ЖУРНАЛ СТА 3/2015

О СНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ М-13 К концу 1977 года уже стало ясно, что идея многопроцессорных векторных вычислительных машин стала реаль- ностью, а машиныМ-10 подтвердили её широкие возможности. Работая над проектом вычислительной машины но- вого, четвёртого поколения, М.А. Кар- цев опирался на опыт создания ЭВМ М-10 и вычислительных комплексов на её основе. Этот опыт показывал, что структура новой машины должна быть более гибкой в организации вычисли- тельных систем и в части комплексиро- вания, и в части производительности, и в части сопряжения с источниками об- рабатываемой информации. Такую за- дачу поставил перед собой М.А. Кар- цев, приступая к теоретической прора- ботке вопросов построения серии про- граммно-совместимых многопроцес- сорных вычислительных систем М-13. К этим работам он привлёк ведущих специалистов НИИВК – учёных, инже- неров, конструкторов, программистов. В результате были выработаны основ- ные принципы решения поставленной задачи. Основные принципы создания специа- лизированной многопроцессорной век- торной ЭВМ М-13 состояли в следую- щем: ● использование однотактной син- хронной базовой операции (наиболее часто встречающаяся в основной ре- шаемой задаче операция, поддержи- ваемая на аппаратном уровне в ариф- метическом процессоре ЭВМ); ● аппаратная поддержка параллельно- го выполнения всех операций управ- ления (управление потоком команд, индексирование и бронирование ад- ресов обращения к памяти, операция над индексными и базовыми реги- страми, поиск соответствующих ма- тематических и физических адресов, управление ресурсами); ● потактное синхронное централизо- ванное управление (либо за счёт «ши- рокой» команды, либо за счёт опере- жающего просмотра группы последо- вательных команд); ● векторизация структуры. Векторизация структуры состоит в за- мене арифметического процессора на линию многоформатных арифметиче- ских процессоров и в замене обычной памяти на память широкоформатную. При этом многосвязный интерфейс внутренней памяти также становится широкоформатным, вводятся операции над векторами под масками и операции над масками. С ТРУКТУРА ЭВМ М-13 Линия арифметических процессоров и центральное управление составляют центральную процессорную часть (ЦПЧ) ЭВМ М-13. Специализированная про- цессорная часть ЭВММ-13 – процессор обработки функций (ПОФ) – состоит из линии специальных арифметических процессоров, выполняющих каждый за один такт базовую операцию сигналь- ной обработки – произведение двух комплексных чисел, при этом эквива- лентное быстродействие линии таких специализированных комплексных процессоров будет на порядок превы- шать быстродействие линии обычных арифметических процессоров. Следующая часть ЭВММ-13 – подси- стема ввода-вывода (ПВВ) – содержит мультиплексный канал, интерфейсы связи и сопрягающие процессоры, ко- торые обеспечивают микропрограмм- ное формирование широкого диапазо- на интерфейсов для абонентов реально- го времени и формирование вектора входной информации с форматом, со- ответствующим формату интерфейса внутренней памяти. Специальный скалярный процес- сор – центральный управляющий про- цессор (ЦУП) – выполняет функции центрального управления в ЭВММ-13. На рис. 2 с помощью пунктирных ли- ний показаны управляющие интер- фейсы, связывающие ЦУП с другими подсистемами М-13. А с помощью сплошных линий показаны широко- форматные информационные интер- фейсы, связывающие главную внутрен- нюю память (ГВП) с остальными подси- стемами. Проект ЭВМ М-13 предусматривал три базовые модели: М-13/10 (малая модель), М-13/20 (средняя модель), М13/30 (большая модель), а также ряд их модификаций, различающихся ком- плектностью устройств памяти, допол- нительных внешних устройств и др. Си- стемы и устройства М-13 создавались на единой элементной, конструктивной и технологической базе, объединялись общими структурными решениями и относились к четвёртому поколению вычислительных средств. Все модели строились по модульному принципу, используя одну и ту же номенклатуру элементов, ячеек и блоков. Переход от малой модели к средней и большой вёл- ся путём увеличения количества кон- структивно самостоятельных единиц устройств (модулей). Программная совместимость систем М-13 обуславливалась единым для всех моделей (исполнений) машинным язы- ком и единым математическим обес- печением, поддерживающим режим ра- боты в реальном масштабе времени и диалоговый режим разделения времени с предоставлением мониторов для соз- дания, трансляции и отладки программ на машинно-ориентированных (АВТО- КОДМ-13), проблемно-ориентирован- ных (АЛГОЛ-60, ФОРТРАН, КОБОЛ) и универсальных (АЛГОЛ-68) языках. В части элементной, конструктивной и технологической базы в системе М-13 использовались наиболее прогрессив- ные технические решения, но при этом ориентированные исключительно на уровень, достигнутый отечественной промышленностью в 1978 году. В логи- ческих узлах М-13 использовались мик- росхемы типа ТТЛ серий 133, 130, 530, а для запоминающих устройств – микро- схемы полупроводниковой памяти ши- рокого применения. В 1980 году НИИВК была поручена разработка вычислительного комплек- са с использованием ЭВМ М-13. Глав- ным конструктором был утверждён М.А. Карцев. Был определён и состав заместителей главного конструктора: Ю.В. Рогачёв, Л.Я. Миллер, А.Ю. Кара- сик, Л.В. Иванов, Р.П. Шидловский, А.А. Крупский, Е.И. Цибуль. С ОСТАВ ЭВМ М-13 В состав ЭВМ М-13 вошли следую- щие устройства: Векторное арифметико-логическое устройство (АЛУ). В зависимости от комплектации в состав М-13 могли вхо- дить 1, 2 или 4 шкафа АЛУ. Один шкаф РАЗ РА БОТ КИ / НАУ ЧНЫЕ ИССЛ Е ДОВ АНИЯ 63 СТА 3/2015 www.cta.ru Условные обозначения: ЦУП – центральный управляющий процессор; ЦПЧ – центральная процессорная часть; ПОФ – процессор обработки функций; ПВВ – подсистема ввода- вывода; ГВП – главная внутренняя память. Рис. 2. Структура ЭВМ М-13 ЦУП ГВП ЦПЧ ПОФ ПВВ