ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ЕС ЭВМ) - семейство цифровых вычислительных машин, обладающих широким диапазоном производительности и характеризующихся программной совместимостью машин семейства снизу вверх (т. е. программы, составленные для машин с меньшей производительностью, могут выполняться на машинах с большей производительностью). По конструктивно технологическому исполнению, логической структуре, номенклатуре устройств ввода-вывода и уровню программного обеспечения ЕС ЭВМ относится к 3-му поколению вычислительных машин. ЕС ЭВМ создал коллектив специалистов научно-исследовательских учреждений и предприятий стран-участниц СЭВ - Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, СССР и Чехословакии. Промышленный выпуск первых машин “ЕС-1020” и “ЕС-1030” начат в 1972 (смотрите рисунок).
Ядром Единой системы являются 7 процессоров, охватывающих диапазон скоростей вычислений от нескольких тысяч до 2 миллионов операций в 1 секунду. В процессоре реализуются операции с фиксированной и плавающей запятыми и операции над десятичными числами. Для данных и инструкций принято несколько форматов, в основе которых лежит байт и слово из 4 байт. Операции можно производить над половинными, целыми и двойными словами, а также над полями переменной длины. Система адресации в ЕС ЭВМ обеспечивает формирование прямого адреса для обращения к оперативному запоминающему устройству (ОЗУ) емкостью до 16 Мегабайт. Из памяти данные также можно выбирать разными форматами: полусловом, словом, двойным словом и полем переменной длины в пределах 1 — 256 байт. Для удобства составления программ с изменением адреса по двум параметрам предусмотрены инструкции с двойной модификацией адреса. Память всех машин имеет защиту памяти по записи и считыванию, организованную путем проверки принадлежности каждого из блоков по 2048 байт к одному из 16 возможных ключей защиты, которые можно менять с помощью программы.
В процессорах развита система прерываний, которая обеспечивает связь между аппаратными средствами и управляющей программой, быстрый переход от одной программы к другой и эффективную совмещенную работу внешних устройств. Имеется ряд особенностей в структуре процессора, позволяющих строить многомашинные комплексы, взаимодействовать с внешними объектами и работать в реальном масштабе времени. Единообразие структуры (архитектуры) ЕС ЭВМ, в частности состава инструкций (команд) и системы кодирования данных, обеспечивает программную совместимость, что позволяет разрабатывать программы не зависящими от конкретной модели и, следовательно, иметь общую (для большинства машин) операционную систему и прикладные программы. Внутренняя логическая структура и техническая реализация машин семейства различна, а это и приводит к различию в производительности и стоимости. В машинах малой производительности функции нескольких блоков внешней структуры, как правило, реализуются одним аппаратным блоком. Например, формирование адреса выполняется в блоке операций с фиксированной запятой, функции блоков для операций с фиксированной и плавающей запятыми и для операций над полями переменной длины объединяются в одном аппаратном блоке.
В ЕС ЭВМ используется также и параллельно-последовательный принцип выполнения операций, например, однобайтовая обработка данных при двухбайтовой выборке ее из ОЗУ в машине “ЕС-1020”. Во всех случаях, когда это допускают требования скорости, используется микропрограммное управление. При побайтовом выполнении простых микроопераций, набор которых невелик, процессор упрощается, одновременно обеспечивается полная программная совместимость благодаря микропрограммной интерпретации полного набора операций, определяемых составом инструкций. Микропрограммы постоянно записаны в специальном быстродействующем ЗУ, допускающем только считывание данных. В наименьшей по производительности модели “ЕС-1010” применена программная интерпретация сложных операций.
Обмен данными между процессором и внешними устройствами (ВУ) осуществляется через каналы и систему стандартного сопряжения с внешними устройствами. Эта система включает логические и аппаратные средства, обеспечивающие стандартную систему связей с четко сформулированными функциями и сигналами с унифицированными электрическими параметрами. После получения от процессора команды начала обмена каналы выполняют основной объем работ по управлению обменом между ВУ и процессором: прием команд процессора и адресацию ВУ. выбор, расшифровку и проверку управляющей информации, посылку управляющих и прием подтверждающих сигналов, обеспечение активных ВУ буферной памятью, проверку правильности передачи, управление запросами на прерывание и так далее. Существующие два типа каналов - селекторный (СК) и мультиплексный (МПК) отличаются по внутренней структуре, режимам работы и назначению. СК осуществляет обмен данными процессора поочередно только с одним из подключенных к нему ВУ, работающим с относительно высокой скоростью передачи данных (магнитные ленты, диски или барабаны), МПК обеспечивает одновременный обмен данными с несколькими ВУ (ориентировочно до 200), работающими с относительно малой или средней скоростью (например, перфокартные, перфолентные и печатающие устройства).
