ПЭВМ Агат » Библиотека » Статьи об Агате из журнала Микропроцессорные средства и системы »

Статьи об Агате из журнала Микропроцессорные средства и системы

Микропроцессорные средства и системы 1984, № 1

Массовые персональные ЭВМ серии "Агат"

А. Ф. Иоффе

Начало 80-х годов ознаменовано бурным развитием принципиально нового класса универсальных ЭВМ - персональных ЭВМ (ПЭВМ). Термин "персональный" в данном случае характеризует скорее технологию общения с ЭВМ и характер информационных связей в системе "человек-машина", нежели рыночный аспект.

ПЭВМ - это не просто микроЭВМ с высоким уровнем интеграции; основной критерий персональности состоит в автономности работы пользователя при высоком уровне интерактивности и показателя "производительность/стоимость". В основном ПЭВМ применяется в режиме, "прозрачном" для пользователя. Последний должен, работая с клавиатурой, выполнять появляющиеся на экране инструкции, предоставляющие возможности альтернативного выбора.

По мнению специалистов, появление персональных ЭВМ - одно из наиболее важных по социальным последствиям достижений вычислительной техники и микроэлектроники. Широкое внедрение ПЭВМ окажет поистине революционизирующее воздействие на различные сферы управленческой и производственной деятельности, систему обслуживания, образование, здравоохранение за счет высокого уровня индивидуализации знаний, информации и различных услуг. ПЭВМ могут эффективно использоваться в качестве персональных автоматизированных рабочих мест (АРМ конструктора, научного работника, технолога и т. д.) и в локальных автоматизированных 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

Класс персональных ЭВМ не потребовал при своем формировании разработки принципиально новой элементной базы, новых архитектурных и схемотехнических решений: задача в основном состояла в решении системотехнических вопросов синтеза аппаратных и программных 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 проектируемых устройств обеспечить эффективность их использования.

ПЭВМ следует отнести к системам с развивающейся структурой. Многокритериальная задача их оптимального проектирования, целесообразного производства и применения со значительным жизненным циклом достаточно нетривиальна.

Процесс накопления аппаратно-программных ресурсов ПЭВМ состоит из двух неравных по времени фаз: централизованное проектирование разработчиком и децентрализованное проектирование пользователем. Если проектирование в первой фазе опирается на конкретные 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 широким диапазоном качества разрабатываемых аппаратно-программных средств. Искусство разработчика ПЭВМ проявляется в умении оптимально соединить фазы за счет максимального привлечения потенциальных потребителей к процессу проектирования в первой фазе, в частности, в умении определить минимальный аппаратно-программный базис, распределить общий ресурс ПЭВМ между аппаратными и программными средствами, разработать целевые аппаратные и программные средства и т. п. Именно подобный системный подход, а не уникальная элементная база, и временные преимущества при её наличии, может гарантировать успех проектирования. Об этом свидетельствует и зарубежный опыт создания таких ПЭВМ, как "Apple-II" и "PC IBM". Весьма существенно при системном проектировании новой ПЭВМ определить уровень унификации и стандартизации создаваемых аппаратно-программных средств и необходимость их совместимости с существующими ПЭВМ. При этом приходится решать противоречивую задачу: с одной стороны, условие информационной совместимости требует проектировать ПЭВМ с высоким уровнем взаимной адаптивности, с другой, производство массового информационного продукта и его использование заставляет обеспечивать защиту информации от несанкционированного доступа и тиражирования. Решение об обеспечении совместимости проектируемой ПЭВМ с той или иной существующей моделью должно быть тщательно взвешенным и системно целесообразным.

Основные характеристики ПЭВМ "Агат"

ПЭВМ "Агат" ориентированы на пользователей, не имеющих специальной подготовки, относятся к классу портативных и выпускаются в шести модификациях, которые отличаются объёмом внутренней и внешней памяти, комплектованием интерфейсными модулями и содержат два основных блока: системный и клавиатуры.

Габариты системного блока: 500x315x180 мм. В системном блоке расположены функциональные модули, блок питания и 1-2 накопителя на гибком магнитном диске (НГМД). На месте НГМД предусмотрено размещение дисплея с экраном по диагонали 12,5 см или цифрового кассетного магнитофона. На задней стенке системного блока расположены коммутационные элементы, обеспечивающие базовый интерфейс ПЭВМ: магнитофон, RGB-монитор, блок клавиатуры, потенциометрические пульты. Внешний интерфейс ПЭВМ реализуется подключением периферийных устройств к интерфейсным разъёмам модулей.

