Набор электронных модулей «Азов»

На основе группы унифицированных блоков «Азов I» были созданы и производились серийно с 1969 по 1980 гг. электронные модули «Азов», которые обеспечили построение цифровых вычислительных систем (ВС), работающих с требуемыми достоверностью выдаваемых данных, надежностью, быстродействием и объемами памяти.

Подводное судно "Тайфун"

Электронные модули являются конструктивно законченными приборами со своими источниками питания (вторичные источники питания), средствами контроля и индикации работы, которые обеспечивают автономную наладку и профилактические проверки.

Набор электронных модулей состоит из функционального модуля — прибора 162, управляющего работой модулями памяти и производящего вычисления и обмен данными; модуля оперативного запоминающего устройства с объемом 4096 чисел — прибора 182, модуля долговременного запоминающего устройства объемом 32 768 чисел — прибора 183 и коммутационных ящиков с индикацией — прибора ЯКМ-И.

При работе модулей используется приточно-вытяжная вентиляция с температурой воздуха 20-25°С. Потребление воздуха для модулей от 450 до 600 м3/ч.

Подводное судно 6675ДР-Д9Р

Допустимые условия эксплуатации электронных модулей-приборов:

  • вибрация в диапазоне частот от 5 до 60 Гц при ускорении 1,5 g;
  • относительная влажность воздуха 95-98% и температура 40°С;
  • диапазон температур от 0 до 40°С;
  • нахождение в нерабочем состоянии при температуре -50-60°С и последующей выдержке в нормальных условиях;
  • при наличии брызг.

Размеры приборов допускают их установку через люк диаметром до 596 мм.

На основе модулей «Азов» было создано значительное количество ВС, которые составляли основу ряда функциональных систем надводных кораблей и подводных лодок. На крейсерских атомных надводных судах «Мурена», «Мурена-M» и «Кальмар» были установлены построенные на модулях «Азов» функциональные системы:

Подводное судно 667БДРМ-Д9РМ

  • для стратегических ракет комплексов Д-9 (рис. 4) и Д-9Р (рис. 2) — «Альфа 3», «Диана» и «Атолл»;
  • для боевого информационного управления ПЛ и стрельбой торпедами — «Алмаз».
  • Надводные корабли имели системы на модулях «Азов»: для гидрографических работ, для управления оружием, для обмена информацией, для посадки самолетов и вертолетов, для управления антеннами корабельных измерительных комплексов и др.

    На модулях «Азов» было построено более 20 различных функциональных систем для военно-морского флота.

    Набор модулей «Азов» обеспечивает повышенную надежность ВС, выявление однократных ошибок и большинства многократных.

    Модули «Азов» позволяли строить вычислительные системы со следующими характеристиками:

    Подводное судно 667Б-Д9

    • Максимальный объем памяти — 65 536 чисел
    • Объем оперативной памяти, чисел
      • минимальный — 4096
      • максимальный — 20 480
        
    • Объем долговременной памяти, чисел
      • максимальный — 61 440
      • минимальный — 32 776
        
    • Быстродействие, тыс. операций в секунду (используется одно ЗУ)
      • минимальное — 60
      • при двух модулях ЗУ — 120
      • при трех и более модулях ЗУ — 200
      • при двух функциональных модулях и более 5-6 модулей ЗУ с общей организацией памяти — 400
        
    Принципы построения набора электронных модулей для создания ВС

    При создании набора электронных модулей необходимо, чтобы схема построения каждого модуля предусматривала или их прямое подключение друг к другу, или через коммутационные ящики как для увеличения быстродействия и объемов памяти, так и для резервирования, обеспечивающего требуемую надежность работы вычислительной системы.

    Для достижения необходимой достоверности информации в каждом модуле применяется аппаратурный метод контроля выполнения операций по модулю «3». В вычислительной системе предусмотрены и программные методы контроля, которые выявляют характер неправильных данных: определяют сбой или неисправность и место неисправности, а при резервировании выдают сигнал на переключение. Такое построение модулей позволяет с увеличением их числа в вычислительной системе наращивать ее ресурсы и обеспечивать формирование системы контроля и схем обмена информацией.

    Основные принципы совместной работы модулей заключаются в следующем. Весь процесс исполнения каждой команды в ВС разбивается на ряд этапов, каждый из которых поручается отдельным независимым устройствам ФМ и модулям ЗУ. Эти устройства могут работать друг с другом независимо и параллельно (одновременно). Таким образом, в ВС одновременно в различных устройствах и модулях ЗУ могут происходить отдельные этапы четырех команд, что повышает производительность вычислительной системы.

    Подобная организация процесса выполнения команды получила наименование «конвейер». В том момент, когда в одном из устройств выполняется операция, второе устройство выбирает число для второй операции; третье устройство подготавливает третью команду, а четвертое устройство выбирает очередную команду из памяти.

    Максимальная производительность ВС достигается в том случае, когда каждое устройство, выполняющее отдельный этап команды, работает без простоев.

    В системе модулей «Азов» предусмотрено четыре независимых устройства: три из них находятся в функциональном модуле — приборе 162 и по одному в приборах ЗУ 182 и 183. Это обеспечивает одновременную обработку четырех команд (рис. 6).

    Внешний вид приборов ЗУ 182 и 183

    Обмен информацией между устройствами и модулями производится по параллельной кодовой магистрали (КМ), которой управляет специальное устройство управления кодовой магистралью (УУКМ). Аппаратура КМ и ее управление распределены по всем модулям «Азов». На блок-схеме они выделены в отдельный блок для удобства пояснения работы.

