«Электроника-60» — серия советских микроЭВМ.

Машины серии «Электроника-60» предназначены для использования в составе управляющих комплексов систем дискретной автоматики либо для отладки программ встраиваемых специализированных микроЭВМ с интерфейсом МПИ по ОСТ 11.305.903—80. Система команд соответствует ОСТ 11.305.909—80. и совместима с семейством PDP-11 фирмы DEC. Некоторые из машин серии были прямыми аналогами PDP-11 на советской элементной базе.

Семейство микроЭВМ «Электроника-60» включает в себя два поколения: ряд «Электроника-60» и ряд «Электроника-60-1».

МикроЭВМ ряда «Электроника-60» и её модификаций «Электроника-60М» «Электроника-60Т» являются аппаратно и программно совместимыми и отличаются используемым типом процессора M1, M2 или М3 соответственно.

Семейство микроЭВМ «Электроника 60» представляет собой конфигурируемые пользователем модульные структуры, объединенные системным каналом обмена информацией. При этом все функциональные блоки микроЭВМ выполнены в виде конструктивно законченных устройств (модулей) и пользователь может определить конфигурацию вычислительной системы в зависимости от конкретного применения микроЭВМ.

Связь между центральным процессором, запоминающими устройствами и внешними устройствами осуществляется через общий системный канал. При построении вычислительно-управляющих систем на базе микроЭВМ семейства «Электроника 60» пользователь может подключать к каналу как собственные устройства ввода — вывода, так и дополнительные устройства, соблюдая при этом требования и условия

работы интерфейса системного канала.

Связь между двумя устройствами, подключенными к каналу, осуществляется по принципу «управляющий —

управляемый» (активный — пассивный). В каждый момент времени только одно устройство является активным. Активное (управляющее) устройство управляет циклами обращения к каналу, при необходимости удовлетворяет требования прерывания от внешних устройств, контролирует предоставление прямого доступа к памяти. Пассивное (управляемое) устройство является исполнительным. Оно может принимать или передавать информацию только под управлением активного устройства.

Типичные примеры активного устройства — центральный процессор, выбирающий команду из памяти, которая всегда является пассивным устройством; устройство, работающее в режиме прямого доступа к памяти (устройство ПДП). Примером пассивного устройства является память.

Связь между устройствами через системный канал является замкнутой и асинхронной. В ответ на управляющий сигнал, передаваемый активным устройством, поступает сигнал от пассивного устройства. Процесс обмена между устройствами не зависит от длины канала и времени ответа пассивного устройства (в пределах заданного интервала времени — как правило, не более 10 мкс).

Обмен между двумя устройствами может выполняться как 16-разрядными словами, так и байтами. Канал микроЭВМ обеспечивает три типа обмена данными: программный обмен, обмен в режимах^ прямого доступа к памяти (ПДП) и прерывания программы.

Программный обмен данными — это передача данных по инициативе и под управлением программы. Обычно перед началом обмена проверяется содержимое регистра состояния устройства, с тем чтобы определить готовность его \к обмену данными. Обмен данными по инициативе внешнего устройства может выполняться в режимах ПДП и прерывания программы.

Обмен данными в режиме ПДП — самый быстрый способ передачи данных между памятью и внешним устройством. Он не меняет состояния центрального процессора (ЦП) и поэтому выполняется в промежутках между циклами обращения процессора к каналу. При этом адресация и управление размерами передаваемого массива данных находятся под управлением устройства, получившего прямой доступ к памяти. Массивы данных в режиме ПДП передаются со скоростью, определяемой быстродействием памяти.

Обмен данными в режиме прерывания программы — это выполнение программы обслуживания по требованию периферийного устройства При этом ЦП приостанавливает выполнение текущей программы, чтобы обслужить запрашивающее устройство. После завершения выполнения программы обслуживания ЦП возобновляет выполнение текущей программы с того места, где она была прервана.