В системном блоке используются печатные платы размером 330x260 мм и 250x125 мм. На плате первого типа размещается общесистемный модуль, все остальные модули выполнены на платах второго типа.

Блок клавиатуры ПЭВМ "Агат" автономный и подключается по последовательному каналу (пятижильный витой кабель) к системному блоку. Клавиатура содержит 59 клавиш, обеспечивающих функции управления, а также ввод алфавитно-цифровой информации в русском и латинском регистрах со строчными и прописными буквами. Назначение 15 дополнительных клавиш задается программно.

Интерфейс: два параллельных программируемых канала 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 преобразования - 256 мкс.

Монитор: работа по антенному входу телевизора - 64x64 (цв.), 256x256 (ч/б).

Внешние устройства: перфоратор ленточный, фотосчитыватель, 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 функциональный системный блок с помощью внутренней магистрали, на которой реализован внутренний интерфейс ПЭВМ "Агат". Физически магистраль представляет собой набор из 7 разъёмов (розеток) типа ОНп-КС-23-Р (60 контактов), связанных между собой унифицированной шиной из функционально-объединенных линий.

Все разъёмы установлены на плате общесистемного модуля и функционально эквивалентны за исключением разъёма 1, через который дополнительно можно подключить контроллер СЕКАМ. Магистраль обеспечивает простую реконфигурацию ПЭВМ благодаря размещению дополнительных модулей в любом разъёме. Ограниченное число модулей и конструктивная компактность магистрали улучшают её электрические параметры.

Структура внутреннего интерфейса ПЭВМ "Агат" обеспечивает связь с устройствами памяти с использованием всего адресного пространства применяемого микропроцессора (КР588) - 64 Кбайт. Данные могут передаваться в режиме прямого доступа из одного периферийного устройства (ПУ) в другое, из ПУ в память и обратно, минуя центральный процессор (ЦП). Большинство шин магистрали интерфейса двунаправленные, и все потребители подключаются параллельно по схеме "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). Более одного активного устройства в момент обмена информацией быть не может. Оперативная и постоянная памяти всегда пассивны.

В табл. 1 приведена структура внутреннего интерфейса ПЭВМ "Агат". Категории линий - однонаправленного или двунаправленного действия обозначены соответственно 1Н и 2Н.

Модули ПЭВМ "Агат"

В ПЭВМ "Агат" используется четыре группы модулей: процессорные; памяти; связи с периферийными объектами; связи с объектами управления и информации.

Обобщенная структура аппаратных средств ПЭВМ "Агат" приведена на рис. 1 (пунктиром отмечены модули, которые находятся в стадии разработки). Базовая модификация ПЭВМ содержит следующие модули: общесистемный; центрального процессора; ОЗУ эмулятора ПЗУ; контроллера НГМД и параллельно-последовательного интерфейса. Остальные модули могут поставляться по заказу. В качестве основной элементной базы попользуются: в группе процессорных модулей микросхемы серий КР588 и КР580; в группе модулей памяти - К565, К573, К556; в остальных модулях - К155, К589, К531, К559, К555.

Дополнительные модули существенно расширяют функциональные возможности ПЭВМ "Агат". Благодаря модулю сопроцессора СР/М и модулю контроллера дисплея 80x24 можно использовать программное обеспечение широко распространенной для 8-разрядных ПЭВМ операционной системы, поддерживающей языки высокого уровня: Паскаль, Кобол, ПЛ-1, С, Фортран и т. д. Используя модуль сопроцессора с собственными ОЗУ и каналом ввода-вывода, можно организовать параллельную обработку информации, т. е. повысить производительность ПЭВМ.

Модуль контроллера дисплея с алфавитно-графическим отображением содержит дополнительное ОЗУ и совместно с модулем ОЗУ эмулятора ПЗУ обеспечивает информационную совместимость на уровне носителей ПЭВМ "Агат" с ПЭВМ "Apple-II". В контроллере дисплея с динамическим режимом реализован оригинальный табличный метод формирования изображения, обеспечивающий существенную экономию объёма видеопамяти при высоком динамизме обработки изображения. Контроллер СЕКАМ обеспечивает стыковку ПЭВМ "Агат" с антенным входом телевизора, а контроллер видеокамеры - оптический ввод в ПЭВМ видеоинформации с разрешением 256x256 элементов разложения.