    Каждое устройство начинает свою работу только тогда, когда ему будет передана вся необходимая информация для выполнения его функций. Эта информация включает: код операции или режим действия устройства, данные для обработки и адрес, по которому результат операции будет передан в другое устройство для дальнейшей обработки. При поступлении всей информации устройство местного управления устанавливает признак готовности устройства и начинает операцию, по окончании операции информация передается по указанному адресу либо остается в устройстве. Если устройство, которому адресуется информация, еще не закончило обработку предыдущей информации, то передачи не происходит до тех пор, пока адресат не освободится или информация не будет передана в буферный регистр. Работа каждого устройства считается оконченной только после передачи информации.

    Для нормального функционирования двух «соседних» устройств каждое из них имеет два признака: признак готовности уже упоминался, а другой — признак занятости. Наличие единицы указывает на занятость устройства и невозможность приема новой порции информации. Этот признак остается до тех пор, пока операция не будет выполнена полностью. Если признак занятости — нуль, то устройство готово к обработке очередной порции информации.

    «Признак готовности» может сниматься, если необходимо прервать операцию из-за недостаточности каких-либо данных, и снова устанавливаться с их приходом.

    Блок-схема вычислительных систем без резервирования в минимальной (слева) и расширенной комплектации

    Набор модулей «Азов» позволяет построить различные по объему памяти, производительности и надежности ВС. На рис. 7 приведена блок-схема вычислительных систем без резервирования: одна в минимальной комплектации (а), другая — в расширенной (б). Общее число модулей ЗУ может изменяться от 1 до 6: модулей ДЗУ (183 прибор) — от 1 до 2, ОЗУ (182 прибор) — от 1 до 5. Общий объем памяти при этом не должен превышать 65 536 слов. Все передачи между модулями производятся по общей кодовой магистрали.

    На рис. 8 приведена одна из возможных блок-схем ВС, в которой резервирование выполняется на трех уровнях:

  • на уровне модулей;
  • на уровне групп, состоящих из двух модулей;
  • на уровне линеек, каждая из которых состоит из набора модулей и может независимо и одновременно выполнять разные программы.
  • Блок-схема ВС с тремя уровнями резервирования

    Кратность резервирования по всем уровням равна двум. Эта блок-схема была использована для построения трех систем. На первом уровне (уровень модулей) резервирование производится для модуля 162 и устройства управления резервом (УУР).

    Резервирование на уровне групп приборов выполнено для модулей ЗУ. Два модуля 183 объединены в пару и два модуля 182 тоже объединены в пару. Если в паре выходит из строя один из модулей, то производится замена на резервную пару.

    При резервировании на уровне линеек организуются два независимых вычислительных контура: линейки в составе двух модулей 183, двух моделей 182, модуля ЯКМ-И, модуля 162 и УУР. Эти линейки могут между собой обмениваться информацией и представлять двухмашинную вычислительную систему без резерва.

    Построение различных ВС требуемой надежности осуществляется путем использования необходимой кратности резервирования модулей, связь между которыми обеспечивается специально разработанными ЯКМ и УУР. Резервирование с заменой неисправных модулей на исправные производится автоматически в реальном масштабе времени, без нарушения вырабатываемых данных. В резерве модули ОЗУ — приборы 182 находятся в рабочем состоянии и в них ведется параллельно с основными модулями ОЗУ запись данных. При выходе из строя основного модуля ОЗУ всегда имеется резервный модуль с полной оперативной информацией.

    Форма представления чисел

    Числа, используемые в модулях «Азов», имеют 28 разрядов. Из них 24 разряда — мантисса, 2 — знак и 2 — контрольных. Числа представлены 26-ю разрядами в обратном модифицированном коде. Предусмотрена возможность размещения в одной ячейке двух чисел: одного с мантиссой 14 разрядов, двумя разрядами знака и двумя контрольными; и другого числа — с мантиссой 8 разрядов и двумя разрядами знака, а также записи в ячейке памяти информации основных регистров и счетчиков. Расположение информации в ячейке памяти приведены на рис. 9.

    Расположение чисел в ячейке памяти

    Структура команд

    Для эффективного проведения вычислений система команд имеет три различных формата. Все форматы команд размещаются в одной ячейке (рис. 10).

    Структура команд

    Команды первого формата содержат следующую информацию: 1 кр., 2 кр. — контрольные разряды, 1 р. — 16 р. — адрес числа; 17 р. — признак переадресации; 18р., 19 р. — разряды признаков; 20 р. — 25 р. — код операции и 26 р. — признак характера обращения.

    Рассмотрим подробнее влияние некоторых разрядов на организацию выполнения команды. Разряды признаков (18 р. и 19 р. ) в зависимости от кодов фиксируют: при коде 00 — выполнение операций с полноразрядными числами; при коде 01 — выполнение операции с полноразрядным числом, находящимся в СМ, и с разрядами 17 р. — 26 р.; при коде 11 — операции с полноразрядным числом в СМ и с разрядами 1 р. — 16 р.; при коде 11 — выполнение двухадресных операций. При двухадресных операциях один адрес находится в адресной части команды, другой — в счетчике адреса устройства команд (адрес магазинной памяти). Операции выполняются над полноразрядными числами.

    В коде операции 25-й разряд указывает, что при 1 операция выполняется в АУ; при 0 — в УК. При значении признака характера обращения (26-й р.) 0 число выбирается из основной памяти или записывается по адресу, указанному в команде. При значении 1 число выбирается или записывается в магазинную память.

    Форматы 2 и 3 команд выполняются в основном в УК.

