизации учрежденческих работ ППЭВМ используется при создании интегрированной си- стемы учреждения на базе одной или нескольких ло- кальных сетей, обеспечивающих взаимодействие эле- ментов сети между собой, с внешними сетями, предо- ставление необходимых услуг пользователям сети. С помощью локальной сети объединяются два или большее число ППЭВМ расположенных обычно в одном здании или группе зданий на территории одного учреж- дения. Они дают возможность сотрудникам учреждения обмениваться информацией и иметь доступ к одним и тем же базам данных и программ, а также позволяют различным персональным ЭВМ использовать в режиме разделения времени такое дорогое оборудование как за- поминающие устройства большой емкости и быстродей- ствующие печатающие устройства. В настоящее время наибольшее распространение по- лучили локальные сети двух топологий: древовидные, или «общая шина» (самый известный пример — сеть Ethernet фирмы Xerox Corp.), и кольцевые (например, маркерное кольцо фирмы IBM и сеть типа Cambridge Ring (CR)). Обе локальные сети используют в основном 131 9*
принцип пакетной коммутации представляемой информа- ции. При пакетной коммутации информация перед пере- дачей разбивается на короткие сегменты, которые пред- ставляются в виде пакетов определенной длины, содер- жащих наряду с информацией пользователя некоторую служебную информацию, позволяющую различать пакеты и выявлять возникающие при передаче ошибки |6]. Раз- биение информации, передаваемой по сети от одной ППЭВМ к другой, на отдельные пакеты позволяет сок- ратить время монопольного захвата канала связи только двумя машинами до полного окончания обмена. Пакетный обмен информацией позволяет равномерно распределить ресурсы, т. е. пропускную способность локальной сети между ее абонентами Когда обмен информацией происходит короткими порциями (например, когда оператор за терминалом набирает команды для удаленной большой ЭВМ), ком- мутация пакетов приводит к более эффективному исполь- зованию пропускной способности. Поскольку никакая пропускная способность специально не резервируется за индивидуальным пользователем, временные про межутки между пакетами могут заполняться пакетами других пользователей, следующими в ту же или другие точки назначения. Фактически коммутация пакетов пред- ставляет собой разновидность системы мультиплексирова- ния, дающей возможность всем пользователям коллек- тивно и непрерывно использовать все линии сети. Основным достоинством локальной сети с общей ши- ной (рис. 5.5) являются малые затраты на расширение сети при подсоединении дополнительных абонентов и прос- тота методов управления; основными недостатками — технические сложности передачи информации на боль- шие расстояния без ретрансляторов и последовательный характер работы сети, позволяющий передавать в опре- деленный момент только один пакет [7]. В кольцевой локальной сети информация передается от одного узла к другому по однонаправленным каналам передачи, объединенным в кольцо, и каждый узел распознает пред- назначенную ему информацию по адресу, содержащемуся в сообщении По основным эксплуатационным характе- ристикам структура этой сети близка к общей шине. В качестве физической среды передачи данных в ло- кальных сетях используются витые пары проводников, коаксиальный кабель и волоконно-оптические линии связи. Использование витой пары отличается низкой стоимостью 132
и простотой подключения новых абонентов, но при этом невысоки скорость передачи и число подключаемых або- нентов, поэтому витая пара в основном применяется в сетях персональных и персонально-профессиональных ЭВМ Коаксиальный кабель дороже, чем витая пара но обеспечивает большие скорости передачи (до 10 М бит/с) и помехозащищенность Наивысшие скорость (до 150 М бит/с), помехозащищенность и протяженность магистра- лей без специальных повторителей позволяют получить в настоящее время волоконно-оптические линии связи. К недостаткам этих линий следует отнести большую сложность и стоимость подключения новых абонентов. В локальных сетях каждый абонент связывается с другим абонентом через общий канал. Поэтому здесь возникают проблемы совместного использования канала и разрешения конфликтов и столкновений в канале. В на- стоящее время разработано много методов организации доступа абонентов к каналу связи. Все эти методы мож- но разделить на две основные группы: методы с детер- минированным