Последовательность выполнения микроопераций определяется алгоритмом работы процессора.

Устройство ввода с перфоленты предназначено для ввода информации с 5 или 8 дорожечной перфоленты. Пробивка на перфоленте соответствует логической 1. Режим работы "старт-стопный". Скорость ввода информации составляет 1500 строк/с. В состав устройства входит фотосчитыватель FS-1501, подмотчик и размотчик перфоленты.

Устройство вывода на перфоленту предназначено для преобразования информации, выводимой из процессора, в пробивки на перфоленте. Режим работы "старт-стопный". Скорость вывода информации составляет 150 строк/с. В состав устройства входит перфоратор ПЛ-150, подмотчик перфоленты и интерфейсный блок.

Устройство ввода-вывода предназначено для ввода и вывода из вычислительного комплекса цифровой и буквенной информации со скоростью до 7 символов/с. Режим работы задается оператором: ввод информации в ЦВМ (с клавиатуры с одновременной печатью, с клавиатуры с одновременной печатью и перфорацией, с перфоленты с одновременной печатью, с перфолентой с одновременной печатью и перфорацией), вывод информации из ЦВМ (на печать, печать и перфоленту). В основной комплект устройства входят: телетайп, реперфоратор, интерфейсный блок.

Устройство печати с клавиатурой предназначено для оперативной связи оператора с вычислительным комплексом и для ввода-вывода алфавитно-цифровой информации. Обмен информацией между ЦВМ и УПК осуществляется побайтно 8-разрядным кодом по шинам ШИН8-К..ШИН15-К. Кодирование информационных и служебных символов производится по ГОСТ 13052-67. Скорость печати 10..15 знак/с. УПК имеет 4 режима работы: ввод, вывод, ввод с печатью вводимой информации и автономная работа. В состав УПК входят пишущая машинка "Консул-260", блоки управления печатью и интерфейсный блок.

Назначение, состав и принцип работы специализированных устройств воспроизведения МЛП-16, БВс-3, графической регистрации (17Б41М ХА) ПИ и блоков их сопряжения с УВК будут подробно рассмотрены в последующих лабораторных работах.

Система "Луч-74" серия 2

Назначение

Устройство экспресс-обработки полетной информации "Луч-74 серия2" (рис. 1) предназначено для обработки данных, накопленных средствами сбора полетной информации МСРП-64-2, МСРП-12-96, МСРП-256 (включая накопитель КБН-1-2), Тестер У3, Тестер УЗ серия 2, Тестер УЗ-Л, МСРП-МВЛ и МСРП-А-01.

Рис. 1. Внешний вид устройства "Луч-74 серия 2"

Устройство обеспечивает:

- контроль и оценку пилотирования при выполнении полетного задания;

- определение событий выхода за эксплуатационные ограничения, установленные для данного типа ЛA;

- эксплуатационный контроль работоспособности систем и оборудования летательного аппарата.

Устройство "Луч-74 серия 2" в комплексе с аппаратурой воспроизведения и ввода полетной информации с носителей аварийных накопителей может быть использовано для:

- установления объективных причин, летных происшествий;

- обработки полетной информации в соответствии с программами обработки;

- документирования результатов обработки с выдачей графиков, таблиц и бланков;

- подготовки исходных данных;

- распечатки вспомогательных материалов.

Структурная схема «Луч-74 серия 2» представлен на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема «Луч-74 сер. 2»

Состав

Наименование	Шифр
Комплекс управляющий вычислительный:	М6000
- процессор	А-131-7
- ОЗУ	А211-8
- устройство ввода с перфоленты	А411-4
- устройство ввода на перфоленту	А421-2
- устройство ввода-вывода	А531-2
- устройство печати с клавиатурой	А531-3М
Стойка оператора:
- блок воспроизведения	БВс-3
- устройство ввода	УВВ-1
- механизм лентопротяжный	МЛП-16
- блок сопряжения	Л5
- блок управления и индикации	Л1-01
- блок	9ЛНМ
- блок	Л8
Стойка:	4ЛН
- графопостроитель	17Б41М-ХА
- блок	3ЛНМ-01
- блок питания	5ЛНМ-01
Обзор-МП
Обзор-МС
Комплект запасных частей, инструмента и принадлежностей
Комплект блоков интерфейсных
Щит подключения
Комплект эксплуатационной документации
Комплект программного обеспечения:
-стандартные программы, прилагаемые к М6000;
- тестовые программы для проверки трактов воспроизведения устройства;
- специальные программы

Технические данные

Устройство обеспечивает автоматизированную обработку полетной информации, поступающей с магнитной ленты с частотой следования импульсов до 3,2 кГц.