Центральный процессор содержит 8 регистров общего назначения, широко используемых при выполнении различных операций, реализует одно и двухадресные команды, команды расширенной арифметики и с плавающей запятой, обрабатывает 16-разрядные слова и 8-разрядные байты. Возможность использования восьми методов адресации позволяет вести высокоэффективную обработку данных, хранимых в любой ячейке памяти или в регистре.

Обобщенная структурная схема ЦП микроЭВМ семейства «Электроника 60» включает в себя следующие блоки:

— регистровое арифметическо-логическое устройство (РАЛУ), обеспечивающее функции обработки информации и обмена информацией с системным каналом микроЭВМ в соответствии с кодом микрокоманды, формируемой микропрограммным устройством управления;

— устройство управления (УУ), осуществляющее управление системным каналом микроЭВМ и формирующее последовательность адресов для памяти микрокоманд;

— микропрограммное постоянное запоминающее устройство (МПЗУ), предназначенное для хранения

22-разрядных микрокоманд. МикроЭВМ имеет память микропрограмм, выполненную в виде постоянных запоминающих устройств, в которых заданы микропоследовательности, реализующие основную систему команд микроЭВМ, а также стартовая микропоследовательность, микропоследовательности команд пультового терминала, обработки внутренних и внешних прерываний, команд умножения, деления, операций с плавающей запятой и т. д.;

— блок управления системным каналом (БУСК), обеспечивающий взаимодействие системного канала с другими блоками ЦП.

Синхронный обмен между блоками ЦП осуществляется через 22-разрядный микроканал, работающий в мультиплексном режиме. Использование четырехтактной системы синхронизации позволяет за один процессорный цикл переслать в МПЗУ адрес микрокоманды, сформированный в УУ, и прочитать из МПЗУ 22-разрядный код микрокоманды. Обмен командами и данными между ЦП, ОЗУ- и внешними устройствами осуществляется через РАЛУ при помощи системного канала. Передача в УУ кода системной команды, поступившей в РА\ЛУ и необходимой для формирования устройством управления последовательности микрокоманд, осуществляется через микроканал.

Программное представление ЦП изображено на рис. 1.3. Помимо РАЛУ ЦП содержит 8 программно-доступных быстродействующих 16-разрядных регистров общего назначения (РОН) и регистр состояния процессора (РСП).

Регистры общего назначения (RO R7) выполняют различные функции и используются в следующих вариантах:

— как накопители (обрабатываемые данные хранятся в регистрах);

— как указатели адреса (РОН содержит адрес операнда, а не сам операнд);

— как указатели адреса, содержимое которых изменяется автоматически с заданным шагом, что позволяет обращаться к последовательно расположенным ячейкам памяти. Автоматическое увеличение содержи мого указателя при этом называется автоинкрементной адресацией, автоматическое уменьшение содержимого указателя — автодекрементной адресацией;

как индексные регистры, содержимое которых прибавляется к индексному слову для вычисления (определения) адреса операнда. Это позволяет легко обращаться к различным элементам списка.

Использование автоинкрементного и автодекрементного методов адресации дает возможность организовать стековую память. В качестве указателя стека (УС программно можно выбрать любой РОН, однако опре деленные команды (используемые при обслуживании прерываний, обращении и возврате из подпрограмм) автоматически используют R6.

Регистр R7 служит счетчиком команд (СК) и содержит адрес очередной выполняемой команды. Обычно он используется только как указатель адреса и не используется как накопительный регистр. Обмен данными с памятью и внешними устройствами выполняется через канал и занимает более длительное время Таким образом, использование РОН для хранения операндов при процессорных операциях повышает быстродействие микроЭВМ.

Регистр состояния процессора предназначен для хранения слова состояния процессора (ССП), содержащего информацию о текущем приоритете процессора, значении кодов условий ветвления, зависящем от результата выполнения команды, и состоянии Т-разряда, используемого при отладке программ и вызывающего прерывание программы.