    Второй формат — основной для операций, выполняемых в УК. В команде содержится следующая информация: 1 кр., 2 кр. — контрольные разряды; 1 р. — 16 р. — адрес числа, либо само число; 17 р. — признак переадресации; 18 р. — 25 р. — код операции; 26 р. — признак характера обращения.

    Третий формат команды используется для управления и контроля. Все команды выполняются в УК и содержат следующую информацию: 1 кр., 2 кр. — контрольные разряды; коды операции 1 р. — 19 р. и 18 р. — 25 р.; разряды 26 р. и 17 р. — всегда «нули». Разряды 20 р. — 25 р. в коде команды являются признаком формата и кодируются двоичным кодом, который не меняется в пределах целой группы управления (например, группа операций «Отказ»). Коды операций внутри группы отличаются только в 1-19 разрядах. Кодирование в этих разрядах производится унитарным кодом (1 записывается только в одном из 1-19 разрядов, в остальных — 0). Если необходимо выполнить несколько операций управления, входящих в одну группу, то в разрядах 20-25 указывается код группы, а в разрядах 1-16, 18, 19, 26 и в разрядах, которые соответствуют данным операциям, ставится 1. В этом случае можно использовать только одну команду.

    Состав команд

    Перечень команд ВС включает 115 типов команд и состоит из следующих групп:

  • арифметические команды;
  • логические команды;
  • команды передачи информации;
  • команды передачи управления;
  • команды переадресации;
  • команды ввода и вывода информации;
  • команды программного управления и контроля;
  • команды организации управления вычислительной системой;
  • циклические команды.
  • При формировании типов команд серьезное внимание обращалось на минимизацию числа команд в программах задач, предполагаемых к решению в ВС, построенных на модулях «Азов».

    В таблице приведен перечень команд с их обозначениями и видами применяемых форматов.

    КомандыОбозначениеФормат1. Арифметические командыСложение алгебраическоеСл1Сложение алгебраическое форсированноеСлф1Сложение с блокировкой переполненияСлБ1Сложение циклических величинСлЦВ1Прибавление 1 к содержимому ячейкиСл11Вычитание алгебраическоеВч1Вычитание обратноеОВч1Вычитание обратное форсированноеОВчФ1Вычитание с блокировкой переполненияВчБ1Вычитание циклических величинВчЦВ1Вычитание модулейВчМ1УмножениеУм1Умножение на знакУм sign1Умножение с накоплениемУмН1ДелениеДл1Образование модуля разностиОМР12. Логические командыЛогическое сложениеСлЛ1Логическое сложение форсированноеСлЛФ1Логическое умножениеУмЛ1Логическое умножение форсированноеУмЛФ1СравнениеСр1НормализацияНм1Сдвиг по коду модифицированныйСдв12Сдвиг по коду немодифицированныйСдвЗ2Сдвиг по коду циклическийЦСдвК2Сдвиг по адресу модифицированныйСдв22Сдвиг по адресу немодифицированныйСдв42Сдвиг по адресу циклическийЦСдв42Сдвиг с контрольными разрядамиСдв52Нахождение меньшегоНМ1Нахождение большегоНБ13. Команды передачи информацииПередача числа из ЗУ в СМПЧ1Запись числа из СМ в ЗУ341Передача числа из ЗУ в Р2АУПЧР21Запись числа из Р2АУ в ЗУЗЧР21Передача числа из ЗУ в СМ с модификацией адреса по СчЦПМСчЦ1Запись числа из СМ в ЗУ с модификацией адреса по СчЦЗМСчЦ Передача числа из ЗУ в СМ с формированием контрольных кодовПЧ11Гашение числа в ячейке ОЗУГЧ2Одновременная запись в ЗУ из РП и СчЦ032Запись показаний РНФМ в ЗУЗРНФМ2Запись показаний РНЗУ в СМПРИЗУ2Запись показаний СчА в ЗУЗСчА2Передача показаний АРЗУ в СМПАРЗУ2Передача показаний ЧРЗУ в СМПЧРЗУ2Передача показаний в РП по кодуПРПК2Передача показаний в СчЦ по кодуПСчЦК2Одновременная передача в РП и СчЦ по кодуПРПСчЦ2Передача в РП по адресуПРПА2Запись содержимого РО и УО в ОЗУЗРО2Запись содержимого СчТА, СчКЗЗСчТА2Запись номера канала из УО в ОЗУЗНК2Запись счетчика ДИ из УО в ЗУЗСчДИ24. Команды передачи управленияБезусловный переход по адресу с запоминанием возвратаБП12Безусловный переход по адресуБП22Безусловный переход по кодуБПЗ2Условный переход по адресу при = 1УП12Условный переход по адресу при = 0УП22Условный переход по адресу при = 1УПЗ2Условный переход по адресу при = 0УП42Программное прерывание 1Пр12Программное прерывание 2Пр22Программное прерывание 3ПрЗ2Программное прерывание 4Пр42Возврат 1В12Возврат 2В22Возврат 3ВЗ2Возврат 4В42Условный переход по ключуУПК25. Команды переадресацииПроверка конца цикла по СчЦ с УП и добавлением 1 к СчЦПКЦ12Проверка конца цикла по СчЦ с УП и добавлением 1 к СчЦ и РППКЦ22Проверка конца цикла по РП с УП и одновременным добавлением 1 к РП и СчЦПКЦЗ2Проверка конца цикла по РП с УП и одновременным добавлением 1 к РППКЦ426. Команды организации ввода и вывода информацииПуск опроса каналовПОК3Программное прерывание обменаППО37. Команды программного управления и контроляБлокировка обменаБО3Разблокировка обменаРБО3Тест 1Т13Блокировка контроляБК3Разблокировка контроляРБК3Установка «0" аппаратурного счетчика сбоев"СГСЧСб3Установка «0" регистра неисправностей"0"ПН3Отказ функционального модуля (162)ОткФМ3ПропускП3Сравнение с переходом к прерываниюСрПП3ОстановОст3Тест 2Т23Добавление 1 в СчАДСчА3Вычитание 1 из СчАВчСчА3Отключение корректораОК3Отказ ЗУ 1ОткЗУ13Отказ ЗУ 2ОткЗУ23Отказ ЗУ 3ОткЗУЗ3Отказ ЗУ 4ОткЗУ43Отказ ЗУ 5ОткЗУб3Отказ ЗУ 6ОткЗУб3Отказ канала 1ОткК13Отказ канала 2ОткК23Отказ канала 3ОткКЗ3Отказ канала 4ОткК43Отказ канала 5ОткК53Отказ канала 6ОткКб3Отказ канала 7ОткКУ3Отказ канала 8-12ОткКЗ- 123Останов УО по неисправностиОстУО38. Команды организации управления ВСОперация управления вычислительных комплексовОУВ3Запись состояния управляющих триггеров системы в ЗУЗТ19. Циклические командыЦиклический режимЦР1СтробированиеСтр1Поиск числа переборомпчп1Поиск числа делением пополамПЧДл1