Амплитуда входных импульсов:

- логический нуль - 0..0,3В;

- логическая единица - +2,4..+5В

Емкость оперативной памяти - 8192 шестнадцатиразрядных слова

Быстродействие - до 200000 операций/с

Погрешность графического представления значений параметров - ±0,5% относительно максимальной шкалы графика.

В устройстве предусмотрены следующие формы представления результатов обработки информации:

- распечатка буквенно-цифровой информации в виде бланков и таблиц;

- графическая регистрация кодовых и физических значений параметров в функции времени;

- индикация на цифровом табло физических или кодовых значений параметров.

Предусмотрена индикация опознавательных данных и текущего времени.

Наработка на отказ - 300 ч

Назначенный ресурс в течение срока службы 6 лет - не более 10000 ч

Напряжение питания от трехфазной сети переменного тока - 380/220В ±10% частотой 50±1 Гц

Потребляемая мощность - не более 10 КВА

Время непрерывной работы устройства - 8ч

Время готовности устройства к работе - не более 3 мин

Масса устройств - не более 1500 кг

Реализация процесса обработки ПИ

Обработка полетной информации в устройстве производится с помощью специального программного обеспечения, которое предназначено для логической и математической обработки информации по заданным алгоритмам и документирования результатов.

Программа обработки полетной информация обеспечивает:

- прием в запоминающее устройство зарегистрированной бортовым накопителем ПИ;

- поиск на магнитной ленте устройства воспроизведения начального участка с информацией, подлежащей обработке;

- обработку информации;

- регистрацию в виде бланков и графиков результатов обработки.

Система "Луч-84"

Система "Луч-84" построена на базе УВК СМ1420. Основными конструктивными элементами системы являются стойки, в которых размещаются автономные комплектные блоки, представляющие собой функционально законченные устройства. На эксплуатации использовали системы двух модификаций "Луч-84-03" и "Луч-84-04". Остановимся более подробно на системе "Луч-84-03" (рис. 3.).

В состав системы входят процессор (ПРЦ) со встроенной памятью (ВП), устройство внешней памяти на сменных магнитных дисках (УВП СМД), устройство внешней памяти на магнитной ленте (УВП МЛ), устройство внешней памяти на гибких магнитных дисках (УВП ГМД), устройство ввода-вывода перфоленточное (УВВ ПЛ), алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), видеотерминал (ВТА), устройство согласования сопряжений (УСС ОШ/2К), блок расширения системы (БРС) и специализированные устройства ввода-вывода ПИ.

ЦВМ СМ1420 имеет магистральную организацию, которая использует асинхронный принцип функционирования системы с помощью единой магистрали.

Эта магистраль называется общей шиной (ОШ) и обеспечивает работу устройств комплекса с максимальной скоростью. Адреса, данные и управляющая информация передается по 56 линиям ОШ, большинство из которых двунаправленные. Протокол обмена даннями между устройствами на ОШ един для ПРЦ, с встроенной оперативной памятью (ОП), и периферийных устройств (ПУ) системы. Каждому устройству (ячейкам встроенной ОП, регистрам ПРЦ или периферийным устройствам) присваиваются адреса на ОШ, что обеспечивает возможность совместить ввод-вывод информации с ее обработкой с помощью адресных инструкций ПРЦ.

Процессор и ОЗУ. ПРЦ включает в себя: центральный процессор (ЦП), процессор с плавающей запятой (ППЗ) и ВП. Архитектура ПРЦ позволяет при обработке обращаться к байтам и словам, интерпретировать 16-разрядное машинное слово как инструкцию, адрес или операнд.

Рис. 3. Структурная схема «Луч-84-03»

ЦП выполняет все базовые инструкции ЦВМ, содержит средства управления виртуальной адресацией (диспетчер памяти), пути данных и устройство управления.

Режимы адресации операндов задаются с помощью 8-ми внутренних регистров ПРЦ - регистров общего назначения (РОН). Два регистра имеют специальное назначение - указатель вершины аппаратного стека (SP - stek point) и аппаратный указатель адреса инструкции выполняемую ПРЦ (PC - processor counter). Все внутренние регистры процессора, БП и ПУ имеют адреса на ОШ (могут рассматроваться как ячейки памяти).

Для правильного понимания процессов, происходящих в ПРЦ при выполнении инструкций программы, необходимо учитывать информацию о его текущем состоянии. Такая информация содержится в слове состояния ПРЦ (ССП или PSW - processor status word). Это слово предоставляется потреюителю как внутренний регистр ПРЦ, имеющий адрес на ОШ, равный 777776.