Системный канал микроЭВМ (магистральный интерфейс) определяет сопряжение между ЦП и системными устройствами . Стандартизация интерфейса в микроЭВМ семейства «Электроника 60» и вычислительных комплексах, реализованных на их основе, а также общность набора периферийных устройств для них обеспечивают совместимость технических средств на уровне пользователей, что существенно упрощает и удешевляет проектирование, отладку, модернизацию и расширение автоматизированных систем управления на базе микроЭВМ.

Канал микроЭВМ «Электроника 60» является упрощенным вариантом интерфейса типа «Общая шина» (ГОСТ 26765.51—86), к которому подключаются устройства (ЦП, запоминающие и периферийные устройства).

Физически канал представляет собой унифицированную магистраль, объединяющую от 33 до 42 (для различных моделей семейства микроЭВМ) линий, по кото: рым осуществляется передача необходимой для функционирования комплекса информации. Использование единого интерфейса позволяет иметь общий для всех устройств комплекса алгоритм связи и следовательно, унифицированную аппаратуру сопряжения

Выпускались в г. Воронеж на заводе «Процессор» Министерства Приборостроения (Минприбор). Комплексы собирались на нововоронежском заводе «Алиот» (ныне входит в НПО «Электроника»).

Технические характеристики

Конструктивно микроЭВМ «Электроника-60» представляет собой блок, монтируемый в стойку или используемый в составе вычислительных комплексов. Промышленностью выпускалось несколько разновидностей вычислительных комплексов: от минимальных управляющих до систем подготовки программного обеспечения.

15ВМ-16-002 (15ВМ-16-007, 15ВМ-16-008) — процессор М1, М2 или М3, устройство управления В1, каркас. Без блока питания.

15ВМ-16-004 (15ВМ-16-012) — процессор М1 или М2, устройство управления В1, устройство управления В21, блок питания, каркас, кожух.

15ВМ-16-005 (15ВМ-16-013) — процессор М1 или М2, устройство управления В1, устройство управления В21, блок питания, каркас, кожух, стол, «Consul-260», фотосчитыватель FS-1501, перфоратор ПЛ-150.

«Электроника В» МС11900.1 — процессор М2, блок питания, корпус, стол, дисплей 15ИЭ-00-013, фотосчитыватель FS-1501, перфоратор ПЛ-150, АЦПУ Robotron-1150.

15ВУМС-28-025 — процессор М2, блок питания, корпус, стол, стойка, дисплей 15ИЭ-00-013, АЦПУ Robotron-1150, накопитель «Электроника ГМД 7012».

Процессоры

Центральные процессоры микро-ЭВМ ряда «Электроника 60» построены на базе микропроцессорного набора МДП БИС серии К581.

Центральные процессоры микро-ЭВМ ряда «Электроника 60-1» построены на базе микропроцессорного набора n-канальной МДП БИС серии К1811.

Процессоры М1 и М2

Процессор М2

Процессоры M1 и M2 состоят из нескольких БИС, объединённых между собой 22-битным микроканалом: регистрового арифметико-логического устройства (РАЛУ) К581ИК1, БИС управления (БМУ) К581ИК2 и БИС ПЗУ микропрограмм К581РУ1 и К581РУ2. Процессор М2 содержит дополнительную БИС микрокоманд К581РУ3 и реализует расширенный набор команд микроЭВМ. Набор БИС является аналогом первого микропроцессорного набора MCP-1600 для LSI-11, совместно разработанного фирмами DEC и Western Digital в 1976 году, соответственно: CP1611 Data chip, CP1621 Control chip, и CP1631 Microcode ROM (MICROM).

Процессоры М1 и М2 имеют на плате ОЗУ объёмом 4К 16-разрядных слов.