    Рассмотрим некоторые особенности выполнения отдельных команд.

    Для увеличения логических возможностей при организации вычислений и экономии числа команд в модуле 182 особо выделен массив в 64 ячейки (с 64 по 127), который используется в качестве магазинной памяти для запоминания промежуточных вычислений и показаний основных регистров при прерывании программы. Обращение к ячейкам магазинной памяти производится по адресу, вырабатываемому устройством команд, по признаку, указанному в команде. Предусматривается и обычный способ обращений к этим ячейкам памяти.

    Для автоматической выборки адреса магазинной памяти в модуле 162 введен специальный реверсивный счетчик адреса (СчА). В исходном положении на СчА установлен адрес первой ячейки магазинной памяти. Если команда предусматривает запись в магазинную память, то в процессе ее выполнения число, предназначенное для записи, отсылается в ячейку, адрес которой находится на СчА, а в СчА добавляется 1. Таким образом, к моменту очередной записи в СчА стоит адрес следующей ячейки магазинной памяти, т. е. адрес свободной ячейки. Если команда предусматривает считывание из магазинной памяти, то из СчА вычитается 1, а затем производится считывание числа.

    При записи промежуточных результатов вычислений в магазинную память команды используются как двухадресные, что сокращает их число. В схеме предусмотрен механизм защиты магазинной памяти от переполнений.

    При обработке массивов информации существенное сокращение числа команд достигается применением группы циклических команд. Для осуществления этих команд необходима постановка в программе одной за другой двух команд. Первая — всегда команда «циклический режим», а следом — любая из команд этой группы для выполняемого режима: «поиск числа перебором», или «стробирование», или «поиск числа делением пополам».

    По первой команде ЦР в РП и СЧЦ заносятся показания из ячейки, адрес которой указан в адресной части команды. В РП заносится или шаг, с которым будут выбираться числа (циклический режим), или начальный адрес массива чисел минус 1 (в команде ПЧД1 — начальный адрес), а в Счц — количество чисел в массиве в виде «512-n», где n — количество чисел.

    Для команды ЦР следующая команда может быть любая арифметическая, которая будет выполняться в цикле столько раз, сколько указано в СчС. Числа при этом будут выбираться с шагом, указанным в РП.

    С помощью этой команды можно организовать ряд типовых режимов, например:

    • «Обнуление ЗУ» — повторением команды «Запись числа из См в ЗУ» при «0» См;
    • «Групповое циклическое сложение» — повторением команды «Сложение с блокировкой переполнения»;
    • «Групповое сложение» — повторением операции «Сложение».

    Для команды «Поиск числа перебором» следующей командой может быть арифметическая, в результате выполнения которой в См остается число, необходимое для следующего выполнения этой же операции, и выработанный правильный признак «со». Может также быть команда «Сравнение», с помощью которой выполняется поиск в массив числа заданной величины, и команда «Нахождение меньшего», с помощью которой находится число, меньшеее, чем число в См. 

    Выполнение других команд этой группы производится аналогично рассматриваемым.

    В модуле 162 предусматривается большой набор команд для программного управления и контроля (ЗУ). Особенностью этих команд является их прямая связь со структурой вычислительной системы. Поэтому их использование определяется наличием соответствующих модулей и каналов обмена в ВС.

    Система контроля ВС

    Для обеспечения высокой достоверности выдаваемой информации набор модулей «Азов» охвачен сквозной системой программно-аппаратурного контроля. Блок-схема системы контроля приведена на рис. 11.

    Блок-схема системы контроля

    Система программно-аппаратурного контроля выполняет:

    • обнаружение всех одиночных ошибок;
    • анализ каждого вида ошибок для выделения случайных;
    • исправление случайных ошибок повторением участка программы;
    • обнаружение места неисправности с точностью до узла машины.

    Используются следующие виды аппаратурного контроля:

    • контроль внешних устройств;
    • контроль по модулю 3;
    • контроль приема и обработки по меткам времени;
    • контроль адресных цепей ЗУ;
    • контроль выполнения программы анализа неисправностей и ряда цепей управления.

    Сигналы неисправности объединяются и поступают в систему прерывания и в схему контроля выполнения программы анализа сбоев.

