А. Ф. Иоффе
Массовые персональные
ЭВМ серии «Агат»
Персональные ЭВМ «Агат» могут эффективно при-
меняться в качестве персональных автоматизированных
рабочих мест (АРМ конструктора, научного работника,
технолога) и в локальных автоматизированных систе-
мах управления (отделы, цеха, гостиницы).
Начало 80-х годов ознаменовано бурным развитием
принципиально нового класса универсальных ЭВМ —
персональных ЭВМ (ПЭВМ). Термин «персональный»
в данном случае характеризует скорее технологию об-
щения с ЭВМ и характер информационных связей в
системе «человек—машина», нежели рыночный аспект.
ПЭВМ — это не просто микроЭВМ с высоким уров-
нем интеграции; основной критерий персональности со-
стоит в автономности работы пользователя при высо-
ком уровне интерактивности и показателя «производи-
тельность/стоимость». В основном ПЭВМ применяется
в режиме, «прозрачном» для пользователя. Последний
должен, работая с клавиатурой, выполнять появляю-
щиеся на экране инструкции, предоставляющие возт
можности альтернативного выбора. .
По мнению специалистов, появление персональных
ЭВМ —■ одно из наиболее важных по социальным по-
следствиям достижений вычислительной техники и мик-
роэлектроники. Широкое внедрение ПЭВМ окажет по-
истине революционизирующее воздействие на различные '
сферы управленческой и производственной деятельно-
сти, систему обслуживания, образование, здравоохране-
ние за счет высокого уровня индивидуализации знаний,
информации и различных услуг. ПЭВМ могут эффек-
тивно использоваться в качестве персональных автома-
тизированных рабочих мест (АРМ конструктора, науч-
ного работника, технолога и т. д.) и в локальных ав-
томатизированных системах управления (отделы, цеха,
гостиницы, станции техобслуживания, поликлиники и
т. д.). Для «активного» пользователя-программиста
ПЭВМ обеспечивает необходимые сервисные условия и
высокий уровень интерактивности.
В статье рассматриваются основные характеристики
персональных ЭВМ серии «Агат» [1], предназначаемых
для массового производства и применения.
Особенности проектирования ПЭВМ
щ
Класс персональных ЭВМ не потребовал при своем
формировании разработки принципиально новой эле-
ментной базы, новых архитектурных и схемотехнических
решений: задача в основном состояла в решении сис-
темотехнических вопросов синтеза аппаратных и про-
граммных средств и в определении социальных границ
их применения. Основной методологический инструмент
проектирования ПЭВМ — это системная оптимизация,
базирующаяся на функционально-стоимостном подходе,
который позволяет при ограниченных ресурсах проекти-
руемых устройств обеспечить эффективность их исполь-
зования.
ПЭВМ следует отнести к системам с развивающейся
структурой. Многокритериальная задача их оптималь-
ного проектирования, целесообразного производства и
применения со значительным жизненным циклом доста-
точно нетривиальна.
Процесс накопления аппаратно-программных ресур-
сов ПЭВМ состоит из двух неравных по времени фаз:
централизованное проектирование разработчиком и де-
централизованное проектирование пользователем. Если
проектирование в первой фазе опирается на конкрет-
ные условия (элементные, технические, технологические,
экономические и т. д.), достаточно детерминировано и
ограниченно во времени, то проектирование во второй
фазе неограниченно во времени и носит коллективный
характер с различными целевыми функциями и широ-
ким диапазоном качества разрабатываемых аппаратно-
программных средств. Искусство разработчика ПЭВМ
проявляется в умении оптимально соединить фазы за
счет максимального привлечения потенциальных потре-
бителей к процессу проектирования в первой фазе, в
частности, в умении определить минимальный аппарат-
но-программный базис, распределить общий ресурс
ПЭВМ между аппаратными и программными средства-
ми, разработать целевые аппаратные и программные
средства и т. п. Именно подобный системный подход,
а не уникальная элементная база, и временные преиму-
щества при ее наличии, может гарантировать успех
проектирования. Об этом свидетельствует и зарубежный
опыт создания таких ПЭВМ, как «Apple-П» и «PC IBM»
Весьма существенно при системном проектировании
повой ПЭВМ определить уровень унификации и стан-
дартизации создаваемых аппаратно-программных
средств и необходимость их совместимости с существу-
ющими ПЭВМ. При этом приходится решать противо-
речивую задачу: с одной стороны, условие информаци-
онной совместимости требует проектировать ПЭВМ с
высоким уровнем взаимной адаптивности, с другой, про-
изводство массового информационного продукта и его
использование заставляет обеспечивать защиту инфор-
мации от несанкционированного доступа и тиражирова-
ния. Решение об обеспечении совместимости проектиру-
емой ПЭВМ с той или иной существующей моделью
должно быть тщательно взвешенным и системно целе-
сообразным.