Технические характеристики ЦП М2:

• Разрядность слова: 16 бит
• Объём логического адресного пространства: 32К слов (64К байт)
• Объём резидентного ОЗУ: 4К слов (8К байт)
• Число команд: 81 (включая 4 команды расширенной арифметики и 4 с плавающей точкой)
• Быстродействие: 250 тыс. оп/с
• Разрядность чисел с плавающей запятой: 32
• Число больших интегральных микросхем (БИС): 5
• Мощность потребления: от источника (+5±0.25)В: 12.5Вт; от источника (+12±0.36)В: 18Вт
• Размер платы: 240 × 280 мм

Процессор М3

Процессор М3 выполнен на основе однокристальной БИС К581ВЕ1 (клон CP1651), совместим по набору команд с М1, но обладает большим быстродействием. Процессор М3 занимает одну полуплату МПИ и не содержит ОЗУ.

Процессор М5

Процессор СМ 1425. Выполнен на основе микропроцессорного коплекта К1831, размещается на полуплате МПИ. Формально не принадлежит серии «Электроника-60». Общим признаком объединяющим эти ЭВМ является наличие системного интерфейса МПИ (Q-Bus).

Процессор М6

Процессор М6 имеет два исполнения: МС 1601.01 и МС 1601.02. Первый имеет 18 разрядов шины адреса (МПИ-18) и адресует 256К, второй имеет 22 разряда шины адреса (МПИ-22) и адресует до 4Мб. Процессор повторяет конструкцию модели DEC KDF-11: KDF-11A c 18-битной шиной и KDF-11B с 22-битной шиной.

БИС процессора М6 представляют собой большие гибридные интегральные схемы, на поверхности которых установлены БИС в микрокорпусах Н13.40-1. Процессор M6 может нести 3 гибридных БИС - МП (микропроцессор), ПЗ (блок плавающей запятой) и ДП (диспетчер памяти). Такая конструкция повторяет чипы DEC F-11.

БИС МП выполняет набор основных 92 команд и несет на себе 2 БИС в микрокорпусе : КН1811ВМ1 (DEC302F) - БИС обработки данных и КН1811ВУ1 (DEC303A) - БИС управляющей памяти. Процессор М6 может работать только при установке БИС МП. При этом адресуемая память составляет 64К.

БИС ПЗ состоит из двух БИС в микрокорпусе КН1811ВУ2 (DEC303D), КН1811ВУ3 (DEC303D) - БИС управляющей памяти, которые содержат микропрограммы выполнения команд с плавающей запятой, 46 дополнительных команд.

БИС ДП КН1811ВТ1 (DEC304E) - БИС диспетчера памяти, обеспечивает формирование 18 или 22-разрядного адреса шины.

Последующие ревизии процессора М6 (М6 ред.6 и выше) имели в качестве микропроцессора микросборку, на которой были объединены 4 БИС в микрокорпусах: КН1811ВМ1, КН1811ВУ1, КН1811ВУ2, КН1811ВУ3 и отдельно КН1811ВТ1.

Процессор М8

Размещается на полуплате МПИ. Процессор повторяет конструкцию процессора DEC KDJ-11. Выполнен на микросхемах КН1831ВМ1 (DCJ-11AA), КН1831ВУ1 (DCJ-11DC) (на микросборке) и К1831ВУ2, К1831ВТ1.

Интерфейсы и модули

Плата интерфейса И1

Запоминающее устройство П1 15УЗО-4-002 емкостью 4К 16-разрядных слов.

Запоминающее устройство П2 15УЗО-4-003 емкостью 4К 16-разрядных слов на основе К565РУ1А.

Запоминающее устройство П3 МС 3105 3.858.355 (15УЗО-16-004) емкостью 16К 16-разрядных слов на основе К581РУ4. Выпускалась исполнениями: МС3105.02 (накладка с правосторонней фиксацией) и МС3105.03 (накладка с левостронней фиксацией).

Запоминающее устройство П5 МС 3101 емкостью 32К 16-разрядных слов.

Запоминающее устройство П7 МС 3102.01 емкостью 128К 16-разрядных слов. Выполнено на основе микросхем К565РУ5 (4×9 шт.).