    Сигналы неисправности появляются при возникновении случайной ошибки или неисправности схемы какого-либо модуля. При появлении сигнала неисправности основная программа прерывается и включается программа анализа. Эта программа организует повторение участка, где появился сигнал неисправности, используя контрольные метки. В ячейке контрольной метки записывается адрес первой команды участка программы, который необходимо повторить. Контрольные метки в программе расставляются программистом. В случае появления сигнала неисправности на участке программы между двумя контрольными метками программа анализа осуществляет возврат к ближайшей метке и повторение участка основной программы.

    Возникшая неисправность может иметь два последствия:

    • программа анализа включилась и может выполняться;
    • программа анализа не может выполняться.

    В первом случае программа анализа повторяет выполнение участка программы и анализирует характер неисправности. Если неисправность не появляется, то считается, что ошибка случайная, т. е. произошел сбой. Тогда фиксируется место неисправности и продолжается действие основной программы. При систематическом появлении неисправности выдается команда «Отказ» для неисправного модуля ВС в управление резервированием, которое производит его замену, или выдается команда «Останов».

    Во втором случае, если программа анализа включиться не может, срабатывает схема контроля выполнения программы анализа, которая выдает сигнал «Отказ ФМ».

    Подобная структура системы контроля совмещает работу аппаратурного и программного контроля, существенно уменьшает аппаратуру контроля, имеет незначительные затраты времени и обеспечивает высокую достоверность данных.

    Кратко охарактеризуем приведенные виды аппаратурного контроля.

    Контроль внешних устройств (ВУ) предусматривает возможность приема сигналов в устройство обмена от ВУ о неисправности. Сигнал «Неисправность ВУ» может приниматься от каждого канала УО. Этот сигнал поступает в систему прерывания и вызывает переход к программе анализа. Программа анализа по показанию регистра неисправности 162 модуля и основных регистров УО может определить, по какому каналу и на каком слове произошла ошибка. Если у внешних устройств имеется регистр неисправности, программа может его записать в ЗУ машины для анализа и принятия решения.

    Для контроля ВУ может быть применен также и тестовый контроль. Если система контроля ВУ обнаруживает неисправность внешнего устройства, то программа анализа выдает сигнал «Отказ», который через устройство управления резервом отключает неисправное внешнее устройство и включается резервное или принимается решение об останове.

    Контроль по модулю 3 является основой всего аппаратурного контроля. Он обеспечивает при минимальных затратах оборудования контроль за выполнением арифметических и логических операций, работой счетчиков и передающих цепей. В наборе модулей «Азов» выполнение всех арифметических операций, работа всех счетчиков и все основные передачи между модулями и устройствами контролируются по модулю 3. Для этого все регистры, счетчики и ячейки ЗУ имеют дополнительно по два контрольных разряда, в которых записывается инвертированный остаток от деления на 3 показания соответствующего регистра, счетчика и ячейки памяти. В контрольных разрядах разрешается при комбинации кодов для записи остатка 10 — для записи остатка, равного 1; 01 — для записи остатка, равного 2; 11 — для записи остатка, равного 0; 00 — неразрешенная комбинация кодов.

    Определение остатка от деления на модуль 3 производится на контрольном устройстве, представляющем сумматор параллельного типа, который подключен к каналам кодовой магистрали. Сигнал неисправности вырабатывается в том случае, если выделенный с контрольного устройства остаток для значащих разрядов не совпадает с показанием контрольных разрядов и если в контрольных разрядах появляется комбинация 00.

    Контрольное устройство работает параллельно с другими устройствами модуля и практически не влияет на его временные характеристики.

    Контрольное устройство, установленное в модулях 182-1 и 183, выполняет дополнительную функцию, связанную с объединением контроля работы адресных и разрядных схем. Для контроля неисправностей, приводящих к обращению по ложному адресу, используется суммирование контрольных разрядов по модулю 3 кода адреса и контрольные разряды по модулю 3 кода числа. Полученная сумма контрольных разрядов адреса и числа записывается в контрольные разряды числа. Этот способ решает одну из сложных задач контроля соответствия считанного числа и его адреса.

    Контроль по меткам времени. При возникновении неисправности или сбое в цепях управления кодовой магистралью, в цепях, связанных с организацией работы модулей, при остановке или зацикливании УО происходит остановка работы ВС. Для запуска программы контроля в этом случае используются метки времени, принимаемые по одному из каналов УО. Интервал между метками от какого-либо независимого источника выбирается так, чтобы при правильном действии программы в машине очередная метка времени обязательно приходила до начала выполнения следующей операции или начала следующего цикла. Если в момент появления очередной метки времени окажется, что предыдущая метка еще не принята, то появляется сигнал неисправности и происходит автоматический переход к программе анализа.

    Контроль адресных цепей ЗУ определяет неисправности в работе дешифраторов, которые приводят:

    • к отсутствию импульса тока в выбранной цепи координат блока памяти;
    • к наличию импульса тока в нескольких цепях координат блока памяти для модуля 182-1;
    • к наличию импульса тока в цепи координаты блока памяти, не соответствующей коду адреса (обращение по ложному адресу) для модулей 182-1 и 183.

    Первые две неисправности определяются применением специальных контрольных схем, которые вырабатывают сигналы неисправности при нарушении определенных соотношений.

    Выявление неисправности при обращении по ложному адресу (третья неисправность) является сложной задачей, так как она может произойти из-за отказов в регистре адреса или в дешифраторе адреса. Эта неисправность определяется для приборов ЗУ с использованием модуля 3.

