ЭВМ семейства «Днепр»

Грубов В.И., Кирдан В.С.

Цифровая управляющая вычислительная машина «Днепр» предназначена для контроля и управления производственными процессами сосредоточенного характера в различных отраслях промышленности для изучения процессов в период их алгоритмизации. Кроме того, она используется в качестве универсальной вычислительной машины средней производительности. На рис. 25 изображён общий вид машины.

«Днепр» может работать в качестве самостоятельной машины для управления небольшими технологическими объектами, а также как машина первой ступени — в системе «Днепр-2».

В последнем случае связь машины «Днепр» с вычислительным комплексом осуществляется по телеграфным проводам с помощью устройства ввода-вывода на рулонном телетайпе типа РТА-50-2М.

Рис. 25. Общий вид машины «Днепр»

Наличие в машине датчиков импульсов времени позволяет осуществлять опрос датчиков и управление технологическим процессом в реальном масштабе времени.

Счётчик импульсов времени обеспечивает счет секунд, минут и часов; возможно прерывание от счётчиков импульсов времени.

Машина состоит из вычислительной части, устройства ввода и вывода, устройства связи с объектом.

На рис. 26 изображена блок-схема машины.

Рис. 26. Блок-схема машины «Днепр-1»:
ВЧ — вычислительная часть; АУ — арифметическое устройство; ОЗУ — оперативное запоминающее устройство; ПЗУ — пассивное запоминающее устройство; УУ — устройство управления; ИКША — импульсные кодовые шины адреса; ИКШНС — импульсные кодовые шины номера сигнала; ИП — импульсные кодовые шины пульта; УСО — устройство связи с объектом и оператором; ПО — пульт оператора; УВВ — устройство ввода и вывода; БУВыв — блок управления выводом; ИКШРОп — импульсные кодовые шины регистра операций; УЗМУ — блок местного управления ОЗУ, ПЗУ и УСО; БМУ — блок местного управления АУ; ИКШЧт — импульсные кодовые шины чтения; ИКШЗп — импульсные кодовые шины запоминания.

Основные технические характеристики

Структура команд двухадресная. Система счисления двоичная. Способ представления чисел — с запятой, фиксированной перед старшим разрядом. Разрядность — 26 двоичных разрядов, из которых один старший — знаковый. Диапазон представляемых чисел: 2^-25 ÷ 1—2^-25. Быстродействие при управлении — 50 тыс. операций в секунду; при сложении и вычитании — 20 тыс. операций в секунду; при умножении и делении — 3—4 тыс. операций в секунду. Среднее быстродействие — 10 000 операций в секунду. Количество команд — 88, стандартных подпрограмм — 25.

Характеристики ЗУ:

• ёмкость ОЗУ на ферритах — 4096 26-разрядных слов (блоками по 512);
• ёмкость внешнего НМЛ — 100—120 тыс. слов;
• ёмкость пассивного ЗУ на числовых линейках — 3072 26-разрядных слова.

Ввод информации в машину производится с телеграфной перфоленты (17,5 мм) со скоростью 45 чисел в секунду, с клавиатуры телеграфного аппарата и с линий связи. Вывод результатов вычислений производится на двухцветную пишущую машинку со скоростью 7 знаков в секунду; на цифропечатающее устройство ТБПМ-16/1200 со скоростью 20 строк в секунду; на пятидорожечную перфоленту со скоростью 20 строк в секунду и на рулонный бланк телеграфного аппарата с одновременной выдачей в линию связи.

Машина построена на полупроводниковых приборах импульсно-потенциального типа с применением печатного монтажа. Питание машины от сети трёхфазного переменного тока напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц.

Потребляемая мощность 4 кВт.

Занимаемая площадь 35 ÷ 40 м².

Вес 900 кг.

Температурный режим 10 ÷ 30°С при относительной влажности окружающего воздуха до 80%.

ЭВМ «Днепр-2»

Полупроводниковая электронная управляющая система «Днепр-2» предназначена для комплексного управления производством. Её можно использовать для управления непрерывными технологическими процессами в замкнутом контуре регулирования; для решения планово-экономических задач в химической, металлургической, нефтеперерабатывающей, горнорудной, текстильной, пищевой и других отраслях промышленности; для оперативного и диспетчерского управления производством на предприятиях машиностроительной, приборостроительной и других отраслей; для подготовки программ к станкам с программным управлением; для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства; диспетчеризации и обработки данных в масштабах территориальных производственных управлений и отраслевых министерств; в кустовых вычислительных центрах, обслуживающих несколько десятков мелких предприятий; для оперативного управления сетью предприятий бытового обслуживания, строительства, транспорта и др; в обучающих комплексах в крупных учебных заведениях (институтах, техникумах и др. ); в информационных системах, обслуживающих сеть заочного обучения в масштабах областей и республик; для сбора и обработки различных видов информации от рассредоточенных объектов в масштабе областей и республик, территориально рассредоточенных агрегатно-блочных информационных и управляющих вычислительных систем.