Структура программных средств

Основу системного программного обеспечения (рис.2) составляет набор системных подпрограмм "Монитор", интерпретатор языка "Бейсик-Агат", дисковая операционная система (ДОС), драйверы внешних устройств.

Набор системных подпрограмм "Монитор" выполняет функции супервизора системы, обеспечивает начальный запуск системы, контролирует прохождение всех программ.

Язык программирования "Бейсик-Агат" основан на диалоговых средствах и программных структурах языка Бейсик, который является подмножеством "Бейсик-Агат". Наряду с традиционным расширением Бейсика (арифметика с плавающей запятой, графические средства, возможность управления внешними устройствами) в языке программирования "Бейсик-Агат" предоставляются развитые средства разработки и отладки гибридных программ (в программу на языке Бейсик включаются участки на машинном языке). Предоставлены средства диалога, позволяющие отлаживать кодовые участки в обозначениях исходного текста. Все арифметические и изобразительные возможности Бейсика систематизированы в удобных программных обращениях из кодовых программ и библиотеки экстракодов, полностью совместимой с Бейсиком и имеющей свою систему мнемонических обозначений в средствах ассемблирования языка системы.

Для отладки машинных программ предусмотрен режим 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. Реализация языка "Бейсик-Агат" предоставляет пользователю максимальный объём памяти, в любой модификации ПЭВМ, причём расход памяти на системные нужды не превышает 20 Кбайт (для старших моделей это менее 10% общего объёма памяти).

Дисковая операционная система предназначена для создания, сопровождения и уничтожения наборов данных (файлов) пользователя на НГМД ЕС-5088 (или ЕС-5089). ДОС позволяет работать с файлами двух типов, при этом можно расширять набор типов файлов в соответствии с потребностями пользователя. объём ОЗУ, необходимый для работы ДОС (10-21 Кбайт), зависит от количества одновременно активных файлов. ДОС одновременно обслуживает до 10 НГМД, совместима со всеми элементами программного обеспечения ПЭВМ "Агат" и автоматически настраивается на любую конфигурацию ПЭВМ.

В состав системного программного обеспечения ПЭВМ "Агат" включена диалоговая система "Школьница", предназначенная для использования в учебном процессе общеобразовательных школ и других учебных заведений [2].

Основой программного обеспечения общего назначения является "деловой" пакет (рис. 3), содержащий систему управления базами данных (СУБД "Агат"), редакторы графики и текста и табличный вычислитель. Дополнение этого пакета программами ускоренного обучения машинописи и скорочтению, которые разработаны для ПЭВМ "Агат", существенно повышает производительность труда пользователя.

СУБД "Агат" выполняет функции формирования, заполнения, корректировки и поиска в базах данных, состоящих из записей с постоянным составом полей следующих типов: текст (последовательность символов КОИ-8 длиной не более 256); целый диапазон (число из некоторого диапазона без ограничения на максимальную величину); перечисление (один из перечня элементов, заданного при формировании базы); массив (набор записей с переменным размером массива в процессе ввода и корректировки).

Запрос на поиск в СУБД "Агат" содержит описание структуры выходной информации и условия включения данных в выходные.

Описание структуры выходной информации строится по процедуре создания базы данных. При этом полями выходной базы данных могут выбираться поля исходной базы. Для полей типа массив предусмотрены следующие функции: "количество" (количество элементов массива); "сумма", "минимум", "максимум", "среднее" (для числового поля записи, являющейся элементом массива).

Условия включения данных в выходные записываются в виде системы - по одному условию на каждое используемое в поиске поле типа массив. Основным режимом диалога СУБД является "меню". При этом максимально используется словарь загруженности в процессе создания базы (наименование полей и записей, названия элементов перечислений). Логическая ёмкость СУБД "Агат" - не менее двух тысяч записей, причём любой запрос реализуется за один просмотр НГМД.

Редактор текста ПЭВМ "Агат" реализует стандартные функции редактирования текста: "перелистывание" страниц; копирование, перемещение текста; вставка (удаление) символа, слова, абзаца; компоновка текстав тексте; поиск и замена сочетаний символов; формирование текста (левый, правый отступ, длина, ширина страницы и т. п.). Редактирование выполняется в оперативном режиме с отображением всех текстов на экране. При этом используются буквы русского и латинского алфавитов из регистров прописных и строчных букв. Предусмотрена возможность подключения дополнительных наборов символов и инструментальных программ для их формирования. В дальнейшем подключается форматтер печати для отображения любой страницы подготовленного текста на экране в уменьшенном масштабе (по точке на символ текста, рисунки воспроизводятся. обозначением) и ступенчатого выравнивания в пределах страницы для размещения небольших рисунков рядом с поясняющим текстом.

