Общая характеристика

Семейство микроЭВМ представлено следующими моделями: «Электроника 60», «Электроника 60М», «Электроника 60-1», «Электроника 81-1». Благодаря малым размерам и большим возможностям (не уступающим мини-ЭВМ семейства) микроЭВМ широко применяют для построения вычислительных и управляющих систем, отдельных приборов и станков, а также в качестве профессиональных (персональных) компьютеров.

Все пять микроЭВМ являются 16-разрядными, функционально и программно совместимыми как между собой, так и с мини-ЭВМ семейства и отличаются реализацией центрального процессора, быстродействием и набором команд. Для дальнейшего рассмотрения в качестве базового выбран ЦП «Электроника 60», описанный наиболее подробно; в описании остальных указаны в основном отличия от базового. МикроЭВМ семейства имеют модульный принцип построения, т. е. все функциональные блоки выполнены в виде отдельных устройств — модулей, связь между которыми осуществляется через Канал обмена информацией.

Номенклатура вычислительных средств микроЭВМ семейства постоянно расширяется, охватывая не только ряд процессоров и модулей памяти различного типа, но и модули связи с объектом, интерфейсы различных периферийных устройств, сами периферийные устройства и программное обеспечение. Пользователь может сам определять конфигурацию микроЭВМ и набор модулей для построения конкретной системы. Для этого отечественной промышленностью выпускаются отдельные компоненты микроЭВМ, сами микроЭВМ и вычислительные комплексы на их основе. Система компонентов микроЭВМ — это набор модулей, конструктивов, соединительных кабелей и других узлов, поставляемых отдельно.

Ряд микроЭВМ семейства «Электроника» представляет собой конструктивно оформленные устройства, размещенные в корпусе и содержащие: центральный процессор, оперативную память, интерфейс связи с пультовым терминалом, интерфейсы перфоленточных устройств ввода-вывода информации, блок питания и панель с органами управления.

Вычислительные комплексы на базе микроЭВМ — это системы, включающие, кроме микроЭВМ в сборе, устройства внешней памяти на гибких магнитных дисках и/или магнитных дисках кассетного типа, накопители на магнитных лентах, терминал для ввода и отображения информации, устройства печати, системы программного обеспечения и средства диагностики систем.

Характерной особенностью семейства микроЭВМ, подобно мини-ЭВМ, является наличие единого унифицированного асинхронного Канала микроЭВМ, служащего для связи процессора, памяти и периферийных устройств. Канал микроЭВМ содержит меньше шин, чем Канал мини-ЭВМ, что обусловлено первоначальным и основным назначением микроЭВМ — построение небольших и соответственно недорогих систем, включающих ограниченный набор периферийных устройств. С этой целью в Канале микроЭВМ объединены шины данных и адреса, и сигналы по ним передаются мультиплексированными во времени относительно данных и адресов, отсутствуют разряды контроля четности («Электроника 60» и «Электроника 60М»), изменено также назначение отдельных шин управления передачей Канала и введено два вспомогательных сигнала.

Шины данные/адрес (ДА00 ... 15(21))* являются двунаправленными. Всякое обращение к Каналу начинается с выставления на него адреса устройства, к которому мы хотим обратиться. По окончании адресной части цикла (400 не) активное устройство выполняет прием или передачу данных.

Шины управления Ввод и Вывод определяют направление обмена. Сигнал «Ввод» вырабатывается в двух случаях: во время действия сигнала СИА сигнал «Ввод» означает, что активное устройство готово принять данные от пассивного устройства, а во время действия сигнала ПК по сигналу «Ввод» выполняется операция ввода (чтения) адреса вектора прерывания. Сигнал «Вывод» вырабатывается активным устройством и означает, что выполняется операция записи и на шинах ДА помещены истинные данные. Сигнал «Вывод» вырабатывается с задержкой не менее 150 не по отношению к данным на шинах ДА. На этот сигнал пассивное устройство вырабатывает ответный — СИП.

Шина Байт используется в двух случаях. При передаче адреса сигнал «Байт» указывает, что дальше будет следовать операция вывода, а не ввода, а при передаче данных, что выводится байт.

Шина «Синхронизация активного устройства» (СИА). Сигнал СИА вырабатывается активным устройством, его фронт указывает на то, что на шинах ДА находится адрес.

Шина «Синхронизация пассивного устройства» (СИП). Сигнал СИП является ответом пассивного устройства на сигналы ввод, вывод информирует активное устройство, что данные приняты или установлены на шинах ДА.