Встроенная ОП имет объем 128К 22-разрядных двоичных слова, из которых 16 разрядов информационных и 6 контрольный. По соглашениям, принятым для ЦВМ СМ1420, старшие 4К слов памяти закреплены за внутренними регістрами ПРЦ, ВП и ПУ, поэтому реальная ОП составляет 124К слов. В системе "Луч-84-04" объем ОП составляет 2М слов.

Устройство внешней памяти на сменных магнитных дисках (УВП СМД) предназначено для приема из ОП ВК, записи на диск, хранения, воспроизведения и выдачи в ОП информации, представленной в двоичном коде (программы, данные и т.д.).

Устройство состоит из контроллера, нескольких накопителей на магнитных дисках (СНМД), кабелей малого интерфейса для подключения НМД к контроллеру и соединения СНМД между собой, кабеля для подключения УВП СМД к ОШ и согласователя (БРС), устанавливаемого в свободный интерфейсный разъем последнего СНМД. К одному контролеру может быть последовательно подключено до 4 накопителей. Штатный комплект системы "Луч-84" имеет 2 накопителя.

В качестве носителя информации каждый накопитель имеет 2 одинаковых магнитных диска, один - фиксированный, а другой сменный. Сменный диск заключен в пластмассовую кассету, предохраняющую его от загрязнения. Информационная емкость одного накопителя 5 Мбайт.

| | -------------- ---------- ---------- ---------- ----------

| ОШ |<---->| Контроллер | | СНМД-0 | | СНМД-1 | | СНМД-2 | | СНМД-3 |

| | -------------- ---------- ---------- ---------- ----------

| | | | | | | | | | | БРС

| | ---------- --------- --------- ---------

Для хранения информации используются обе поверхности каждого диска. На каждой поверхности диска имеется 204 дорожки (200 основных и 4 запасных). Дорожка представляет собой концентрические окружности, разделенные на 12 одинаковых секторов. В каждом секторе может быть записано 256 16-разрядных слов.

Нумерация дорожек для всех 4 поверхностей одинакова - дорожка с наибольшим радиусом имеет номер 000, а с наибольшим 203. Дорожки с одинаковым номером образу ют информационный цилиндр.

Запись информации на дорожке производится последовательным кодом (бит за битом) методом двойной частоты. Частота записи нулей - 2,5 МГц, единиц - 5 МГц.

Продольная плотность записи (вдоль дорожки) составляет 60-87 бит/мм, поперечная плотность (вдоль радиуса) - 4 дорожки на 1 мм. Рабочая ширина дорожки (после туннельного стирания) равна 0.175 мм.

Максимальное время позиционирования головок (с цилиндра 000 на 203 или наоборот) не превышает 90 мкс, минимальное (на соседний цилиндр) - 15 мкс. Скорость вращения дисков равна 2400 об/мин.

Связь устройства с комплексом осуществляется через интерфейс ОШ. Способ обмена данными с ОП - запрос прямого доступа (ЗПД), скорость обмена - не менее 2500000 бит/с.

Уровень программного прерывания - 5, адрес вектора прерывания - 220.

Запись информации на дорожках диска производится по секторам. В системе используются 12-секторные диски. Для обозначения начала дорожек и секторов используется датчик "индекс/сектор" (постоянный магнит), установленный неподвижно вблизи ступицы диска. На ободе ступицы через 30 сделано 12 секторных прорезей и одна прорезь на угловом расстоянии 5.5 от одной из секторных для получения индексного маркера, обозначающего начало дорожки. Нулевым является сектор, следующий за сектором, который содержит индексный маркер. При вращении диска в моменты прохождения прорези перед датчиком формируются импульсы, которые используются системой синхронизации как временные метки начала дорожки и начала сектора соответственно. Все секторы имеют одинаковую структуру, состоящую из следующих зон: начало, заголовок, данные, контрольная сумма, конец.

Связь накопителя с контроллером обеспечивает малый интерфейс, который представляет собой унифицированную систему функционально разделенных линий связи, по которым происходит передача управляющих сигналов, адресной информации, данных и информации о состоянии НСМД. В зависимости от направления передачи сигналов по отношению к НСМД линии интерфейса подразделяются на входные (выбор устройства, выбор диска, выбор головки и т.д.) и выходные (устройство готово, поиск закончен, адрес подтвержден и т.д.).