Графический редактор ПЭВМ "Агат" обеспечивает редактирование изображения в трех графических режимах: 64x64 (16 цветов), 128x128 (16 цветов) и 256x256 (2 цвета). В набор функций графического редактора входят: "рисование" с помощью клавиш координатного перемещения курсора; черчение прямых линий и дуг окружностей; изменение цвета областей изображения; перемещение и размножение графических элементов; размещение текста в поле рисунка.

Структура оперативного запоминающего устройства

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ПЭВМ "Агат" занимает в адресном пространстве центрального процессора массив в 48 Кбайт - с адреса 0000 по BFFF (рис. 4, а).

Для исполнений ПЭВМ с ёмкостью памяти в 64, 128 и 256 Кбайт используется страничная организация ОЗУ. Например, для ПЭВМ с ёмкостью памяти 128 Кбайт массив памяти разделяется на 8 подмассивов ёмкостью 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 может быть программно изменено центральным процессором. В этом случае младший разряд регистра выполняет функцию дополнительного разряда адреса ЦП. Предусмотрено подключение подмассивов удвоенной ёмкости - 32 Кбайт (рис. 4, в). Через соответствующие программные переключатели подобный режим определяется состоянием старшего разряда регистра управления памятью.

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 выполнены 16-разрядными однонаправленными, так как дисплейный контроллер только считывает информацию. Для синхронизации двух "пользователей" предусмотрена работа их в разных фазах основной частоты магистрали "Агат" - Ф0 (рис. 5). ЦП получает доступ к ОЗУ в течение положительного уровня Ф0 (фаза ЦП), а ДК - в течение отрицательного уровня (фаза ДК).

Отображение информации

Дисплейный контроллер ПЭВМ "Агат", расположенный на плате общесистемного модуля, обеспечивает формирование трех графических и двух алфавитно-цифровых способов отображения (табл. 2).

Работой дисплейного контроллера управляют с помощью регистра, содержимое которого изменяется центральным процессором.

Проблемы внедрения

Широкое внедрение ПЭВМ необходимо для принципиального повышения производительности труда во всех сферах человеческой деятельности, а в сфере получения знаний и услуг - для создания потребителю комфортных условий. Уже сейчас практически любая бытовая ячейка насыщена основными элементами, характерными для профессиональной информационно-вычислительной и управляющей системы. Однако массовое внедрение такого нетрадиционного изделия, как ПЭВМ, требует определенной социально-экономической стратегии. По-видимому, целесообразно разбить процесс внедрения на два этапа.

На первом этапе внедрения сферу рыночного потребления следует свести к минимуму, а основное внимание уделить внедрению ПЭВМ по пяти направлениям: образование, сфера обслуживания, здравоохранение, культура, автоматизация учрежденческой деятельности.

Это позволит провести широкую социальную апробацию нового вида аппаратуры в областях, обеспечивающих массовую подготовку пользователей.

Одной из форм внедрения ПЭВМ "Агат" могла бы стать широкая сеть проката. Пункты проката рационально разместить при вузах, вычислительных центрах, научно-технических библиотеках и т. д. Пункты проката ПЭВМ необходимо связать с региональными центрами, которые на правах издательств заказывают, редактируют и тиражируют программы. Эти центры должны работать по заявкам предприятий и учреждений на договорной основе, подобно тому, как это делается в настоящее время центрами переводов, патентных услуг и т. д. Программисты выполняют заявки на программы, пользуясь системой проката ПЭВМ по договору с региональными центрами-издательствами.

Подобная или близкая к ней технология выработки массового программного продукта будет существенно стимулировать объёмы внедрения и переход ко второму этапу внедрения - рыночному потреблению. Развитая сеть проката позволит поддержать программным обеспечением указанные выше области.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иоффе А. Ф. Персональные информационно-обучающие и вычислительные устройства Агат. Состояние и перспективы развития. - В кн.: Диалог-82-микро: 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 её реализация на персональных ЭВМ. - Наст. вып., с. 50.

Статья поступила 7 декабря 1983 г.

Автор раздела: Garnizon

Зеркало сайта