В состав системы «Днепр-2» могут входить до трёх вычислительных комплексов «Днепр-21» (для обработки массивов информации, полученных от низовых звеньев системы); до 12 управляющих комплексов «Днепр-22» (для контроля и регулирования параметров технологических объектов с помощью вычислительного комплекса системы), размещённых на расстоянии до 3 км от «Днепр-21»; несколько десятков управляющих машин первой ступени «Днепр» (для управления технологическими процессами), размещённых от «Днепр-21» в пределах действия телеграфных линий связи; комплекс внешних устройств (ввод-вывод на перфоленты, перфокарты, магнитные ленты, магнитные карты); пульты ручного ввода; телетайпы; световые табло; устройства алфавитно-цифровой печати; графикопостроители и др., размещённые на расстоянии до 3 км от вычислительного комплекса.

Общее количество быстродействующих устройств и машин первой ступени не должно превышать 96 при одном или 228 при трёх вычислительных комплексах «Днепр-21».

Количество пультов ручного ввода телетайпов практически не ограничено, так как их можно подключить через специальные коммутаторы.

Читайте дополнительно статью Лаврищевой Е.М. "Управляющий вычислительный комплекс «Днепр-2»"

ЭВМ «Днепр-21»

Полупроводниковый вычислительный комплекс «Днепр-21» предназначен для обработки информации, поступающей от всех низовых звеньев системы «Днепр-2», а также может быть использован как самостоятельная ЭВМ для обработки различной информации.

На рис. 27 изображён общий вид машины.

Рис. 27. Общий вид машины «Днепр-21»

Основные технические характеристики

Структура команд безадресная, нуль-, одно- и двухадресная. Разрядность адресов переменная (8 – 18 разрядов). Количество индексов регистров — по количеству ячеек ОЗУ, т. е. 32 768. Система счисления двоичная. Способ представления чисел — с фиксированной запятой и с плавающей запятой (8 разрядов порядка и 8 ÷ 56 разрядов мантиссы). Имеется возможность обработки цифро-буквенной

информации (из каждых восьми двоичных разрядов семь используются для кодировки 128 различных символов, один разряд контрольный). Разрядность переменная, 8--64 двоичных разряда с дискретностью в восемь разрядов. Диапазон представляемых чисел переменный. Быстродействие — 50 000 арифметических операций в секунду. Характеристики ЗУ:

• ёмкость ОЗУ на ферритах — восемь блоков по 4096 42-разрядных ячеек каждый;
• ёмкость ДЗУ — 39 152 42-разрядные ячейки (при четырёх блоках ОЗУ);
• максимальная ёмкость ОЗУ и ДЗУ — 65 536 ячеек; структура ячейки памяти: четыре символа по восемь двоичных разрядов, четырёх маркерных разряда для задания длины слов и шесть контрольных разрядов.

Питание машины от сети трёхфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 220/380 в. Потребляемая мощность до 15 кВт (основным комплектом оборудования).

Занимаемая площадь 200 м².

Температурный режим 5 ÷ 35°С при влажности воздуха до 80%.

ЭВМ «Днепр-22»

«Днепр-22» предназначен для контроля и регулирования параметров технологических процессов в химической, металлургической и других отраслях промышленности с помощью вычислительного комплекса системы «Днепр-2».

На рис. 28 изображён общий вид машины.

Рис. 28. Общий вид машины «Днепр-22».

Комплекс обеспечивает автоматический сбор информации от датчиков управляемого объекта, автоматическое слежение за нахождением сигналов датчиков в заданных границах, первичную обработку информации и ее передачу в вычислительный комплекс «Днепр-21», приём и отработку управляющих кодовых сигналов от вычислительного комплекса, хранение управляющих сигналов, их отработку (изменение уставок, слежение за отклонением параметров, формирование сигналов управления дискретными и аналоговыми исполнительными устройствами) и выдачу на объект, сообщение оператору и регистрацию сведений о выдаваемых управляющих воздействиях.

В «Днепр-22» используются элементы комплекса «Мир-1», работающие на частоте 600 кГц. Занимаемая площадь 150 м².