Устройство внешней памяти на магнитной ленте (УВП МЛ) предназначено для расширения внешней памяти ВК и выполняет следующие функции:

- прием и выполнение команд, выданных ВК;

- формирование и выдачу информации о состоянии устройства;

- запись на мл информации, принятой из ВК;

- чтение информации с мл и передача ее в ВК.

- контроль записываемой и считываемой информации.

УВП МЛ представляет собой подобие архивной памяти, обращение к которой по сравнению с другими устройствами внешней памяти относительно редко. УВП МЛ обладает повышенной по сравнению с дисками емкостью, но низким быстродействием и является устройством последовательного доступа. Время обращения к УВП МЛ может исчисляться минутами. Устройство работает на уровне прямого доступа в память. Уровень программного прерывания 5, вектор прерывания - 224.

В состав УВП МЛ входят контроллер и до 4 накопителей на магнитной ленте (НМЛ). Подключение УВП МЛ к ВК производится посредством ОШ. Интерфейс контроллера осуществляет передачу и прием данных по отдельным линиям.

В систему "Луч" входит 2 НМЛ.

| | -------------- --------- --------- --------- ---------

| ОШ |<---->| Контроллер | | НМЛ-0 | | НМЛ-1 | | НМЛ-2 | | НМЛ-3 |

| | -------------- --------- --------- --------- ---------

| | | | | | | | | | | БРС

| | ---------- --------- --------- ---------

УВП МЛ может работать в одном из 2 режимов:

- автономном, когда все необходимые для выполнения команд сигналы вырабатываются контроллером;

- комплексном, когда управление осуществляется от ВК.

НМЛ обеспечивает прием хранение м выдачу цифровой информации. Скорость обмена информации составляет 10 Кбайт/с, плотность записи 32 бит/мм (ограничивается возможностью перекоса ленты), метод записи БВН-1. Число дорожек 9. Рабочая скорость движения ленты - 32 см/с. Емкость одной катушки - 90 млн.бит.

При записи по методу БВН-1 логическая единица записывается на носитель в виде магнитного перехода, т.е. путем изменения полярности намагниченности, а логический нуль изменений на носителе не вызывает. Характерными причинами сбоев при детектировании воспроизводимых сигналов, записанных этим методом, является уменьшение отношения сигнал/шум и сдвиги положений магнитных переходов из-за положения импульсов. Запись информации осуществляется одновременно по и параллельно по 9 дорожкам. Байт, записанный на мл, содержит 8 битов информации и контрольный бит. Байты записываются перпендикулярно к длине ленты.

Запись и воспроизведение информации производится зонами, на которые она разбита на мл. Доступ к конкретной зоне возможен только путем последовательного поиска. Зоны на ленте разделены межзонными промежутками, которые представляют собой отрезки неиспользованной при записи ленты (12..76 мм). В конце каждой зоны записывается строка циклического и продольного контроля. Таким образом, информация на ленте контролируется 3-мя способами:

- вертикальный контроль - контроль по паритету в байте данных;

- продольный контроль - четность числа байтов в каждой дорожке записанной зоны;

- циклический контроль - подсчет циклической суммы по специальному алгоритму.

Первые 2 вида контроля позволяют точно установить сбойную дорожку и разряд для одиночных сбоев, а третий - выявить любые сбои.

Лента имеет маркеры начала и конца ленты (полоски фольги), которые опознают фотодатчики.

Для предотвращения случайной записи на мл используют кольцо разрешения записи на подающей кассете. Отсутствие кольца запрещает запись информации.

Алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ) предназначено для распечатки результатов вычислений, текстов и т.д. на перфорированную бумагу шириной до 420 мм (количестве символов в строке до 132). Скорость печати 500 строк/мин, шаг между молоточками - 2.54 мм, а между строками - 3.17 или 4.23 мм.

В состав АЦПУ входят следующие функциональные узлы:

- печатающий механизм, состоящий из символьного барабана и механизма его привода, механизма транспортировки бумаги, механизм привода красящей ленты блока ударных молоточков;

- блок управления;

- блок усилителей молоточков, состоящий из блоков формирователей токов (БФТ), блока контроля и управления (БКУ) и блока защиты и синхронизации (БЗС).

Каждый из 11 БФТ содержит схемы для управления 12 ударными молоточками. Все БФТ соединены между собой таким образом, что их 12-разрядные сдвиговые регистры образуют два сдвиговых 132-разрядных регистра, хранящих признаки печати в соответствующих позициях строки.

Каждый молоточек управляется соответствующими разрядами одного из двух регистров.