Основные характеристики ПЭВМ «Агст:>
ПЭВМ «Агат» ориентированы на пользователей, не
имеющих специальной подготовки, относятся к классу
портативных и выпускаются в шести модификациях, ко-
торые отличаются объемом внутренней и внешней па-
мяти, комплектованием интерфейсными модулями и со-
держат два основных блока: системный и клавиатуры.
Габариты системного блока: 500x315x180 мм. В си-
стемном блоке расположены функциональные модули,
блок питания и 1—2 накопителя на гибком магнитном
диске (НГМД). На месте НГМД предусмотрено разме-
щение дисплея с экраном по диагонали 12,5 см или циф-
рового кассетного магнитофона. На задней стенке сис-
темного блока расположены коммутационные элементы,
обеспечивающие базовый интерфейс ПЭВМ: магнито-
фон, RGB-монитор, блок клавиатуры, потенциометриче-
ские пульты. Внешний интерфейс ПЭВМ реализуется
подключением периферийных устройств к интерфейсным
разъемам модулей.
В системном блоке используются печатные платы
размером 330x260 мм и 250X125 мм. На плате первого
типа размещается общесистемный модуль, все осталь-
ные модули выполнены на платах второго типа.
Блок клавиатуры ПЭВМ «Агат» автономный и под-
ключается по последовательному каналу (пятижильный
витой кабель) к системному блоку. Клавиатура содер-
жит 59 клавиш, обеспечивающих функции управления,
а также ввод алфавитно-цифровой информации в рус-
ском и латинском регистрах со строчными и прописны-
ми буквами. Назначение 15 дополнительных клавиш за-
дается программно.
Интерфейс: два параллельных программируемых кана-
ла и один последовательный немодулированный канал
типа RS-232C.
Дополнительные возможности*
Интерфейс: работа по интерфейсу IEEE-488.
Способ отображения:
алфавитно-цифровой — 40X24, 80X24,
графический — 48X40 (16 цв.), 280X192
(6 цв.)
АЦП: 12 каналов, 8 разрядов, время преобразо- ,
вания — 256 мкс.
Монитор: работа по антенному входу телевизо-
ра — 64X64 (цв.), 256X256 (ч/б).
Внешние устройства: перфоратор ленточный, фо-
тосчитыватель, считыватель штриховых кодов,
графопостроитель модем, видеокамера.
Работа в операционной системе СР/М.
—■ ^
* Реализуются за счет модулей, поставляемых по
особому заказу.
Модули ПЭВМ объединяются в единый функцио-
нальный системный блок с помощью внутренней маги-
страли, на которой реализован внутренний интерфейс
ПЭВМ «Агат». Физически магистраль представляет со-
бой набор из 7 разъемов (розеток) типа ОНп-КС-23-Р
(60 контактов), связанных между собой унифициро-
ванной шиной из функционально-ообъединенных линий,
*
Все разъемы установлены на плате общесистемного мо-
дуля и функционально эквивалентны за исключением
разъема 1, через который дополнительно можно под-
ключить контроллер СЕКАМ. Магистраль обеспечивает
простую реконфигурацию ПЭВМ благодаря размеще-
нию дополнительных модулей в любом разъеме. Огра-
ниченное число модулей и конструктивная компактность
магистрали улучшают ее электрические параметры.
Структура внутреннего интерфейса ПЭВМ «Агат»
обеспечивает связь с устройствами памяти с использо-
ванием всего адресного пространства применяемого ми-
копроцессора (КР588)—64 Кбайт. Данные могут пе-
редаваться в режиме прямого доступа из одного пери-
ферийного устройства (ПУ) в другое, из ПУ в память
и обратно, минуя центральный процессор (ЦП). Боль-
шинство шин магистрали интерфейса двунаправленные,
и все потребители подключаются параллельно по схе-
ме «проводное ИЛИ»: обмен входными и выходными
сигналами с модулями производится по одним и тем
же шинам.
В любом обмене данными участвуют два устройства,
связанные между собой как активное (управляющее
устройство) и пассивное (управляемое устройство). Бо-
лее одного активного устройства в момент обмена ин-
формацией быть не может. Оперативная и постоянная
памяти всегда пассивны.