    Контроль выполнения программы анализа неисправностей. После обнаружения неисправности цепями контроля система прерывания включает программу анализа. Если неисправность была случайной (сбой), то программа анализа повторяет участок основной программы и вычисление задачи продолжается. Если программа анализа не выполняется в результате неисправности аппаратуры, то нужно установить этот факт и выдать сигнал отказа. Для этой цели в модуле 182 имеется аппаратурный счетчик сбоев (СчСб). Когда система прерывания включает программу анализа сбоев, то специальным сигналом устанавливается СчСб в 0 и блокируется поступление сигналов неисправности на СчСб с других устройств. На СчСб начинают поступать метки времени, происходит переполнение СчСб и выдается сигнал отказа модуля 162.

    Рассмотрим принципы построения и работу каждого модуля «Азов».

    Прибор 162 является основным вычислительным и управляющим прибором набора модулей «Азов».

    Прибор 162 предназначен для осуществления всех операций, необходимых для выполнения программ решения задач, для обеспечения обмена информацией между модулями по кодовой магистрали параллельными кодами и проведения обмена с внешними устройствами по 12 независимым каналам связи. Из них 8 каналов для последовательного обмена (4 — на прием и 4 — на выдачу) и 4 канала для параллельного обмена информацией (2 — на прием и 2 — на выдачу). Прибор 162 занимает объем 0, 7 м3, весит 450 кг, потребляет 1 кВт энергии питается напряжением 220 В ЗФ 427 Гц. Для охлаждения подается 600 м3/ч воздуха температурой 20-25°С.

    В функциональный модуль (ФМ) входят три устройства и система его питания: первое — устройство команд; второе — арифметическое; третье — устройство обмена. Каждое устройство имеет свою схему управления (местное управление) и может работать параллельно и независимо от остальных устройств.

    Рассмотрим состав и функции, выполняемые каждым устройством (рис. 6).

    Устройство команд (УК) производит выборку очередной команды и ее предварительную расшифровку для модификации адреса и выполнения ряда команд управления, а также контроля, логических переходов и т. д. УК может независимо от других устройств обращаться к ЗУ за очередной командой или за числом для начала операции. УК состоит из:

    • регистра команд (РК) — для выбора очередной команды и при необходимости переадресации адресной части команды. Адресная часть РК выполнена в виде сумматора;
    • счетчика команд (СчК) — для выработки адреса очередной команды;
    • регистра переадресации (РП) — для хранения константы переадресации;
    • счетчика циклов (СчЦ) — для подсчета числа циклов при переадресации и при выполнении циклических операций;
    • счетчика адресов (СчА) — для выработки адреса магазинной памяти;
    • центрального управления, которое включает в себя
      • устройство выработки частоты;
      • устройство управления подготовкой операции;
      • регистра прерывания (Рпрер) — для установки вида внешнего прерывания программы;
    • регистра защиты (РЗщ) — для защиты от прерываний программы прерывания;
    • местного устройства управления, состоящего из датчика импульсов, который вырабатывает серии импульсов для микроопераций, и регистра операции, действующего совместно с датчиком импульсов;
    • местного пульта управления и контроля, используемого при профилактических проверках устройства.

    Арифметическое устройство (АУ) выполняет основные арифметические и логические операции. АУ имеет свое местное устройство управления и может производить три различные операции (без учета модификации) независимо и параллельно с другими устройствами.

    АУ состоит из:

    • сумматора (СМ), выполняющего суммирование кодов чисел;
    • регистра 1 для приема числа и хранения одного из слагаемых при операциях сложения или вычитания, множимого (при операции умножения) или делителя (при операции деления);
    • регистра 2 для хранения множителя при операции умножения и частного при операции деления;
    • буферного регистра (БР) для временного хранения кода операции и признаков местного управления;
    • датчика импульсов (ДИ), который вырабатывает серии импульсов микроопераций, и регистра операций, работающего совместно с ДИ;
    • счетчика сдвигов (СчСдв) для подсчета внутренних циклов в операциях сдвиг, умножение и деление. Операция умножение выполняется по схеме одновременного умножения на два разряда;
    • местного пульта управления и контроля, который используется при профилактических проверках устройства.

    Устройство обмена (УО) (рис. 12) организует ввод и вывод информации в машину по независимым каналам обмена. Независимые каналы могут работать как на частотах абонентов, так и на частоте УО. Устройство обмена имеет местное устройство управления с ДИ, что позволяет вводить в ЗУ и выводить из ЗУ информацию одновременно с выполнением основной программы.

    УО состоит из:

    • регистра обмена (РО), принимающего и выдающего информацию по 12 каналам связи;
    • счетчика с датчиками импульсов, вырабатывающего сигналы управления;
    • счетчика текущего адреса (СчТА), выполняющего хранение текущего адреса ЗУ;
    • счетчика конца зоны (СчКЗ), производящего подсчет количества слов массива обмена;
    • схемы приоритета, состоящей из:
      • регистра готовности программы (РГП), который указывает, по какому каналу программа готова выполнить обмен;
      • счетчика номера каналов (СчНК) для последовательной проверки готовности регистра РГП;
      • схемы опроса каналов, показывающей, по какому каналу внешнее устройство готово произвести обмен;
      • местного пульта управления и контроля, который используется при профилактических проверках устройства.

