====== Технический проект процессора-эмулятора "МКБ-8601" ====== === Содержание === * 1. Общие положения * 2. Физическое и методическое обоснование * 3. [[ micro-besm3 | Основные методические и технические характеристики процессора-эмулятора ]] * 3.1. Центральный процессор * 3.2. ОЗУ * 3.3. О внешних устройствах * 3.3.1. Магнитная лента * 3.3.2. Магнитный диск * 3.4. Пульт-процессор * 3.5. Описание общей шины * 3.5.1. Захват шины * 3.5.2. Процесс обмена * 3.5.3. Обработка прерываний * 3.5.4. Специальные сигналы общей шины * 3.5.5. Сигналы общей шины * 4. [[ micro-besm4 | Функциональное описание процессора-эмулятора ]] * 4.1. Формирование исполнительных адресов * 4.2. Структура памяти * 4.3. Представление чисел * 4.3.1. Представление числа с плавающей запятой * 4.3.2. Представление чисел БЭСМ-6 * 4.3.3. Целые 64 и 32-разрядные числа * 4.4. Формат команд * 4.4.1. Команды нового режима * 4.4.2. Команды эмулятора БЭСМ-6 * 4.4.2.1. Арифметические команды эмулятора * 4.4.2.2. Команды пересылок * 4.4.2.3. Условные переходы в РЭ * 4.4.2.4. Логические и сдвиговые команды * 4.5. Теги * 4.6. Приписка и защита памяти * 4.7. Регистры * 4.8. Система прерываний и экстракодов * 4.8.1. Порядок действий при прерываниях * 4.8.2. Порядок действий при экстракодах * 4.8.3. Список прерываний и причины их возникновения * 5. [[ micro-besm5 | Система команд ]] * 5.1. Команды пересылок * 5.2. Арифметические операции с плавающей запятой * 5.3. Логические команды * 5.4. Индексные команды БЭСМ-6 * 5.5. Команды передачи управления БЭСМ-6 * 5.6. Команды с регистром режимов * 5.7. Команды с непосредственным операндом * 5.8. Команды с РМР * 5.9. Индексные команды * 5.10. Команды передачи управления * 5.11. Целая 64-разрядная арифметика * 5.12. Операции над полусловами * 5.13. Операции над 16-разрядными фрагментами * 5.14. Операции над байтами * 5.15. Операции над битами * 5.16. Арифметика с двойной точностью * 5.17. Привилегированные команды * 5.18. Команды основного формата ЭЛЬБРУС-Б * 5.19. Команды дополнительного формата ЭЛЬБРУС-Б * 5.20. [[ micro-besm5-20 | Сводная таблица команд МКБ-8601 ]] * 5.21. Скорость исполнения команд МКБ-8601 * 5.22. Таблицы кодов команд * 5.23. Типы данных МКБ-8601 и операции с ними * 6. [[ micro-besm6 | Описание процессора-эмулятора на микроуровне ]] * 6.1. Блок микропрограммного управления * 6.2. Формат микрокоманды * 6.3. Таблицы полей микропрограммного слова и их назначения * 6.4. Некоторые БИС, входящие в состав ЦП, и их использование * 6.4.1. Блок обмена информацией * 6.4.2. Микропроцессорная секция * 6.4.3. Схема управления состоянием и сдвигами * 6.5. Обработка прерываний на микроуровне * 6.6. Статусный регистр ЦП * 6.7. Адресация регистров и памяти ЦП для доступа из ПП и командами RMOD и WMOD * 7. [[ micro-besm7 | Замечания ]] ---- ===== 1. Общие положения ===== Процессор-эмулятор "МКБ-8601" разрабатывается и изготавливается в ЛВТА ОИЯИ с участием Опытного производства ОИЯИ. АВТОРЫ: Давыдов А. Л., Емелин И. А., Кадыков В. М., Левчановский Ф. В., Ломидзе О. Н., Попов М. Ю., Сапожников А. П., Сапожникова Т. Ф., Силин И. Н. ОТВЕТСТВЕННЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: * инженерная часть: Левчановский Ф. В. * программное обеспечение: Силин И. Н. ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: создать универсальную ЭВМ, программно совместимую с БЭСМ-6 и тем самым сохранить накопленное за длительный период ее эксплуатации программное обеспечение. Устранить присущие ЭВМ БЭСМ-6 основные недостатки: короткий адрес, малый порядок чисел с плавающей запятой, недостаточный объем оперативной памяти. В проектируемом процессоре-эмуляторе с точки зрения выполнения команд предусматривается возможность его работы в следующих трех режимах: * а) режим исполнения команд БЭСМ-6; * б) режим исполнения команд вычислительной системы ЭЛЬБРУС-Б; * в) режим исполнения нового списка команд (расширение команд БЭСМ-6 и ЭЛЬБРУС-Б). Первый режим позволит работать с