Вычислительные машины Единой системы построены на унифицированной конструктивно-технологической базе с широким применением монолитных интегральных схем. Которые размещаются на типовых элементах замены (ТЭЗах), представляющих собой печатные платы стандартных размеров. Уровни унифицированной конструкции — панели, несущие до 40 ТЭЗов, рамы и, наконец, стойка с тремя рамами; в результате стойка может нести около 50 тысяч интегральных схем, т. е. обеспечивается очень большая плотность конструкции.
В состав внешних устройств ЕС ЭВМ входит комплект накопителей на магнитных лентах, дисках и барабанах, комплект перфокартного и перфолентного оборудования ввода-вывода, устройства построчной печати, пишущие машинки, экранные пульты и графопостроители разного типа. Предусмотрены и средства передачи данных с разной скоростью по телефонным и телеграфным линиям связи.
Операционные системы ЕС ЭВМ, обеспечивающие автоматизацию подготовки и выполнения программ, высокую производительность труда программистов, операторов и обслуживающего персонала, состоят из управляющих и обслуживающих программ, трансляторов с языков программирования и средств генерации системы для конкретного комплекта технических средств, установленных у потребителя. Управляющие программы осуществляют первоначальную загрузку основного ОЗУ и управление вычислительным процессом, включая обработку прерываний, распределение каналов, загрузку программ из библиотеки, параллельное выполнение программ и связь с оператором, а также представляют пользователю широкие возможности в управлении массивами данных. Обслуживающие программы осуществляют объединение отдельно транслируемых модулей в одну или несколько программ, составление перекрывающихся программных фаз и работу с библиотеками программ (копирование, обновление, сжатие и пополнение). В качестве входных языков ЕС ЭВМ приняты автокод (язык ассемблера), АЛГОЛ, ФОРТРАН и КОБОЛ. Системы программирования снабжены средствами отладки и редактирования программ. Программное обеспечение включает также пакеты различных прикладных программ.
Основные технические характеристики ЕС ЭВМ приведены в таблице.
Модель |
Параметры |
|||||||||||
Время выполнения основных операций, микросекунд |
Особенности состава инструкций |
Принцип управления |
Емкость основного ОЗУ, килобайт |
каналы |
Тип интегральных схем |
|||||||
Мультиплексный |
Селекторные |
|||||||||||
Короткие операции |
Сложение (вычитание) с плавающей запятой |
умножение |
Умножение для двойных слов |
Скорость передачи, килобайт/секунду |
количество |
Скорость передачи, килобайт/секунду |
||||||
“ЕС-1010” |
Программная и микропрограммная интерпретация операций других моделей |
Специальный состав простых команд |
Микропрограмм- ное управление |
8-64 |
160 |
1 |
240 |
TTL |
||||
“ЕС-1020” “ЕС-1030” “ЕС-1040” “ЕС-1050” “ЕС-1060” |
20-30 5-11 0,9-1,8 0,65 0,5 |
50-70 10-16 2,5-3,6 1,4 0,5 |
320-350 32-38 7,2-8,2 2 1 |
1200 60 12 3,2 1,5 |
Полная программная совместимость |
Жесткое управление |
64-256 256-512 256-1024 256-1024 1024-8192 |
25 40 50-200 30-180 30-180 |
2 3 6 6 6 |
До 300 800 1300 1300 1300 |
TTL TTL TTL ECL ECL |
Литература: Справочник по ЭВМ /В.И.Грубов,
В.С.Кирдан, С.Ф.Козубовский; отв. ред. Г.Е.Петухов. -Киев.: "Наукова думка"
1989.
Компьютерный музей журнала Week/Re
http://www.computer-museum.ru/History_CCCP/1.htm