    Для уменьшения объема электронного оборудования устройств прибора 162 использовался оригинальный датчик импульсов. Он состоит из двух частей: дешифратора, преобразующего двоичный код в унитарный, и распределительной схемы, которая формировала сигналы управления схемами. В датчике применялся оригинальный импульсный дешифратор с избыточностью (на него получено авторское свидетельство), построенный на суммировании инверсных импульсных напряжений на трансформаторах. Дешифратор имел 128 выходных шин. Длительность суммируемых импульсов 0,1-0,2 мкс. Выходные сигналы имели ту же длительность.

    Мощность сигнала на выбранной шине дешифратора обеспечивала возможность его распределения через импульсные трансформаторы без использования усилителей.

    Устройство питания прибора 162 вырабатывает стабилизированные напряжения питания, осуществляет защиту логических блоков от перенапряжений и коротких замыканий, а также выполняет программное включение и выключение номиналов напряжения.

    Устройство вырабатывает следующие стабилизированные номиналы напряжений: -0,25 В; +1,5; -6,3; -7; -12,6 В и питается от сети напряжением 220 В, ЗФ, 427 Гц и 27 В постоянного напряжения.

    Прибор 182-1 (модуль оперативного запоминающего устройства, рис. 6) предназначен для временного хранения информации в виде 28-разрядных чисел. Объем ОЗУ составляет 4096 чисел, время обращения — 4 мкс. Прибор 182-1 занимает объем 0, 52 м3, весит 380 кг, потребляет 0, 8 кВт. Питается напряжением 220 В, ЗФ, 427 Гц. Для охлаждения подается 430 м3/ч воздуха с температурой 20-25°С.

    В состав модуля 182-1 входят:

    • местное устройство управления (МУУ), которое организует работу модуля и осуществляет его независимое и параллельное с другими модулями функционирование;
    • адресный регистр (АР) с блоком адресных дешифраторов для приема и хранения адреса ячейки с числом и дешифрации адреса;
    • числовой регистр (ЧР) — для приема и промежуточного хранения чисел;
    • куб ОЗУ — для хранения информации, в нем используются ферритовые кольца с прямоугольной петлей гистерезиса;
    • регистр неисправности (РН) — регистрирует признаки неисправности модуля;
    • корректор, использующий код Хемминга, — для контроля и исправления одиночной ошибки выбранного из куба числа и для контроля принимаемых данных;
    • местный пульт управления и контроля, используемый при профилактических проверках модуля;
    • устройство питания прибора 182-1, вырабатывающее стабилизированные напряжения и осуществляющее защиту блоков от перенапряжений и коротких замыканий, а также производящее программное включение и выключение номиналов питания. Устройство вырабатывает следующие стабилизированные номиналы напряжения: +0,25 В; +1,5; -1,5; -6,3; +3; -7,8; -12,6; -40; +12,6 В и питается от сети напряжением 220 В, ЗФ 427 Гц и 27 В постоянного напряжения.

    Прибор 183 (модуль долговременного запоминающего устройства, рис. 6) — предназначен для долговременного хранения информации (команд и констант), представленной в виде 28-разрядных чисел. Объем модуля-прибора 183 — 32 768 чисел. Время обращения 1,3 мкс. Запись числа осуществляется путем прошивки кассет ДЗУ, согласно правилам прошивки. Из ДЗУ производится только считывание информации.

    Прибор 183 занимает объем 0, 52 м3, весит 400 кг, потребляет 0, 7 кВт. Питается напряжением 220 В, ЗФ, 427 Гц. Для охлаждения подается 400 м3/ч воздуха с температурой 20-25°С.

    В состав модуля 183 входят:

    • местное устройство управления (МУУ) прибора, которое вырабатывает все необходимые сигналы для работы модуля и обеспечивает его независимое и параллельное с другими модулями функционирование;
    • адресный регистр с блоком адресных дешифраторов — для временного хранения кода адреса и его дешифрации;
    • числовой регистр — для временного хранения числа;
    • блок кассет накопителя, в которых хранится информация; в каждой кассете записывается 512 чисел;
    • регистр неисправности (РН) — для регистрации признаков неисправности;
    • контрольное устройство, проверяющее правильность информации, обмениваемой между модулем 183 и другими модулями ВС;
    • устройство питания прибора, вырабатывающее стабилизированные напряжения и защищающее логические блоки от перенапряжений и коротких замыканий, а также выполняющее программное включение и выключение номиналов питания. Устройство питания вырабатывает стабилизированные напряжения питания блоков следующих величин: +0,25 В; +1,5; -1,56; -6,3; +3; -7,8; -12; -40; +12,6 В и питается от сети напряжением 220 В, ЗФ и 427 Гц и 27 В постоянного напряжения.

    Прибор ЯКМ-И (ящик коммутационный с индикацией) предназначен для коммутации информационных и управляющих сигналов между модулями 162, 182, 183 и устройством управления резерва. Эти приборы необходимы при построении ВС с резервированием модулей. Каждая структура вычислительной системы использует свои приборы ЯКМ-И. Приборы ЯКМ-И обеспечивают:

    • обмен информацией между модулями системы и УУР;
    • переключение и включение модулей для работы в определенных режимах, визуальный контроль при профилактических проверках. Прибор ЯКМ-И состоит из:
    • устройств коммутации цепей кодовой магистрали (КМ) и управляющих сигналов КМ;
    • схемы распределения частот;
    • счетчика прерываний для контроля прерываний по меткам времени;
    • схемы останова;
    • схемы распределения потенциалов управления резервированием;
    • пульта контроля и управления, который используется при отладке программ, профилактических проверках ВС;
    • устройства питания, вырабатывающего стабилизированные напряжения для питания логических блоков и схемы для их защиты от перенапряжений и коротких замыканий. В устройстве предусматривается программное включение и выключение номиналов питания. Устройство вырабатывает стабилизированные напряжения питания блоков следующих величин: +0,25 В, +1, 5, -6, 3, -7, -12,6 В и подключается к сети напряжением 220 В, ЗФ и 427 Гц и 27 В постоянного напряжения.
    Конструкция модулей «Азов»