В табл. 1 приведена структура внутреннего интер-
фейса ПЭВМ «Агат». Категории линий — однонаправ-
ленного или двунаправленного действия обозначены
соответственно 1Н и 2Н.
Модули ПЭВМ «Агат»
В ПЭВМ «Агат» используется четыре группы моду-
лей: процессорные; памяти; связи с периферийными
объектами; связи с объектами управления и информа- '
ции.
Обобщенная структура аппаратных средств ПЭВМ
«Агат» приведена на рис. 1 (пунктиром отмечены моду-
ли, которые находятся в стадии разработки). Базовая
модификация ПЭВМ содержит следующие модули: об-
щесистемный; центрального процессора; ОЗУ эмулято-
ра ПЗУ; контроллера НГМД и параллельно-последова-
тельного интерфейса. Остальные модули могут постав-
ляться по заказу. В качестве основной элементной ба-
зы попользуются: в группе процессорных модулей мик-
росхемы серий КР588 и КР580; в группе модулей па-
мяти — К565, К573, К556; в остальных модулях —
К 155, К589, К531, К559, К555.
Дополнительные модули существенно расширяют
функциональные возможности ПЭВМ «Агат». Благода-
ря модулю сопроцессора СР/М и модулю контроллера
дисплея 80x24 можно использовать программное обес-
печение широко распространенной для 8-разрядных
ПЭВМ операционной системы, поддерживающей языки
ф
высокого уровня: Паскаль, Кобол, ПЛ-1, С, Фортран и
т. д. Используя модуль сопроцессора с собственными
ОЗУ и каналом ввода-вывода, можно организовать па-
раллельную обработку информации, т. е. повысить про-
изводительность ПЭВМ.
Модуль контроллера дисплея с алфавитно-графиче-
ским отображением содержит дополнительное ОЗУ и
совместно с модулем ОЗУ эмулятора ПЗУ обеспечива-
ет информационную совместимость на уровне носителей
ПЭВМ «Агат» с ПЭВМ «Apple-II». В контроллере дис-
плея с динамическим режимом реализован оригиналь-
ный табличный метод формирования изображения, обе-
спечивающий существенную экономию объема видео-,
памяти при высоком динамизме обработки изображе-
ния. Контроллер СЕКАМ обеспечивает стыковку ПЭВМ
«Агат» с антенным входом телевизора, а контроллер
видеокамеры — оптический ввод в ПЭВМ видеоинфор-
мации с разрешением 256x256 элементов разложения.
Структура программных средств
Основу системного программного обеспечения (рис.
2) составляет набор системных подпрограмм «Мони-
тор», интерпретатор языка «Бейсик—Агат», дисковая i
операционная система (ДОС), драйверы внешних уст- ]
ройств.
Набор системных подпрограмм «Монитор» выполняет
функции супервизора системы, обеспечивает начальный
запуск системы, контролирует прохождение всех про-
грамм. К
Язык программирования «Бейсик—Агат» основан на I
диалоговых средствах и программных структурах язы- I
ка Бейсик, который является подмножеством «Бейсик— I
Агат». Наряду с традиционным расширением Бейсика I
(арифметика с плавающей запятой, графические средст- I
ва, возможность управления внешними устройствами) в I
языке программирования «Бейсик—Агат» предоставля- I
ются развитые средства разработки и отладки гибрид- I
ных программ (в программу на языке Бейсик включа- I
ются участки на машинном языке). Предоставлены I
средства диалога, позволяющие отлаживать кодовые I
участки в обозначениях исходного текста. Все арифме- I
тические и изобразительные возможности Бейсика си- I
стематизированы в удобных программных обращениях I
из кодовых программ и библиотеки экстракодов, пол- I
ностыо совместимой с Бейсиком и имеющей свою сис- I
тему мнемонических обозначений в средствах ассембли- I
рования языка системы. I
Для отладки машинных программ предусмотрен ре-
жим свободного диалога, исключающий зацикливание
неотлаженной программы пользователя. Обеспечивается
приостановка отлаживаемой программы в указанных
пользователем точках с выходом на режим отладочного
диалога и возможностью продолжения программы. Реа-
лизация языка «Бейсик—Агат» предоставляет пользова-
телю максимальный объем памяти, в любой модифика-
ции ПЭВМ, причем расход памяти на системные нужды
не превышает 20 Кбайт (для старших моделей это ме-
нее 10% общего объема памяти).