программами, написанными для БЭСМ-6. Во втором режиме возможно применение процессора-эмулятора в качестве программно совместимой младшей модели вычислительной системы ЭЛЬБРУС-Б. В новый список команд вводятся команды, необходимые для работы с целочисленной арифметикой, команды, обеспечивающие обработку отдельных полей 64-разрядного слова, команды с непосредственным операндом и др., способствующие улучшению рабочих характеристик процессора. Аппаратно процессор-эмулятор выполняется с привлечением современной технологии микропроцессорных БИС, схем интегральной памяти большого объема и программируемых логических матриц. В архитектуру процессора-эмулятора вводится тег, что будет способствовать созданию эффективной системы программного обеспечения, пословной защите памяти от несанкционированного доступа и удобству отладки программ пользователем. Предусматривается также возможность работы в многопроцессорном и мультипрограммном режимах, вводятся средства для работы в режиме реального времени. Производительность двухпроцессорного варианта оценивается равной производительности БЭСМ-6. Данная работа проводится впервые. Работы, аналогичные представленному проекту, в нашей стране и в странах-участницах не проводились. Известны реализованные проекты в США и ЦЕРН процессоров-эмуляторов 168Е и 38Е, эмулирующих урезанный список команд (только целочисленная арифметика) ЭВМ IВМ 370/168 и SYSTEM 38. ЗАИНТЕРЕСОВАННЫЕ НАУЧНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ: институт Атомной Энергии им. И. В. Курчатова, институт Точной Механики и Вычислительной Техники им. Лебедева, завод "САМ". Формы сотрудничества в настоящее время не установлены. ===== 2. Физическое и методическое обоснование ===== АКТУАЛЬНОСТЬ. Учитывая то, что ЭВМ БЭСМ-6 промышленностью больше не выпускается и в ОИЯИ планируется ее вывод из эксплуатации, путь аппаратной модернизации этой машины представляется экономически более целесообразным, чем перенос и переработка огромного объема оригинального программного обеспечения на другие типы ЭВМ. Архитектура БЭСМ-6, несмотря на длительный период ее эксплуатации, достаточно современна и может быть переведена на новую технологическую базу больших интегральных схем без существенных затрат ресурсов и сил. Малые геометрические размеры разрабатываемого процессора-эмулятора открывают возможности его использования в качестве мощной ЭВМ индивидуального пользования не только как вычислителя, но и в системах управления экспериментальными физическими установками, спектральном анализе, триггерах второго уровня, автоматизированных рабочих местах проектировщика и т.д. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ. Самым высоким показателем по параметрам "быстродействие - степень интеграции - потребляемая мощность - структурный базис" на сегодняшний день обладает ТТЛ-технология, поэтому аппаратную реализацию процессора-эмулятора целесообразно выполнить, опираясь на эту технологию. В схемотехнических решениях проекта будут использованы следующие серии интегральных схем: К1804, К1802, К580, К589, К531, К555, К541, К565, К556. В будущем возможен переход на ЭСЛ-технологию, что позволит в 2-3 раза увеличить быстродействие процессора-эмулятора. На этапах проектирования и изготовления предполагается использование системы логического моделирования "ПУЛЬС" и системы автоматизированного проектирования печатных плат "ТЕХПРО". Система "ПУЛЬС" позволяет создать математическую модель как отдельных блоков, так и в целом всего процессора-эмулятора, что значительно ускорит его комплексную отладку. ===== 3. Основные методические и технические характеристики процессора-эмулятора ===== ([[ micro-besm3 | Часть 3 ]]) ===== 4. Функциональное описание процессора-эмулятора ===== ([[ micro-besm4 | Часть 4 ]]) ===== 5. Система команд ===== ([[ micro-besm5 | Часть 5 ]]) ===== 6. Описание процессора-эмулятора на микроуровне ===== ([[ micro-besm6 | Часть 6 ]]) ===== 7. Замечания ===== ([[ micro-besm7 | Часть 7 ]])