Устройство последовательного обмена УПО 15ВВВ-60/9600-003 предназначено для подключения к МикроЭВМ последовательных устройств ввода-вывода. Может работать в режиме прерываний. Используется для подключения дисплея 15ИЭ-00-013 по интерфейсу ИРПС (токовая петля 20 мА).

Интерфейс И1 15КС-160-004 Устройство параллельного обмена И1 3.858.352. Базовый регистр адреса - 167770. Для тестирования используется сервисная розетка 3.647.012 и программа "Системный тест" 2.791.004 ПО7.

Интерфейс И2 15КС-180-032 предназначен для подключения к МикроЭВМ 16-битных параллельных устройств ввода-вывода. Может работать в режиме прерываний.

Интерфейс И3 15КС-14-002 предназначен для подключения к МикроЭВМ параллельных устройств ввода-вывода. Может работать в режиме прямого доступа в память.

Интерфейс И4 15ИПГ-16-012 выполняет следующие функции: обмен с накопителем на 8-ми дюймовых гибких магнитных дисках «Электроника ГМД-70» 15ВВМД-512-002 или «Электроника НГМД-7012», регенерация динамической памяти, начальная загрузка системы.

Интерфейс И5 15КС-16-037 Интерфейс пользователя

Интерфейс И7 предназначен для подключения к МикроЭВМ 8-битных параллельных устройств ввода-вывода. Может работать в режиме прерываний. Реализует интерфейс ИРПР. Используется для подключения печатающих устройств DZM-180 и Robotron 1156.

Интерфейс И8 предназначен для подключения к МикроЭВМ фотосчитывателя DARO-1156.

Интерфейс И9 предназначен для подключения к МикроЭВМ перфоленточной станции СМ-6204.

Интерфейс И11 предназначен для подключения к МикроЭВМ накопителя на 8-ми дюймовых гибких магнитных дисках «PL_x=45D»

Интерфейс И12 «Электроника МС 4601» построен на базе БИС асинхронного приемопередатчика серии К581. Используется для организации обмена информацией с внешними устройствами, имеющими интерфейс "20 мА токовая петля" (например, дисплей 15ИЭ-00-013) или "Стык С2".

Интерфейс И17 («Электроника МС 2707») предназначен для подключения к МикроЭВМ накопителя на магнитной ленте 15ВМЛ-10-001.

Интерфейс МС1 («Электроника МС 3401») устройство аппаратной загрузки и диагностики УАЗД. Содержит регистры и переключатели запуска-останова МикроЭВМ и 24 панели ПЗУ для хранения программ тестов и пультового терминала «Электроника 60-1»

Таймер программно-управляемый «Электроника МС 4401»

Контроллер программируемый универсальный "Электроника МС 2702"

Устройство интерфейсное ИРПР "Электроника МС 4611"

Интерфейс НГМД «Электроника МС 4701»

Устройство управления накопителем на сменных магнитных дисках «Электроника МС 2701»

Интерфейс И19 предназначен для подключения к МикроЭВМ 4-x последовательных устройств ввода-вывода. Выполнен на БИС приемопередатчиков последовательного канала КР581ВА1А.

Интерфейс В1 предназначен для подключения пишущей машинки «Consul-260» и устройства считывания перфоленты FS 1501.

Интерфейс В3 предназначен для подключения устройств считывания перфоленты FS 1501 или СП-3.

Интерфейс В21 предназначен для подключения перфоратора ПЛ-150М.

Литература

• МикроЭВМ: В 8 кн.: Практ. пособие / Под ред. Л.Н.Преснухина. Кн.1. Семейство ЭВМ «Электроника 60» / И.Л.Талов, А.Н.Соловьев, В.Д.Борисенков. — М.: Высш. шк., 1988.
• Микропроцессоры и МикроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник / С.Т.Хвощ, Н.Н.Варлинский, Е.А.Попов; Под общ. ред. С.Т.Хвоща — Л.:Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. — 640 с.: ил. — Глава 17.1: МикроЭВМ серии «Электроника-60М» — С. 512-522.