Структура внешней памяти вычислительной машины М-10

Г. П. Воронова, Э. И. Гольдрин, Б. Л. Золотаревский, В. В. Нэллин, Е. А. Пухлянко, В. В. Смирнов

Рассмотрены вопросы организации и построения внешних запоминающих устройств М-10 и особенности системы команд управления внешней памятью по сравнению с ЕС ЭВМ. Показаны дополнительные возможности внешних запоминающих устройств.

Система внешних запоминающих устройств (СВЗУ) служит для расширения объема памяти ЭВМ М-10. В качестве внешних запоминающих устройств в ней используются накопители на магнитной ленте (НМЛ) типа ЕС-5017 с емкостью кассеты до 20 Мбайт и накопители на сменных магнитных дисках (НСМД) типа ЕС-5056М с емкостью пакета дисков 7,25 Мбайт.

Виды операций для СВЗУ задаются укрупненными операторами — командами, поступающими из мультиплексного канала (МК). Приняв команду, СВЗУ выполняет связанные с ней конкретные действия, после чего выдает в МК слово состояния, в котором содержатся сведения об условиях окончания выполнения команды. Структурная схема СВЗУ показана на рис. 1. СВЗУ включает в себя устройство коммутации накопителей (У КН), устройства управления накопителями (УН) и подключенные к ним накопители.

Рис. 1. Структура СВЗУ

УКН обеспечивает сопряжение между УН и МИ. Обмен информацией между УКН и МИ производится по двум направлениям записи, двум направлениям чтения и направлению выдачи состояния 544-разрядными словами (512 информационных и 32 контрольных разряда). Работа по всем направлениям может идти одновременно и независимо по общим мультиплексным числовым шинам.

Для связи с устройствами УН в УКН имеется шесть двухсторонних направлений обмена, инвариантных по отношению к информационным направлениям связи с МК. Направление выдачи слова состояния обслуживает все шесть направлений связи с УН. Обмен информацией с каждым УН производится 68-разрядными словами (64 информационных и 4 контрольных разряда) по раздельным шинам.

После получения от МИ команды УКН проверяет возможность установления логической связи с адресуемым УН и в случае занятости или неготовности последнего сообщает об этом в слове состояния. Если логическая связь возможна, УКН передает команду адресуемому УН и обеспечивает обмен информацией между МК и УН. После выполнения команды УКН принимает из УН слово состояния, добавляет в него информацию о своем состоянии и выдает полное слово состояния в МК. 

В УКН предусмотрена возможность расширения количества подключаемых к МК устройств сопряжения благодаря наличию транзитной передачи 544-разрядных слов и управляющих сигналов; в частности, могут быть подключены дополнительные устройства УКН для увеличения объема внешней памяти. Электрическое согласование входных и выходных цепей в УКН обеспечивает возможность его подключения к устройствам, выполненным на элементах серий 133 или 217 без ухудшения параметров сигналов, что позволяет развить систему путем применения более широкого класса устройств.

В устройстве управления накопителями конструктивно объединены два логически независимых устройства: УНЛ (управление лентами) и УНД (управление дисками), имеющих унифицированное сопряжение с УКН. Применение в СВЗУ М-10 устройств управления, входящих в состав ЕС ЭВМ, оказалось нецелесообразным, поскольку необходимость работы с цепочками команд значительно снижает эффективность работы МК из-за частой передачи управляющей информации, в то время как устройства УНЛ и УНД управляются операторами более высокого уровня.

СВЗУ имеет следующие основные технические характеристики. Устройство УНЛ обеспечивает запись на магнитную ленту и считывание с нее данных с плотностью 32 бит/мм. Скорость передачи информации от УНЛ к УКН составляет 64 кбайт/с. Выполнение команд записи и чтения обеспечивается при прямом движении, а команды движения выполняются устройством как при прямом, так и при обратном перемещениях ленты.

В отличие от устройства УВУ ЕС ЭВМ устройство УНЛ позволяет при одном обращении:
— записывать до 8192 блоков данных при фиксированной длине блока, которая может достигать 8192 байт;
— воспроизводить до 8192 блоков данных произвольной длины;
— передвигать ленту на величину от 1 до 8192 блоков или марок ленты (ТМ);
— осуществлять операции поиска и записи (или чтения); находить конец данных на ленте;
— производить стирание блока внутри массива данных.

