Советские разработки: первые МПК
Микропроцессорный комплект КР588 является одним из первых микропроцессорных комплектов, выпущенным в Советском Союзе, и потому он сохраняет черты ЦПУ миникомпьютера. Созданный на базе КМОП-технологии, этот комплект предназначен для создания аппаратуры средней производительности. Отличительными способностями микросхем комплекта являются малое потребление мощности от источника питания, широкий набор периферийных микросхем и гибкость, обеспечиваемая незафиксированной системой команд управляющей памяти комплекта. Например, в состав комплекта входят микросхемы, позволяющие реализовать систему, полностью аналогичную микрокомпьютеру «Электроника-60». Пользователь может построить управляющую память, реализующую практически любую систему команд.
Микропроцессорный комплект КР588 состоит из следующих микросхем: (в скобках для некоторых микросхем указан компонент центрального процессора более высокой степени интеграции, соответствующий по функциям данной микросхеме)
КР588ВУ2 – управляющая память, хранящая описания действий микропроцессорной системы для каждой конкретной команды во внутреннем 12-битном формате (память микрокодов) – 42 контакта корпуса;
КР588ВС2 – арифметическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции над 16-битными целыми числами (АЛУ) – 42 контакта корпуса;
КР588ВГ1 – системный контроллер, управляющий взаимодействием системы посредством системной шины – 42 контакта корпуса;
К588ВР2 – умножитель, позволяющий быстро осуществлять операции умножения и деления 16-битных целых чисел (часть АЛУ) – 24 контакта корпуса;
КР588ВА1 – 8-битный приёмопередатчик – 28 контактов корпуса;
КР588ИР1 – 8-разрядный регистр защёлки – 28 контактов корпуса;
КР588ВГ2 – контроллер ЗУ, осуществляющий выборку команд из памяти (устройство выборки) – 18 контактов корпуса;
К588ВТ1 – селектор адреса, осуществляющий доступ системы к портам ввода-вывода – 42 контакта корпуса.
Легко заметить, что многие микросхемы имеют больше контактов корпуса, чем их более совершенные потомки. На примере микросхем комплекта КР588 особенно хорошо виден ход увеличения степени интеграции микросхем – именно подобный комплект из большого числа микросхем был заказан для своего калькулятора фирмой Busicom в 1970 г.
Имелось 7 различных типов микросхемы КР588ВУ2. Эти микросхемы КР588ВУ2-0001 – КР588ВУ2-0007 реализовали различные наборы команд, например, некоторые1 из них – систему команд микрокомпьютера «Электроника-60».
Общий принцип работы системы на базе комплекта КР588 таков: контроллер ЗУ выбирает команду из памяти и передаёт её в управляющую память; та дешифрует команду и выдаёт её микрокод на 12-разрядную внутреннюю шину микрокода системы; устройства, которые микрокод побуждает к действию, выполняют дешифрованную операцию. Как легко видеть, на один микрокод может реагировать несколько устройств одновременно. Подобная архитектура системы существенно усложняет её монтаж (необходимостью использовать десятки корпусов микросхем), но зато обеспечивает гибкость, несравнимую ни с какой из систем на базе монокристального процессора.
Поскольку микросхемы комплекта КР588 обладают высокой помехоустойчивостью, то их применение было оправдано в устройствах, действующих в условиях сильных электромагнитных полей, например, в системе навигации подводной лодки, где малое энергопотребление микросхем комплекта КР588 также увеличивает длительность автономного плавания.
Подобными микропроцессорными комплектами были также комплекты К1802 и К1804, совместимые друг с другом. Эти комплекты позволяли организовывать микропроцессорные системы, схожие по архитектуре, гибкости и быстродействию с миникомпьютерами и даже суперкомпьютерами. Для подробного рассмотрения этих микропроцессорных комплектов нет необходимости, так как они во многом повторяют черты комплекта КР588 и, что важнее, не содержат микропроцессоров в полном смысле этого слова. Отметим только, что ядром комплекта К1804 было 4-битное ЦПУ К1804ВС1, содержащее 16 рабочих регистров регистр сдвига и регистр флажков, АЛУ, способное выполнять 8 логических и арифметических операций, и «сдвигатель» для ускорения операций сдвига. Однако это ЦПУ не могло выбирать свои команды из памяти и не могло взаимодействовать с системной шиной. С другой стороны, ЦПУ типа К1804ВС1 можно было объединять в системе, эффективно получая 8-, 12- или 16-битное ЦПУ. Ядро комплекта К1802 состояло из 8-битного АЛУ К1802ВС1, 16-битного арифметического расширителя К1802ВР1 (совокупность его и микросхемы К1802ВС1 образует полноценное 16-битное АЛУ), умножителя К1802ВР2 и регистрового набора К1802ИР1. К этому многокристальному ядру применимы все те же рассуждения, что и к ЦПУ К1804ВС1.
Для взаимодействия ЦПУ типа К1804ВС1 с оперативной памятью применялись 4-битные схемы управления памятью К1804ВУ1/2 и К1804ВУ3. Каждая из схем К1804ВУ1/2 включает программный счётчик, 4-элементный стек, указатель этого стека и адресный регистр, программируемый ЦПУ для доступа к операндам в памяти. Схема К1804ВУ3 служит для вычисления адреса следующей команды по коду предыдущей и состоянию флажков ЦПУ. Для взаимодействия ядра комплекта К1802 с системной шиной применялись микросхемы К1802ВВ1/2.
В комплект К1804 входила также 16-битная схема ускоренного переноса К1804ВР1, допускающая каскадное подключение для организации 32-битных схем переноса.
Микропроцессорные комплекты К1802 и К1804 применялись как в компьютерах «Электроника-НЦ», так и в компьютерах единой системы (ЕС).
|
