В. И. Солоненко, А. Н. Касперович, А. И. Ефремов
электронный диск — внешнее зу эвм
Надежность и быстродействие
информационно - вычислительных
комплексов (например, типа ДВК)
существенно увеличивается, если в
их состав входит модернизирован-
ное устройство «Электроника 256К»
Б качестве эмулятора диска [1],
Использование эмулятора диска
"(электронного диска ЭД) для по-
вышения технических характеристик
системы целесообразно даже при
наличии жестких дисков винчестер-
ского типа [2], поэтому была по-
ставлена задача существенно повы-
сить мощность такого устройства
при одновременном повышении тех-
нологичности,
Разработана двухсторонняя плата
емкостью 1М байт. Конструкция
предусматривает возможность нара-
щивания за счет использования не-
скольких плат. Каждая плата имеет
свой 4-разрядный номер, задавае-
мый переключателем, установлен-
ным на плате.
Для повышения надежности ЭД
применен способ контроля и исправ-
ления ошибок по Хэммингу, позво-
ляющий использовать частично год-
ные микросхемы памяти (см. рису-
нок),
В устройстве используются 176
микросхем памяти: 128 — для запи-
си информации, 48 — для записи
контрольной информации, обеспечи-
вающей исправление одиночных
ошибок. Для генерации контроль-
ной информации при записи и ис-
правления информации при чтении
применена микросхема К555ВЖ1.
Если в информационном поле (16
разрядов) ошибок нет, а в конт-
рольном поле (6 разрядов) встреча-
ются ошибки не более 3-го порядка,
то выданные микросхемой 16 разря-
дов не содержат ошибок. Это поз-
воляет применять 128 полноценных
микросхем для информационных
разрядов, а в качестве 48 исправ-
ляющих микросхем использовать
практически любые микросхемы без
заметного снижения надежности.
Микросхема контроллера динами-
ческой памяти К1801ВП1-030 фор-
мирует 7 сигналов адреса, служеб-
ные сигналы RAS и CAS, но так
как эта микросхема предназначена
для управления микросхемами па-
мяти емкостью 16К бит, а в ЭД
используются микросхемы емкостью
64К бит» применен формирователь
дополнительного адреса А7. Для
повышения надежности микросхемы
памяти К565РУ5 введена дополни-
тельная задержка в цепь сигнала
CAS, На время передачи информа-
ции из памяти в микросхему
К555ВЖ1 устройство управления
запрещает передачу информации че-
рез согласователи магистрали.
Вся память ЭД для удобства ад-
ресации разбивается на страницы,
поэтому при обмене данными надо
указывать номер страницы и номер
ячейки на выбранной странице. Для
этого на плате ЭД регистру номе-
ра страницы присвоен адрес 177460
(используя одну перемычку можно
присвоить еще два значения), а
ячейкам страницы — адреса 1710001М
171776.
Информация о желаемом номере
страницы через согласователи ма-
гистрали записывается одновремен-
но в регистры страницы всех плат,
имеющихся в системе. При этом
плата с номером 0 отвечает сигна-
лом «Синхронизация пассивного
устройства» (СИП). При чтении ре-
гистра номера страницы информа-
ции и СИП выдается также платой
с номером 0, всегда имеющейся в
системе. Номер страницы может за-
даваться от 0 до 77.777.
При обращении процессора по
адресам 171000... 171776 осуществля-
ется обмен с платой ЭД, содержа-
щей выбранную страницу, так как
устройства сравнения разрешают
работу только одиой выбранной
плате, а на всех остальных платах
выдают запрещающий потенциал.
Размер страницы, осуществляю-
щей обмен, может быть различным:
4К слов, находящихся в поле ад-
ресов ОЗУ (емкость ОЗУ понижа-
ется с 28К слов до 24К слов.
2К слов в поле внешних уст-
ройств (используется ОЗУ до 28К
слов, но невозможен вариант с ОЗУ
до ЗОК слов);
256 слов в поле внешних уст-
ройств (с использованием инкре-
ментного режима);
одно слово (при необходимости
заполняется весь объем ОЗУ) без
изменения адреса (весьма ценно
для задач реального времени). Для
реализации был выбран вариант со
страницей емкостью 256 слов, поз-
воляющий легко стыковать устрой-
ства с операционной системой RT-11
(256 слов в блоке), имеющий высо-
кую скорость обмена с ОЗУ (одна
команда по изменению номера стра-
ницы на 256 команд обмена дан-
ными).
При проектировании ЭД для обес-
печения возможности сохранения
информации при отключении питаю-
щего напряжения на плате преду-
смотрены две цепи питания. К шине
«батарейного» питания подключены
элементы, необходимые для сохра-
нения информации: микросхемы па-
мяти, генератор, контроллер дина-
мической памяти, формирователи
адресов, служебных сигналов, зане-
сения адреса. Остальные элементы
подключены к обычной шине 5 В.
Одно из перспективных примене-
ний ЭД — использование в качестве
устройства, поддерживающего ОС в
составе комплекса типа ДВК, в то
время как НГМД работает в каче-
стве архивного устройства.
Эксплуатация подобной системы с
ЭД в полевых условиях в течение
месяца показала, что сбои по вине
памяти отсутствовали. Система ис-
пользовалась как инструментальная
ЭВМ для написания и отладки про-
грамм.