доступом и методы со случайным досту- пом [6]. В сетях с детерминированным доступом общий канал распределяется между абонентами по спе- циальным алгоритмам в детерминированные моменты времени При этом распределение во времени может быть как синхронным, так и асинхронным В случае синхронного распределения число интервалов времени использования канала соответствует числу або- нентов в сети. Каждому абоненту выделяется определен- ный интервал времени, в течение которого он имеет доступ к каналу для передачи информации. При таком подходе могут возникнуть ситуации когда одни абоненты не успевают передать информацию, а другие не имеют информации для передачи. Синхронный метод разделения канала отличается простотой организации, но использу ется при малом числе абонентов в сети. Более сложным является асинхронное распределение, которое учитывает интенсивность и объем информации, передаваемой абонентом. Такой учет приводит к раз- личным интервалам доступа для различных абонентов. В локальных сетях с большим числом абонентов может использоваться детерминированный метод доступа с пе- редачей полномочий. Согласно этому методу абонент, получив полномочия на использование канала, выдает свою информацию и передает полномочия другому або- 133
ненту в соответствии с алгоритмом использования кана- ла. Если у абонента нет информации для передачи, то он отдает свои полномочия следующему абоненту. В сетях со случайным доступом для более эффективного использования каналов чаще приме- няются методы, позволяющие уменьшить объем управляю- щей информации и увеличить скорость доступа. При слу- чайном доступе каждый абонент может передавать информацию в любой момент времени, что приводит к возникновению конфликтов за захват канала. Повышение коэффициента использования канала при случайном до- ступе обеспечивает ряд модификаций этого метода. Случайный доступ с обнаружением передачи (с про- слушиванием канала) предоставляет каждому абоненту возможность прослушивать канал перед выдачей инфор- мации. Если абонент обнаруживает передачу каких-либо сообщений, то он ожидает окончание этой передачи. Прослушивание канала перед передачей позволяет умень- шить вероятность возникновения конфликтов и повысить относительную пропускную способность канала до 80% [6]. Случайный доступ с контролем столкновений обеспе- чивает одновременно с передачей прослушивание канала. Если выясняется, что несколько абонентов ведут одно- временную передачу, то они прекращают ее и пытаются возобновить через случайные промежутки времени. Сов- местное использование последних двух методов позволяет довести относительную пропускную способность канала до 90%. Рассмотрим основные параметры широко распростра- ненных локальных сетей на двух примерах: сеть с то- пологией типа общая шина (Ethernet) и сеть с кольце- вой конструкцией (Cambridge Ring) Локальная сеть Ethernet предназначена для объеди- нения абонентских комплексов, в частности ППЭВМ, включающих в себя терминалы, магнитные диски, печа- тающие и контролирующие устройства. В качестве канала используется, как правило, высоконадежный коаксиаль- ный кабель, состоящий из одного или нескольких сег- ментов длиной до 500 м. Сеть может иметь до 1024 або- нентских комплексов. Максимальная скорость передачи, обеспечиваемая сетью, равна 10 М бит/с. Наибольшее удаление абонентских комплексов друг от друга 2,5 км. С помощью специальных адаптеров в сеть можно под- ключить любое требуемое оборудование. Возможно объе- 134
динение нескольких сетей в общую сеть. Ethernet — сеть широковещательного типа: сообщение от ППЭВМ пере- дается по каналу в обоих направлениях. Процедура управления каналом включает в себя следующие опе- рации: задержка передачи — ППЭВМ задерживает пере- дачу, если обнаруживается сигнал другой ППЭВМ и не завершился минимальный интервал паузы между паке- тами после окончания передачи; — передача — ППЭВМ ведет передачу при отсутст- вии условий задержки, передача производится до конца пакета или до момента обнаружения конфликта; — аварийное прекращение передачи — если обна- руживается конфликт, передача прекращается и переда- ется помеха длительностью 4—6 байт для надежного обнаружения конфликта между абонентскими комплек- сами; - повторная передача — после обнаружения конф- ликта и прекращения передачи ППЭВМ задерживает передачу на случайное время и пытается повторить передачу