Внутренняя память ЭВМ М-13
Н. В. Георгиев, В. М. Емелин, А. А. Крупский, Ю. Б. Левин, Л. Я. Миллер
Описана система внутренней памяти ЭВМ М-13. Основное внимание уделено центральному ядру внутренней памяти, базирующемуся на центральном коммутаторе информации и содержащему два уровня памяти — главную память я большую память. Рассмотрены функциональные, компоновочные и конструктивные решения центрального коммутатора и устройств памяти обоих уровней.
Внутренняя память ЭВМ М-1З представляет собой сложную разветвленную структуру, включающую устройства и узлы локальной памяти (нулевой уровень внутренней памяти), рассмотренные соответственно по процессорам и устройствам машины, а также двухуровневое центральное ядро внутренней памяти (уровень главной памяти и уровень большой памяти).
Уровень главной памяти включает восемь функционально независимых блоков оперативной памяти (ОПГ) и два функционально независимых блока постоянной памяти (ППГ). Уровень большой памяти содержит устройство оперативной памяти полупроводниковой (ОПП), функционально представляющее собой один блок.
Система центрального ядра внутренней памяти ЭВМ М-1З, представленная на рисунке, базируется на матричном центральном коммутаторе информации (ЦКИ), обеспечивающем информационные связи типа “каждый с каждым” между блоками памяти и процессорами (процессорными устройствами) машины.
Связь процессоров и процессорных устройств с блоками памяти осуществляется по восьми шинам чтения ШЧт и шести шинам записи ШЗп . С помощью дополнительных девятой шины чтения ШЧт9 и седьмой шины записи Ш3п7 может быть осуществлен информационный обмен между уровнями и, в принципе, — даже между отдельными блоками памяти. Кроме доступа к запоминающим устройствам, ЦКИ обеспечивает также информационный обмен между процессорными устройствами (связь шин ШЗп1 с ШЧт3; Ш3п2 с ШЧт1, ШЧт2, ШЧт4 и ШЧт5; ШЗп3 с ШЧт3).
Система внутренней памяти ЭВМ М-13 (центральное ядро)Р
Центральный коммутатор информации включает в себя два функционально самостоятельных узла — коммутатор шин чтения КмШЧт и коммутатор шин записи КмШЗп. для компактности рисунка изображения обоих коммутаторов на нем наложены друг на друга.
Все блоки памяти функционально независимы, и допускается одновременное обращение к различным блокам в одном машинном такте без каких-либо ограничений. В результате обеспечиваются максимально возможная нагрузка и параллельность работы всех устройств и процессоров М-13 — как устройств памяти, так и процессоров и процессорных устройств. Поскольку суммарная пропускная способность всех интерфейсов процессоров и процессорных устройств несколько выше, чем суммарная пропускная способность всех интерфейсов памяти, в режиме пиковой производительности системы оказываются загруженными и работают без простоя все запоминающие устройства центрального ядра внутренней памяти.
Работу центрального ядра памяти определяет устройство управления кодовыми шинами (на рисунке оно не показано). Устройство формирует для каждого блока памяти команду обращения, а для ЦКП команду коммутации, в которой каждой шине чтения указан источник информации (один из блоков памяти), а каждой шине записи — потребитель.
Емкость памяти и разрядность шин определяются комплектацией ЭВМ М-13. Наращивание общей емкости памяти осуществляется “слайсами” за счет увеличения емкости и формата блоков памяти и соответственного увеличения разрядности информационных шин.
В максимальной комплектации емкость каждого блока ОПГ составляет 128 Кбайт (2Кх64 байта), емкость блока ППГ 256 Кбайт (4Кх64 байта) и емкость ОПП 32 Мбайт (512Кхб4 байта). Общая емкость центрального ядра внутренней памяти при этом равна 34 Мбайт.
В настоящее время начато производство модернизированного устройства ОПГ с увеличенной в восемь раз емкостью памяти: каждый блок модернизированного устройства в максимальной комплектации имеет емкость 1 Мбайт (16Кх64 байта), и общая емкость центрального ядра внутренней памяти при этом превышает 40 Мбайт.
Цикл обращения к устройствам ОПГ и ППГ составляет три машинных такта, но за счет конвейерной организации этих устройств при работе в режиме непрерывного обращения эффективный цикл равен одному машинному такту (300 нс). Цикл обращения к устройству ОПП равен шести машинным тактам (1,8 мкс).
Запоминающие устройства главной памяти обеспечивают обращение с точностью до 1 байта (устройство ОПГ — запись и чтение, устройство ППГ — чтение). Устройство большой памяти ОПП обеспечивает запись с точностью до 1 байта, чтение в ОПП осуществляется полной строкой[1].
При чтении в команде обращения к устройствам ОПГ и ППГ указываются два адреса строки — основной и дополнительный, а также номер первого байта, считываемого по основному адресу. Результатом исполнения такой команды является выдача информации, прочитанной по основному адресу от начального до последнего байта в строке и по дополнительному адресу, начиная с нулевого байта до байта, предшествующего заданному в команде.
При записи в ОПГ или ОПП команда обращения содержит основной и дополнительный адреса и номера двух байтов — начального и конечного, подлежащих записи. В результате исполнения команды производится запись информации по основному адресу от начального до конечного байта включительно. При наличии так называемого “перегиба”, т. е. когда номер конечного байта меньше начального, по основному адресу производится запись до последнего байта в строке, а по дополнительному — записываются байты, начиная с нулевого до конечного, указанного в команде.
Узлы управления блоков памяти обеспечивают реализацию описанных функций.
Устройство ОПГ построено на микросхемах статического ЗУПВ n МОП типа 132РУ4 A с организацией 1Кх1. В блоках модернизированного устройства ОПГ использованы микросхемы ЗУПВ n МОП 132РУ6А с организацией 16Кх1.
Устройство ППГ реализовано на магнитных запоминающих элементах типа микробиакс. Более технологичное модернизированное устройство постоянной памяти М-13 разработано на микросхемах ЗУПВ КМОП типа 537РУ14А с аварийным электропитанием от гальванических элементов и полностью взаимозаменяемо с устройством ППГ на микробиаксах.
В устройстве ОПП применены микросхемы динамического ЗУПВ типа 565РУ3 с организацией 16Кх1.
Конструктивно блоки ОПГ и узлы ЦКП объединены в общем шкафу, для устройств ППГ и ОПП использованы отдельные шкафы. Один шкаф ОПГ содержит два блока малой комплектации и часть ЦКИ, обеспечивающую коммутацию четырех байтов всех шин.
Примечание
1. Длина строки зависит от комплектации ЭВМ М-13. В малой комплектации она составляет 16 байт, в средней 32 байта, в максимальной комплектации М-13 длина строки составляет 64 байта.
Статьи об ЭВМ М-13
Сборник “Вопросы радиоэлектроники”, серия “Электронная вычислительная техника”, выпуск 10, 1990 г.
Перепечатывается с разрешения авторов.
Статья помещена в музей 21.02.2007 г.