Дисковая операционная система предназначена для
создания, сопровождения и уничтожения наборов дан-
ных (файлов) пользователя на НГМД ЕС-5088 (или
ЕС-5089). ДОС позволяет работать с файлами двух ти-
пов, при этом можно расширять набор типов файлов в
соответствии с потребностями пользователя. Объем
ОЗУ, необходимый для работы ДОС (10—21 Кбайт),
зависит от количества одновременно активных файлов.
ДОС одновременно обслуживает до 10 НГМД, совме-
стима со всеми элементами программного обеспечения
ПЭВМ «Агат» и автоматически настраивается на лю-
бую конфигурацию ПЭВМ.
В состав системного программного обеспечения
ПЭВМ «Агат» включена диалоговая система «Школь-
ница», предназначенная для использования в учебном
процессе общеобразовательных школ и других учебных
заведений [2]..
Основой программного обеспечения общего назначе-
ния является «деловой» пакет (рис. 3), содержащий си-
стему управления базами данных (СУБД «Агат»), ре-
дакторы графики и текста и табличный вычислитель.
Дополнение этого пакета программами ускоренного обу-
чения машинописи и скорочтению, которые разработа-
ны для ПЭВМ «Агат», существенно повышает произво-
дительность труда пользователя.
СУБД «Агат» выполняет функции формирования, за-
полнения, корректировки и поиска в базах данных,-со-
стоящих из записей с постоянным составом полей сле-
дующих типов: текст (последовательность символов
КОИ-8 длиной не более 256); целый диапазон (число
из некоторого диапазона без ограничения на максималь-
ную величину); перечисление (один из перечня элемен-
тов, заданного при формировании базы); массив (набор
записей с переменным размером массива в процессе
ввода и корректировки).
Запрос на поиск в СУБД «Агат» содержит описа-
ние структуры выходной информации и условия вклю-
чения данных в выходные. ,
% . •
Описание структуры выходной информации строит-
ся по процедуре создания базы данных. При этом по-
лями выходной базы данных могут выбираться поля
исходной базы. Для полей типа массив предусмотрены
следующие функции: «количество» (количество элемен-
тов массива); «сумма», «минимум», «максимум», «сред-
нее» (для числового поля записи, являющейся элемен-
том массива).
Условия включения данных в выходные записывают-
ся в виде системы — по одному условию на каждое
используемое в поиске поле типа массив. Основным ре-
жимом диалога СУБД является «меню». При этом мак-
симально используется словарь загруженности в про-
цессе создания базы (наименование полей и записей,
названия элементов перечислений). Логическая ем-
кость СУБД «Агат» — не менее двух тысяч записей,
причем любой запрос реализуется за один просмотр,
НГМД.
Редактор текста ПЭВМ «Агат» реализует стандарт-
ные функции редактирования текста: «перелистывание»
страниц; копирование, перемещение текста; вставка
(удаление) символа, слова, абзаца; компоновка текста-
в тексте; поиск и замена сочетаний символов; формиро-
вание текста (левый, правый отступ, длина, ширина
страницы и т. п.). Редактирование выполняется в опера-
тивном режиме с отображением всех текстов на экра-
не. При этом используются буквы русского и латин-
ского алфавитов из регистров прописных и строчных
букв. Предусмотрена возможность подключения допол-
нительных наборов символов и инструментальных про-
грамм для их формирования. В дальнейшем подключа-
ется форматтер печати для отображения любой страни-
цы подготовленного текста на экране в уменьшенном
масштабе (по точке на символ текста, рисунки воспро-
изводятся. обозначением) и ступенчатого выравнивания
в пределах страницы для размещения небольших ри-
сунков рядом с поясняющим текстом.
Графический редактор ПЭВМ «Агат» обеспечивает
редактирование изображения в трех графических режи-
мах: 64X64 (16 цветов), 128x128 (16 цветов) и 256Х
Х256 (2 цвета). В набор функций графического редак-
тора входят: «рисование» с помощью клавиш коорди-
натного перемещения курсора; черчение прямых линий
и дуг окружностей; изменение цвета областей изобра-
жения; перемещение и размножение графических эле-
ментов; размещение текста в поле рисунка.