пакета; - выдача сигнала ошибки после 16 неудачных по- пыток; вопрос продолжения передачи решается протоко- лом более высокого уровня или пользователем; — задержка передачи — значение задержки повтор- ной передачи представляет собой случайную величину; минимальное значение задержки равно 512-битовым ин- тервалам (51,2 мкс). Локальные сети кольцевой структуры, например Cambridge Ring (CR), отличаются простотой эксплуата- ции и подключения новых абонентов (ППЭВМ), так как используют несложную процедуру управления каналом, ориентированную на аппаратную реализацию с помощью микропроцессорных средств [6]. Для передачи информации в сеть CR отправляющая ППЭВМ следит за кольцом и помещает пакет в первый же пустой кадр, указывая в нем адрес получающей ППЭВМ. Абоненты, подключенные к кольцу, просматри- вают адреса циркулирующих по кольцу кадров. Если получающая ППЭВМ распознает свой адрес, то она создает у себя копию направленного ей пакета, а в кадр помещает метку, сообщающую о принятии пакета Когда рассматриваемый кадр снова приходит на отправляющую ППЭВМ, она проверяет правильность переданного па- кета и при отсутствии ошибок удаляет пакет. При нали- 135
чии ошибок отправляющая ППЭВМ исправляет их и производит повторную передачу пакета. Каждая сеть CR физически состоит из двух витых пар проводов, электрически связанных в кольцо через повторители, которые изолируют отдельные сегменты коль- ца друг от друга, усредняя шумы и обеспечивая возмож- ность образования кольца из неоднородных сегментов. Быстродействие канала составляет 10 М бит/с. Однако фактическая скорость передачи для одной ППЭВМ за- висит от числа одновременно циркулирующих пакетов и задержки на обработку пакета: при двух пакетах (40 бит 4-40 бит -f-10 бит пробелов) максимальная фак- тическая скорость составляет 1 М бит/с. Процедура управления каналом сети CR включает в себя следующие операции: передача — ППЭВМ может начать передачу в лю- бой момент времени, загрузив подготовленный пакет в регистр сдвига; регистр сдвига ожидает прихода первого пускорого пакета из канала и помещает в него пакет для передачи; пакет помечается в получающей ППЭВМ, возвращается в отправляющую, сравнивается с исходным пакетом и помечается как пустой; — повторная передача — если пакет не принят, то отправитель информирует его и вырабатывает код ошибки, обрабатываемый протоколами более высокого уровня или пользователем, а пакет помечается как пустой и отдается в кольцо; в зависимости от числа попыток передачи принимается решение о повторной передаче; задержка повторной передачи может составлять до 16 циклов обхода пакетом кольца; — циркуляция пакетов в кольце — пакеты циркулиру- ют в кольце в неизменной последовательности; для каж- дой пары взаимодействующих ППЭВМ число цирку- лирующих пакетов не превышает одного; — поблочная передача пакетов — пакеты, направляе- мые в получающую ППЭВМ, могут быть объединены в блоки средствами протокола базовых устройств сети. Большинство существующих программ для ППЭВМ выполняются в составе локальной сети, а модификации, необходимые для адаптации программного обеспечения к параллельной работе в многоабонентском режиме с распределенными ресурсами, осуществляются достаточно просто. ППЭВМ, предназначенные для обслуживания других абонентов сети, должны содержать дополнитель- ные программные ресурсы, например, файловую служеб- 136
ную систему, обеспечивающую обмен с дисковыми на- копителями коллективного пользования, сложные опера- ции с файлами, механизмы защиты файлов и службу часов реального времени для других ППЭВМ. Реализация локальной вычислительной сети с при- менением ППЭВМ позволяет существенно расширить воз- можность каждой машины, включенной в сеть. 5.2. Особенности эксплуатации Персонально-профессиональные ЭВМ семействаЕС1840 и ее модификации рассчитаны на работу в следующих климатических условиях: - температура окружающего воздуха 10—35°С; — относительная влажность окружающего воздуха 40—80% при температуре 25°С; — атмосферное давление 87—107 кПа (630— 800 мм рт. ст.). Указанные условия эксплуатации относятся ко всем частям ППЭВМ, кабелям связи и сетевого питания, а также к магнитным дискетам, на которых хранится все программное обеспечение ППЭВМ и программы поль- зователя. Ежедневно необходимо следить за тем, чтобы дискеты были надежно упакованы в предохранительные кожухи и защищены от попадания