Применение описанного ЭД в ка-
честве системного ЗУ вместо НГМД
дает пользователю следующие воз-
можности:
увеличение емкости системного
ЗУ в 4 раза (с 486 до 2000 бло-
ков) ;
повышение надежности системы
за счет практически полного исклю-
чения сбоев в системном ЗУ;
увеличение быстродействия си-
стемного ЗУ (примерно в 5 раз —
уровень быстродействия НМД СМ
5400). При включении в систему
устройства прямого доступа к па-
мяти возможно увеличение быстро-
действия еще в 5 раз.
Для работы в качестве системно-
го устройства, поддерживающего
ОС RT11-04, разработан драйвер
ЭД, занимающий в ОЗУ в загру-
женном состоянии только 73 слова.
Структура драйвера полностью
определяется требованиями ОС
RT11-04 на программирование драй-
веров [3].
Электронный диск, являясь быст-
рым, всегда готовым к обслужива-
нию устройством (подобно ОЗУ),
не содержит логики прерываний,
поэтому драйвер передает инфор-
мацию сразу после получения про-
граммного запроса монитора на пе-
редачу информации. Программный
запрос передается драйверу в виде
элемента очереди, из которого
драйвер извлекает номер блока,
число слов обмена и адрес буфера
обмена. Номер блока драйвер по-
мещает в регистр страницы; число
слов обмена — в программный счет-
чик, работающий на вычитание; ад-
рес буфера обмена — в регистр
ЭВМ, используемый при передаче в
качестве указателя адреса с авто-
инкрементной адресацией.
Все программные запросы к ЭД
являются стандартными запросами к
устройству с файловой структурой
произвольного доступа ОС RT11-04.
Передача одного блока в ЭД под
управлением разработанного драй-
вера осуществляется примерно за
1,5 мс, При использовании интер-
фейса прямого доступа к памяти
(при условии модификации драйве-
ра) это время составит менее 0,4 мс.
В драйвер ЭД включена также под-
программа первичного загрузчика.
Число плат ЭД определяется тре-
бованиями задачи и возможностя-
ми пользователя, поэтому драйверу
необходимо сообщать объем диска,
с которым он может работать (в
случае использования плат с нети-
повым адресом регистра номеров
страниц драйверу также необходи-
мо сообщить этот адрес). Это реа-
лизуется командой типа SET, либо
специальной подпрограммой опреде-
ления объема диска.
Электронный диск имеет значи-
тельную емкость (1М байт на одной
плате), поэтому проблема его тес-
тирования достаточно сложна, Вре-
мя выполнения теста, аналогичного
тестам ЗУ (например, ОЗУ ЭВМ
«Электроника 60» емкостью 28 К,
байт), 30 мин, теста ЭД — около 8 ч.
что неприемлемо. Кроме того, тест
ОЗУ не позволяет сразу принять
решение, какую микросхему памяти
необходимо заменить, чтобы восста-
новить работоспособность ОЗУ,
Разработан быстрый и эффектив-
ный тест, который проверяет год-
ную плату ЭД за 6 мин 30 с и со-
общает пользователю координаты
неисправной микросхемы, осуществ-
ляет проверку ЗУ на хранение ну-
лей и единиц, на ошибки формиро-
вания и дешифрации адреса.
Характеристики электронного диска
Конструктив • . полноформатная двух-
сторонняя плата мик-
роЭВМ «Электрони-
ка 60»
Обмен словами . по 16 разрядов
Объем .... 512К слов
Число микросхем 176 (память), 30 (уп-
равление)
Питание U, В при
1 = 1 А ... . +5
Тип микросхем
памяти .... К565РУ5
Непосредственное подключение к МПИ
Исправление одиночных ошибок в слове
Наращиваемость объема ЭД путем па-
раллельного включения плат до 48М байт
Возможность сохранения информации (при
использовании дополнительного батарей-
ного питания)
На плате могут быть установле-
ны микросхема К555ВЖ1 и 48 мик-
росхем ОЗУ (полноценный вариант
с исправлением одиночных ошибок),
либо две микросхемы К531ИП5 и
8 микросхем ОЗУ (упрощенный ва-
риант обнаружения одиночных оши-
бок). Факт наличия ошибок запоми-
нается триггером и доступен про-
цессору по чтению и сбросу ошибки.
При включении питания контроль-
ные разряды содержат информацию,
не соответствующую содержанию
информационных разрядов слова,
поэтому при операции чтения дан-
ных может возникнуть ошибка конт-
роля. Для предотвращения ошибки
целесообразно после включения пи-
тания провести хотя бы один пол-
ный цикл записи во все ячейки ЭД,
Адрес для справок: 630090, Ново-
сибирск, Университетский пр% 19
ИАЭ. Телефон: 35-09-72.
ЛИТЕРАТУРА
1, Лукьянов Д. А. «Электроника
256К» — эмулятор диска для
комплексов на основе микроЭВМ
«Электроника 60» и ДВК//Мик-
ропроцессорные средства и систе-
мы.— 1986.— No 2.—С. 62.
2, И. Кевин Смит. Полупровод-
никовое ЗУ емкостью 1М байт
для замены винчестерских НМД //
//Электроника.— 1984.— Т, 57,—
№ 18.—С. 36—38.
3, Операционная система СМ ЭВМ
РАФОС/Л. И. Валикова, Г. В.
Вигдорчик, А. Ю. Воробьев
и др.— М.: Финансы и статистика,
1984.
Статья поступила 11 ноября 1986 г.