    Особенности конструкции модулей «Азов» обусловлены требованиями погрузки приборов через типовой люк подводной лодки диаметром 594 мм, применения створок для установки блоков и отдельного расположения источников вторичного питания в модуле. В наборе модулей «Азов» были использованы три конструкции модулей: модуль прибора 162, модуль приборов 182 и 183 и модуль ЯКМ (И). Все эти модули были построены по вышеописанным принципам, но отличались числом установленных в них блоков, размерами и числом створок. Прибор 162 — для удобства погрузки в люк и транспортировки делится на две части, которые затем соединяют на ПЛ. На рис. 13 приведен общий вид конструкции.

    Прибор 162 (общий вид)

    Прибор 162 состоит из корпуса 1, собранного из двух каркасов, крышки 2, трех створок: первая АУ 3, вторая УК 4 и третья УО 5; секции питания 6, пульта контроля и управления питанием 7. Все три створки укреплены на шарнирах, установленных в корпусе. Каждую створку можно снять с шарнира и сложить для транспортировки. Цепи для подачи сигналов и питания на створки вставляются в плоские резиновые жгуты, которые располагаются на раме створок. Створки для удобства отладки и профилактических работ открываются: первая на 135° относительно ее рабочего положения и закрепляется фиксатором; вторая — на 90° относительно первой и закрепляется своим фиксатором; третья — остается закрепленной на корпусе или может быть открыта вместе со второй створкой.

    На верхней плоскости корпуса прибора установлены две коммутационные коробки для подключения цепей внешних связей и четыре штепсельных разъема для подключения питания. Сигнальные цепи со створок через плоские резиновые жгуты — ремни разводятся на внутренней стенке шкафа и передаются в коммутационные коробки.

    В нижний отсек подведена вентиляция и имеются щели с заслонками для регулирования подачи воздуха для каждой створки. Каждая створка прибора является законченным устройством с местным пультом контроля и управления 8. В створке может быть установлено до 270 унифицированных блоков 13. Створка имеет восемь этажей, в каждом два субблока: левый 9, правый 10 и три блока для отключения цепей 11. Секция питания включает: 8 стабилизаторов (6) серии «А» 14 и 2 серии «Б» (15), а также устройство контроля питания 12. Эта секция для обслуживания может поворачиваться на 60° и закрепляться.

    Кассета ДЗУ: закрытая (вверху), с открытой верхней крышкой (в центре), с открытой нижней крышкой (внизу)

    Унифицированные блоки «Азов 1» устанавливаются в субблоки створок и после отладки запаиваются. В субблоках унифицированы шины подачи питания. Четыре первых и четыре последних ламели разъемов предусмотрены для этих целей. Таким образом, из 38 ламелей каждого разъема для сигнальных цепей можно использовать только 30.

    Приборы 182-1 и 183 имеют одинаковую конструкцию шкафа, который разделен на два отсека: верхний отсек с логическими элементами, нижний — отсек питания.

    Верхний отсек состоит из пяти створок, навешенных одна на другую при помощи петель (книжная конструкция) и связанных с корпусом промежуточным шарниром. Каждая створка представляет собой раму, на которой установлено пять субпанелей с 22 разъемами в каждой.

    Для передачи гибких связей между створками служат резиновые плоские жгуты-ремни. На первой створке в верхнем этаже имеется местный пульт контроля и управления. Створки через установленные на них упоры прижимаются к корпусу четырьмя болтами. При выкатывании куба, состоящего из пяти створок, из шкафа, он закрепляется фиксатором, находящимся на корпусе. При помощи фиксаторов, установленных на створках, они могут раскрываться на 60° и 90° и фиксироваться друг относительно друг друга.

    В отсеке питания располагается восемь ячеек стабилизаторов и одна ячейка под блок управления. Весь отсек закрывается пультом контроля питания.

    В приборе 182-1 на второй створке закреплен куб ОЗУ. На потолке прибора и на полу имеются фланцы для подключения системы вентиляции и заслонки со щелями для регулировки подачи воздуха. Для регулирования температуры подача охлажденного воздуха в верхний и нижний отсеки производится отдельно.

    Один из вариантов шкафа ЯКМ с пятью створками: слева – шкаф с открытой внешней крышкой и местным пультом управления,в центре – шкаф с открытым кубом с пятью створками, справа – шкаф с частично раскрытыми створками

    В приборе 183 на каждой из четырех створок размещается по 16 кассет ДЗУ. Каждая кассета состоит из 512 28-разрядных чисел и занимает четыре разъема. На рис. 14, а приведена кассета ДЗУ, закрытая крышкой. На рис. 14, б кассета ДЗУ показана с открытой верхней крышкой, а на рис. 14, в — с открытой нижней крышкой. Отсек питания конструктивно полностью соответствует отсеку питания 182-1.

    Прибор ЯКМ-И также имеет створочную конструкцию. В нем располагаются три створки и отсек питания. На рис. 15 — показана в трех положениях створчатая конструкция одного из вариантов шкафа ЯКМ с пятью створками. На рис. 15, а представлен шкаф с открытой внешней крышкой и местным пультом управления, на рис. 15, б — шкаф с открытым кубом с пятью створками, на рис. 15, в — шкаф с частично раскрытыми створками.






    Рекомендуемый контент




    Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.