Кроме того, в УНЛ предусмотрена автоматическая коррекция одиночных или групповых ошибок, возникающих на одной дорожке при чтении информации. К устройству УНЛ возможно подключение до 8 НМЛ.

Устройство УНД обеспечивает поблочную запись на пакет магнитных дисков, поиск по физическому адресу и считывание хранимой информации. Блок данных может располагаться как на одной, так и на нескольких дорожках одного цилиндра, его максимальный размер — 8192 байта. Скорость передачи информации от УНД к УКН составляет 156 кбайт/с.

Кроме общепринятых команд обмена с дисковой памятью, в УНД предусмотрена команда инициализации пакета дисков, выполняемая без обмена информацией с УКН (в ДОС ЕС для этой цели существует специальная программа). В отличие от подобного устройства, входящего в ЕС ЭВМ, устройство УНД проверяется на функционирование совместно с накопителем автономно от ВМ и без установки дополнительного оборудования. К УНД возможно подключение до 8 НМД.

В устройстве УН предусмотрены контроль передаваемой информации на нечетность и контроль за выполнением ряда операций. Поиск неисправностей в нем значительно облегчен благодаря использованию большого количества унифицированных сменных блоков (приблизительно 60% от общего количества). Поскольку связь с накопителями осуществляется по соответствующим стандартным интерфейсам, допускается использование любых накопителей, в которых применяются эти интерфейсы.

СВЗУ может работать не только в составе ЭВМ М-10, но и в составе многомашинного вычислительного комплекса (ВК). Для этой цели в устройствах УН предусмотрены средства для подключения к трем УКН разных машин ВК. Структурная схема СВЗУ для трехмашинного ВК показана на рис. 2. 

Рис.2 Структура СВЗУ трехмашинного вычислительного комплекса

Каждая машина передает очередную команду в УН независимо от других (но только после получения сообщения о выполнении своей предыдущей команды). В УН поступившие от разных машин команды выполняются в порядке обхода по кольцу. Аппаратные меры защиты от недопустимых обращений в УН реализуются при помощи масок, хранящихся в специальных регистрах УН для ленточной и дисковой частей отдельно. Структура обладает значительной универсальностью связей между ее составными частями при ограниченном числе входов — выходов каждого из устройств, что достигается разделением коммутирующих функций между УКН и УН. 

При увеличении числа машин в ВК (свыше трех) сохраняется возможность организации доступа каждой машины ко всем накопителям, хотя и с потерей времени при обращении. Эта возможность реализуется на уровне УКН с помощью средств быстрого межмашинного обмена (МО), позволяющих каждому УКН обмениваться с двумя другими УКН 68-разрядными информационными словам и (64 информационных и 4 контрольных разряда). Пропускная способность тракта МО не менее 0,5 Мбайт/с.

Образованное СВЗУ общее поле памяти ВК представляет собой не только расширенную память каждой ЭВМ и общее хранилище информации, но и средство связи между машинами, не требующее специальных аппаратных затрат. Структура СВЗУ позволяет экономически эффективными мерами обеспечить высокую надежность и повышенную производительность многомашинного ВК. 

Литература

1. Карцев М. А.  Архитектура цифровых вычислительных машин. М., “Наука”, 1978.
2. Нэллин В. В., Руцков  М. В., Смирнов  В. В. К организации внешней дисковой памяти вычислительных комплексов. — “Вопросы радиоэлектроники”, сер. ЭВТ, 1978, вып. 6. 
3. 3олотаревский Б. Л., Талашова  Л. А. К организации общего поля внешней памяти в вычислительной системе. — “Вопросы радиоэлектроники”, сер. ЭВТ, 1974, вып. 11. 

Статьи об ЭВМ М-10 
Сборник “Вопросы радиоэлектроники”, серия “Электронная вычислительная техника”, выпуск 9, 1980 г.
Перепечатывается с разрешения авторов.
Статья помещена в музей 05.09.2007 г.