ЭВМ «Днепр-22М»

Управляющий комплекс «Днепр-22М» является усовершенствованным вариантом «Днепр-22». В его состав входят:

• УУ, предназначенное для организации процесса сбора и обработки информации, взаимодействия всех устройств комплекса и для обеспечения автономности работы управляющего комплекса в составе системы «Днепр-2»;

• ОЗУ, предназначенное для оперативной записи, хранения и выдачи информации, а также для обеспечения обработки информации по программам, реализованным в управляющем комплексе. ОЗУ выполнено на ферритовых сердечниках по матричной схеме с произвольной выборкой;

• пульт контроля и управления (ПКУ), обеспечивающий оператору возможность участия в управлении производственным процессом. ПКУ позволяет обращаться к ОЗУ, управлять режимами работы, опрашивать любой входной канал комплекса с выдачей результата на печать или индикацию, выдавать управляющие команды на любой выходной канал управляющего комплекса или управляемого объекта;

• устройства блоков управления преобразователями (СС-1М — СС-9М), позволяющие вводить в комплекс сигналы различных типов. Связь управляющего комплекса с объектом осуществляется через размещённые в кроссовых секциях (КС) блоки типов БСК-1, -3, -4, -5, -6.

Основные технические характеристики

Аналоговыми входными сигналами являются постоянный ток 0—5 мА на нагрузке 1000 Ом, постоянное напряжение 0— 5 В при выходном сопротивлении датчика с линией связи не более 1000 Ом. Основная погрешность преобразования ±0,5% и время преобразования не более 1,5 мс.

Частотными аналоговыми входными сигналами являются синусоидальное напряжение частотой 0,1—20 кГц, амплитудой 1—2 В на нагрузке 2,7 кОм. Основная погрешность преобразования ±0,4% и время преобразования 1—20 мс (зависит от частоты сигнала).

Число-импульсные входные сигналы—импульсы прямоугольной или колоколообразной формы, длительностью не менее 10 мкс, амплитудой 5 В ±20% с частотой следования до 50 кГц.

Групповые нормирующие преобразователи на 8 каналов для термопар, термометров сопротивления, пневмодатчиков подключаются на входы аналогового напряжения. Общее число аналоговых входов не превышает 512.

Двухпозиционные входы (контактные и бесконтактные) имеют уровень сигнала 27 В ±10% и 0В; ток нагрузки не более 5 мА. Двухпозиционные аварийные сигналы имеют уровень 6,3 В ±10% и 0В.

К 8-разрядным кодовым выходам могут подключаться: 

• сигналы пропорционального регулирования 0—5 мА на нагрузке 1 кОм;

• потенциометрические выходы с выходным сопротивлением 0—128 Ом;

• потенциометрические выходы токовые с постоянным выходным сопротивлением 5 кОм и максимальным напряжением питания 60 В;

• релейные двухпозиционные сигналы управления цепями переменного тока напряжением 220 В и мощностью 500 Вт по каждому каналу.

Площадь, занимаемая «Днепр-22М», 70 м². На рис. 1 представлен рекомендуемый план размещения «Днепр-22М» в машинном зале.

Рис. 1. План размещения УВМ «Днепр-22М» в машинном зале: СС-1М—СС-4М — комплекс преобразователей, блоков управления к ним или коммутаторов; КС-1 — стойка питания; КС-2— стойка кроссовая; ПКУ — пульт контроля и управления; УВР — устройства ввода —вывода.

Математическое обеспечение управляющей вычислительной системы «Днепр-2» включает трансляторы с разнообразных внешних языков, специализированные программы-диспетчеры и наборы стандартных подпрограмм.

Числовой код (ЧКД) предназначен для программирования любых задач, включая задачи управления технологическими процессами, стандартных подпрограмм и системных программ.

Автокод АКД-1 предназначен для программ, включаемых в библиотеку, и других программ, требующих широкого использования возможностей системы машинных команд. АКД-1 включает в себя не только средства для программирования (внешний язык и транслятор), но и средства отладки во внешнем языке (язык задания отладки и программу-автоотладчик).

Автокод АКДРВ предназначен для программ управления технологическими процессами и объектами в реальном масштабе времени. Язык АКДРВ включает все средства АКД-1, содержит дополнительно макрокоманды обмена «Днепр-21» и «Днепр-22» с системой прерывания и часами. Программы, написанные в АКДРВ, отражают функционирование машины в реальном масштабе времени, связь её с внешними объектами.

В состав математического обеспечения входят также трансляторы с алгоритмических языков АЛГОЛ и КОБОЛ.

Программы-диспетчеры ДД-1, -2 и -3 предназначены для организации вычислительного процесса для различных модификаций машины. В частности, ДД-3 работает на любых модификациях машины, обеспечивая удобство работы оператора при отладке и решении задач в мультипрограммном режиме с использованием большого набора библиотеки стандартных программ.

Литература

1. В.И. Грубов, В.С. Кирдан. Справочник по ЭВМ и аналоговым устройствам. –К:. «Наукова думка», 1977. –464 c.

Электронные вычислительные машины и моделирующие устройства. Справочник. –К.: “Наукова думка”, 1969.
12 сентября 2014