9
Структура оперативного запоминающего
устройства
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)
ПЭВМ «Агат» занимает в адресном пространстве цент-
рального процессора массив в 48 Кбайт — с адреса
0000 по BFFF (рис. 4, а). Для исполнений ПЭВМ с
емкостью памяти в 64, 128 и 256 Кбайт используется
страничная организация ОЗУ. Например, для ПЭВМ с
емкостью памяти 128 Кбайт массив памяти разделяется
на 8 подмассивов емкостью 16 Кбайт каждый (рис. 4, б).
Два подмассива всегда занимают адресное пространство
с 0000 по 7FFF. Остальные — переключаемые и один из
них к адресам 8000—BFFF. Подключение того или иного
подмассива определяется состоянием младшего разряда
регистра управления памятью, содержимое которого мо-
жет быть программно изменено центральным процессо-
ром. В этом случае младший разряд регистра выполняет
функцию дополнительного разряда адреса ЦП. Преду-
смотрено подключение подмассивов удвоенной емкости
— 32 Кбайт (рис. 4, в). Через соответствующие програм-
мные переключатели подобный режим определяется со-
стоянием старшего разряда регистра управления па-
мятью.
ОЗУ связано шинами адреса и данных с двумя
«пользователями»: ЦП и дисплейным контроллером
(ДК). Шины адреса и данных дисплейного контроллера
образуют вторую внутреннюю магистраль ПЭВМ и вы-
полнены 16-разрядными однонаправленными, так как
дисплейный контроллер только считывает информацию.
Для синхронизации двух «пользователей» предусмотре-
на работа их в разных фазах основной частоты магист-
рали «Агат» — ФО (рис. 5). ЦП получает доступ к
ОЗУ в течение положительного уровня ФО (фаза ЦП),
а ДК — в течение отрицательного уровня (фаза ДК).
Отображение информации
Дисплейный контроллер ПЭВМ «Агат», расположен-
ный на плате общесистемного модуля, обеспечивает
формирование трех графических и двух алфавитно-циф-
ровых способов отображения (табл. 2).
Работой дисплейного контроллера управляют с по-
мощью регистра, содержимое которого изменяется цен-
тральным процессором.
Проблемы внедрения
Широкое внедрение ПЭВМ необходимо для принци-
пиального повышения производительности труда во всех
сферах человеческой деятельности, а в сфере получе-
ния знаний и услуг — для создания потребителю ком-
фортных условий. Уже сейчас практически любая бы-
товая ячейка насыщена основными элементами, харак-
терными для профессиональной информационно-вычис-
лительной и управляющей системы. Однако массовое
внедрение такого нетрадиционного изделия, как ПЭВМ,
требует определенной социально-экономической страте-
гии. По-видимому, целесообразно разбить процесс внед-
рения на два этапа.
На первом этапе внедрения сферу рыночного потреб-
ления следует свести к минимуму, а основное внимание
уделить внедрению ПЭВМ по пяти направлениям: об-
разование, сфера обслуживания, здравоохранение, куль-
тура, автоматизация учрежденческой деятельности.
Это позволит провести широкую социальную апроба-
цию нового вида аппаратуры в областях, обеспечиваю-
щих массовую подготовку пользователей.
Одной из форм внедрения ПЭВМ «Агат» могла бы
стать широкая сеть проката. Пункты проката рацио-
нально разместить при вузах, вычислительных центрах,
научно-технических библиотеках и т. д. Пункты прока-
та ПЭВМ необходимо связать с региональными центра-
ми, которые на правах издательств заказывают, редак-
тируют и тиражируют программы. Эти центры должны
работать по заявкам предприятий и учреждений на до-
говорной основе, подобно тому, как это делается в на-
стоящее время центрами переводов, патентных услуг
и т. д. Программисты выполняют заявки на программы,
пользуясь системой проката ПЭВМ по договору с ре-
гиональными центрами-издательствами.
Подобная или близкая к ней технология выработки
массового программного продукта будет существенно
стимулировать объемы внедрения и переход ко второму
этапу внедрения — рыночному потреблению. Развитая
сеть проката позволит поддержать программным обе-
спечением указанные выше области.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иоффе А. Ф. Персональные информационно-
обучающие и вычислительные устройства «Агат». Сос-
тояние и перспективы развития.— В кн.: Диалог-82-ми-
кро: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Пущино;
ВЦ АН СССР, 1982, с. 12—14^
2. Звенигородский Г. А., Глаголева Н. Г.,
Земцов П. А., Налимов Е. В., Цикоза В. А.
Программная система «Школьница» и ее реализация
на персональных ЭВМ.— Наст, вып., с. 50.
Статья поступила 7 декабря 1983 г.