пыли и механических повреж- дений. Дискеты нельзя подвергать воздействию слишком низких или высоких температур и следует хранить в сухом месте. Их нельзя гнуть или деформировать. Кар- маны неиспользуемых дисководов должны быть закрыты во избежание попадания внутрь НГМД пыли, грязи и посторонних предметов. Особенно осторожно необходимо обращаться со шну- рами и соединительными кабелями. Если их сильно сгибать, сплющивать и ставить на них тяжелые вещи, то внутренние проводники могут разорваться или замк- нуться накоротко. В сигнальных кабелях это приведет к ошибкам в работе, которые плохо поддаются лока- лизации. При включении ППЭВМ в первичную сеть электропи- тания необходимо следить за тем, чтобы параллельно с ней не работали устройства, имеющие электродвигате- ли, и любые устройства, потребляющие большой ток, особенно при включении и выключении. Ежедневно необходимо проводить визуальный осмотр 137
ППЭВМ и при необходимости влажной тряпкой снимать пыль и грязь с поверхностей блоков ППЭВМ. Наиболее подвержена действию пыли, масла и грязи поверхность клавиатуры. Поэтому, перед тем как ею пользоваться, необходимо мыть руки, ежедневно и еженедельно проти- рать ее влажной тряпкой. Для приведения клавиш в действие требуется небольшое нажатие, поэтому нет не- обходимости сильно ударять по клавишам, так как это может привести к отказу клавиатуры. Особую осторожность необходимо соблюдать при про- ведении обслуживания электронно-лучевого индикатора, так как внутри его корпуса находятся точки с высоко- вольтными потенциалами, опасными для жизни. Все профилактические работы, направленные на поддержание работоспособности ППЭВМ, достаточно просты и не требуют высокой квалификации. Однако устранение отказов ППЭВМ следует производить силами специальных ремонтных организаций.
Заключение Перспективы развития и совершенствования семейства персонально- профессиональных ЭВМ В состав ППЭВМ семейства ЕС 1840 и ее модификаций, как уже отмечалось, входят системный блок, блок ЭЛИ, блок НГМД, клавиатура, матричное печатающее уст- ройство. Отличие одной модификации от другой заклю- чается в различных наборах электронных модулей в со- ставе системного блока. Эти наборы ЭМ ограничены следующей номенклатурой: — системный электронный модуль; - электронные модули памяти объемом 128 К или 512 К байт; — электронный модуль адаптера ЭЛИ (монохромати- ческого) ; — электронный модуль адаптера интерфейсов; электронный модуль адаптера НГМД. Расширение возможностей существующей архитек- туры семейства ЕС 1840 возможно и будет развиваться по следующим направлениям: - расширение номенклатуры периферийных уст- ройств; создание и выпуск дополнительных модулей про фессиональной ориентации; - расширение состава систем и языков программи рования; - расширение пакета прикладных программ. Под расширением номенклатуры периферийных уст ройств понимается обеспечение возможности подключе- ния следующих устройств: - цветного графического дисплея; - графопостроителя; печатающего устройства типа «Ромашка» («Robo tron 1152»); накопителей на жестких дисках типа «Винчестер»; 139
— синтезаторов речи и устройств ввода речевой ин- формации; ручных манипуляторов управления курсором типа «Мышь» и «Джойстик». Для обеспечения подключения периферийных уст- ройств будут созданы электронные модули соответствую- щих адаптеров, а в состав операционной системы М86 будут введены соответствующие программные драйверы, позволяющие поддерживать работоспособность перифе- рийных устройств. В части расширения возможностей программного обеспечения продолжается работа по созданию новых, более совершенных версий операционной системы М86. Кроме того, в состав систем программирования введут- ся новые языки, например ПАСКАЛЬ и др. Основное направление по совершенствованию программного обес- печения заключается в разработке, отладке и предостав- лении пользователю дополнительных пакетов приклад- ных программ, в том числе обучающих и игровых. В рамках совершенствования архитектуры будут предложены пользователю ППЭВМ с 32-разрядной архи: тектурой и повышенным быстродействием; будет обеспе- чено расширение непосредственно адресуемого адресного пространства до 16 М байт. При этом в ППЭВМ новой архитектуры сохраняются возможности применения в их составе пакетов прикладных программ, систем програм мирования и периферийных устройств младших моделей типа ЕС 1840.