БКУ обеспечивает контроль скорости вращения барабана, снятие готовности при разгоне двигателя после закрытия механизма барабана и схему управления перемоткой красящей ленты. Направление перемотки ленты изменяется от датчиков минимального диаметра на обеих бобинах (возможна принудительная пере мотка).

БЗС обеспечивает защиту формирователей токов от перегрузок и формирование синхроимпульсов по сигналам от 2-х индукционных датчиков, размещенных на торце символьного барабана, один из которых задает начало оборота барабана, другой - момент прохождения очередной литеры вдоль линии печати;

- блок управления сервоприводом, содержит схемы управления однофазным синхронным двигателем постоянного тока для транспортировки бумаги;

- пульт управления;

- источники питания.

При заправленной бумаге, включенном питании и закрытом механизме барабана двигатель разгоняется в течение 7..13 с и затем загорается табло ГОТОВ. Для программного обращения надо нажать кнопку ЦВМ.

АЦПУ не имеет в своем составе контроллера, а использует универсальные контроллеры: интерфейс радиальный с параллельной (ИРПР) и последовательной (ИРПС) передачею информации.

В системе "Луч-84" с помощью ИРПР подключается перфостанция и АЦПУ, а с помощью ИРПС видеотерминалы MERA.

Многие видеотерминалы могут работать также с контроллером ИРПР.

Достоинством контроллера ИРПР является высокая скорость передачи информации (до 100000 байт/с) при удалении от ПРЦ не более 15 м.

Контроллер ИРПС передает информацию последовательным кодом со скоростью не более 19200 бит/с (менее 2500 байт/с) с удалением от ПРЦ до 500 м, а это дает возможность подключать к одной ЦВМ большое число дисплеев в различных местах и на значительном расстоянии.

Оба контроллера могут подключаться к ПРЦ или БРС, т.е. к любому разъему с выходом на ОШ.

В каждом контроллере имеется по 2 канала: ввода и вывода, в каждом канале - по 2 программно доступных регистра команд и состояний (РКС) и данных (РД). Контроллеры имеют на ОШ базовые адреса и векторы прерываний.

В таблице приведены базовые адреса и вектора прерываний устройств системы "Луч-84" подключенных через контроллеры ИРПР и ИРПС к ОШ.

Устройство	Адрес	Вектор
Дисплей 0	777560	60
Дисплей 1	776500	300
Перфостанция	777550	70
ЦАПУ	777510	200

Базовый адрес определяется разрядами адреса 17..3, а разряды 2..0 определяют внутренние регистры контроллеров: РКС ввода - 0, РД ввода - 2, РКС вывода - 4, РД вывода - 6.

На рисунке показаны разряды РКС ввода.

-------------------------------------------------

|15| |11| | 8| 7| 6| | 1| 0|

-------------------------------------------------

Назначение разрядов:

15 - ошибка (устройство неработоспособно);

11 - признак занятости (устройство не готово);

8,1 - указатели признаков, используемые по усмотрению программиста (вводится 1-й, а анализируется 8-й разряд);

7 - признак готовности;

6 - разрешение прерывания по ошибке или готовности;

0 - разрешение чтения очередного байта с перфоленты.

В РКС вывода разряды 11, 0 не используются. Назначение остальных разрядов то же, что и в РКС ввода как для ИРПР, так и для ИРПС.

В младшие байты всех РД заносится вводимая/выводимая информация в параллельном коде. Разряды старшего байта используются только в РД ввода ИРПС, что показано на рисунке.

-------------------------------------------------

|15|14|13|12| | 8| 7| 6| 5| 4| 3| 2| 1| 0|

-------------------------------------------------

Назначение разрядов:

15 - обобщенный признак ошибки;

14 - ошибка переполнения при попытке ввода следующего символа;

13 - ошибка формата (неположенное количество бит в коде);

12 - ошибка по паритету кода вводимого символа.

Контроллеры ИРПР и ИРПС могут работать во всем диапазоне адресов 760000..777776. Однако при разработке ЦВМ были приняты соглашения о рекомендуемых адресах для того чтобы программное обеспечение было совместимо на разных комплексах, как показано в таблице выше. При помощи коммутационных колодок в ИРПР и ИРПС можно выставить желаемый базовый адрес и вектор прерывания.

Видеотерминал. В состав "Луч-84" входят два экранных дисплея СМ 7209.05 (MERA) имеющих латино-кирилличную клавиатуру, параллельный интерфейс для подключения печатающего устройства и ИРПС.

-------------------------------------------------------------------------------------------