Шина «Запрос Канала» (ЗК). Сигнал ЗК формируется пассивным устройством, если последнему разрешено прерывание, информирует процессор о том, что устройство готово передавать или принимать данные. Если приоритет процессора в данный момент времени ниже (разряд 07 регистра состояния процессора (РСП) установлен в 0), то процессор разрешит прерывание, вырабатывая сигналы «Ввод» и «Подтверждение Канала» (ПК), который является выходным для процессора и входным для первого устройства в Канале, имеющего самый высокий приоритет. Первое устройство в Канале — это устройство, электрически ближе расположенное к процессору. Если это устройство не запрашивало Канал, то оно пропустит сигнал ПК к следующему устройству. Причем этот сигнал будет уже выходным (ПК1) по отношению к первому устройству и входным (ПК0) по отношению ко второму и т. д. У микроЭВМ «Электроника 60-1» и «Электроника 81-1» шин ЗК четыре (ЗК4 ...7), как у мини-ЭВМ,- а шина подтверждения Канала (ПК) одна, что требует иной организации интерфейсов внешних устройств.

Шина «Запрос Канала таймером» (ЗКТ). Обычно сигнал ЗКТ вырабатывается сетевым таймером, но может быть использован по усмотрению пользователя. По сигналу ЗКТ процессор переходит на программу обслуживания через постоянный вектор с адресом 100в (если процессору разрешено прерывание). Причем приоритет этого запроса выше, чем запроса Канала внешними устройствами.

Процедура предоставления непосредственного доступа к Каналу выполняется под управлением трех сигналов:

• Запрос непосредственного доступа к Каналу (ЗНДК) — выставляется устройством, требующим Канал микроЭВМ;
• Подтверждение непосредственного доступа Какала (ПНДК) вырабатывается процессором по окончании текущего цикла обращения к Каналу и снятии сигнала СИА;
• Подтверждение выбора (ПВ) — вырабатывается устройством непосредственного доступа в ответ на сигнал процессора ПНДК и означает, что устройство стало «хозяином» Канала и может производить обмен данными.

Следует заметить, что новый «хозяин» Канала не должен мешать регенерации ОЗУ. Поэтому устройство должно вести обмен одиночными словами или брать функцию регенерации на себя.

Шина «Выбор внешнего устройства» (ВУ). Этот сигнал формирует процессор при обращении к последним 4К адресам, и действие его распространяется только на адресную часть цикла обращения к Каналу.

Группа вспомогательных шин служит для передачи следующих сигналов:

• Регенерация (РГН) — вырабатывается активным устройством, по этому сигналу все блоки динамической памяти выполняют построчную регенерацию.
• Сброс — формируется процессором для приведения в исходное состояние всех устройств, подключенных к Каналу. При каждом включении источника питания по команде КЕ5ЕТ и при пуске программы (нажатие клавиши О на пультовом терминале);
• Останов (ОСТ) — по сигналу ОСТ процессор прерывает выполнение текущей программы, игнорирует любые прерывания и переводится в режим связи с пультовым терминалом.

Шины «Переменное напряжение меньше нормы» (≈МН) и «Постоянное напряжение меньше нормы» ( = МН). Отражают состояние напряжение питания и вырабатываются (или снимаются) блоком питания в определенной последовательности, вызывая прерывание при нарушении питания и обеспечивая запуск процессора при его восстановлении. Временные ограничения передачи данных по Каналу микроЭВМ, те же, что и у мини-ЭВМ.

Последовательность канальных операций несколько отличается от выполнения операций на Канале мини-ЭВМ. Обращение к памяти или внешним устройствам может выполняться по одному из следующих циклов:

• ввод — данные передаются от внешнего устройства (пассивного) к активному, т. е. выполняется операция чтения;
• ввод — пауза — вывод — позволяет ввести данные, выполнить арифметико-логическую операцию и вывести (записать) результат по адресу, откуда были взяты данные;
• вывод — передача данных от активного устройства к пассивному, т. е. запись данных по адресу, определенному в начале выполнения цикла обмена.
• байт — при передаче адреса идет вывод, а не ввод; при передаче данных указывает, что передается не слово, а байт.

Конструктивно Канал микроЭВМ представляет собой систему проводников, выполненную в виде трехслойной печатной платы, соединяющей контакты розеток субблока. Следует заметить, что, тип розеток Канала у мини- и микроЭВМ один и тот же.

Все подключенные к Каналу устройства (модули), включая процессор, имеют согласующие резисторы, которые обеспечивают уровень логического 0 в Канале. В процессоре к шинам Канала подключены согласующие делители, обеспечивающие 250-Ом согласование. Канал микроЭВМ может быть расширен путем подсоединения к основному субблоку еще до двух субблоков с помощью кабелей и коннекторов, обеспечивающих 250- и 120-Ом согласование линий Канала. Схема согласования Канала при построении системы на базе двух субблоков показана на рис. 4.1.

Нагрузочная способность Канала ограничена 17 стандартными единицами нагрузки, за которую принимается подключение одного приемника и двух передатчиков. В качестве стандартных приемников и передатчиков применяют, как и в мини-ЭВМ, ИС серий К155, К559, К531, К589. Длина Канала не должна превышать 5 м (исключая длину Канала внутри субблоков).