Список литературы 1. Савченко А. М. Элементная база персональных ЭВМ. Об- зор. — Зарубежная электронная техника, 1985 № 5. 2. Кобылинский А. В., Москалевский А. И., Темченко В. А. Одно- кристальный высокопроизводительный 16-разрядный микропроцессор КМ1810ВМ86. — Микропроцессорные средства н системы, 1986, № 1. 3. Уэйт М.. Ангермейер Д Операционная система СР/М: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1986. 4. Кобылинский А. В., Липовецкий Г. И. Однокристальные микро- ЭВМ серии К1816.—Микропроцессорные средства и системы, 1986 № 1 5 Кобылинский А. В. и др. Система команд микропроцессора КМ1810ВМ86 —Микропроцессорные средства и системы 1986, № 2 6. Хвощ С. Т., Берлинский И. II., Попов Е. А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник /Под ред. С. Т. Хвоща.—Л.: Машиностроение, 1987. 7. Бойченко Е. В., Кальфа В .Овчинников В В. Локальные вычис- лительные сети. - М.: Радио и связь, 1985.
Оглавление Введение............... . . . .............. 5 Глава I Элементная база 1.1 Общие сведения и состав ... 8 персонально- 1.2 Микропроцессорный комплект на профессиональных ЭВМ базе К1810ВМ86 . . .. 9 семейства ЕС1840 1.3. Элементная база запоминающих устройств . . . 23 Глава 2 Принципы построения 2.1. Особенности персоналыю-про- персональио- фесснональных ЭВМ профессиональных ЭВМ 2.2. Основные технические характе- семейства ЕС1840 рнстнки....................... 27 2.3. Архитектура и принципы работы с персонально-профессиональ- ными ЭВМ......................... 29 2.4. Структура базовых электронных модулей.......................... 32 2.5. Система электропитания ... 53 2.6. Особенности конструктивного ис- полнения персонально-профес- сиональных ЭВМ................... 55 Глава 3 Программное обеспечение 3.1. Система команд ЕС1840 ... 58 персонально- 3.2 Операционная система М86 . . 70 профессиональных ЭВМ 3.3. Система программирования БЭИСИК М86 .... 82 3 4. Пакет прикладных программ АБАК ... 97 142
Глава 4 Периферийные 4.1. Состав и основные характерис- у рой ва тикн периферийных устройств 107 4.2. Интерфейс персонально-профес- сиональных ЭВМ и обмен с пе- риферийными устройствами . . 113 4 3. Особенности конструктивного ис нолнения периферийных уст- ройств ...................... 121 4.4. Обслуживание, контроль н диаг- ностика периферийных устройств 123 Глава 5 Примеры применения 5.1. Основные области применения 125 персонально- 5.2. Особенности эксплуатации 137 профессиональных ЭВМ семейства ЕС1840 Заключение. Перспективы развития и совершенствования семейства персонально-профессиональных ЭВМ................... 139 Список литературы 141
МикроЭВМ В 8 ми КНИГАХ ГЕОРГИЙ ПАВЛОВИЧ ЛОПАТО МАРК ЕФИМОВИЧ НЕМЕНМАН ВАДИМ ЯКОВЛЕВИЧ пыхтин ВАСИЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ ТИКМЕНОВ КН 5 Персонально- профессион альные ЭВМ Заведующая редакцией Н. И. Хрусталева Редактор С. М Оводова Мл редактор Е В. Судьеикова Художественный редактор В И Мешалкин Технический редактор Г. А. Фетисова Корректор Г. И. Кострикова ИБ 7150 Изд № СТД 581 Сдано в набор 18.09.87. Подп. в печать 29.04 88. Т-08719 Формат 84ХЮ8'/з2- Бум офсетная № I. Гарнитура литературная Печать офсетная Объем 7,56 усл печ л. 15,54 усл. кр отт 7.53 уч.-изд. л. Тираж 150 000 экз. Зак К? 879. Цена 45 коп Издательство <Высшая школа» 101430, Москва, ГСП-4, Невинная ул ,д 29/14 Ярославский полиграфкомбинат Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 150014 Ярославль, ул. Свободы, 97