Бортовые цифровые вычислительные системы

Бортовые цифровые вычислительные системы

БЦВМ второго поколения

Взаимодействие с абонентами БЦВМ второго поколения также производилось через устройство сопряжения, которое содержало необходимый набор преобразователей «аналог—цифра» и «цифра—аналог», так как бортовая аппаратура имела в основном аналоговый интерфейс.

В машинах второго поколения в составе УС появляются радиальные каналы для передачи последовательных кодов с пропускной способностью 48 Кбит/с. Устройство сопряжения конструктивно выполнялось или в виде автономного блока, взаимодействующего с центральным вычислительным устройством (ЦВУ) машины по цифровому каналу, или интегрировалось с БЦВМ, образуя устройство ввода-вывода.

В первом варианте пользователю поставлялось ЦВУ. Пользователь в большинстве случаев был вынужден разрабатывать устройство сопряжения самостоятельно. В связи с отсутствием у пользователя необходимого опыта в области создания средств вычислительной техники физические характеристики УС (вес, габариты, энергопотребление и надежность) значительно уступали соответствующим характеристикам ЦВУ, что в итоге снижало общие параметры машины.

Во втором варианте пользователю поставлялась БЦВМ, в составе УВВ которой имелся определенный набор преобразователей. Естественно, что фиксированный набор преобразователей не мог обеспечить все случаи конкретного применения и возникала необходимость в разработке семейства машин, различающихся составом УВВ.

Федеративные вычислительные системы

На основе БЦВМ второго поколения, объем, вес и энергопотребление которых были примерно на порядок лучше, строились в основном федеративные вычислительные системы, содержащие несколько машин, объединяемых радиальными связями по типу «каждый с каждым». Бортовой комплекс состоял из ряда автономных подсистем и во многом повторял структуру аналоговых КБО.

Практически в каждой из подсистем в качестве центрального вычислителя использовалась БЦВМ, а первичная обработка производилась в аналоговой форме. В ряде случаев БЦВМ второго поколения использовались и для построения централизованных БВС, в которых очень часто одна или несколько машин взаимодействовали с периферией через общее устройство сопряжения.

В силу того что БЦВМ второго поколения имели закрытую архитектуру, федеративные вычислительные системы, построенные на их основе, были детерминированными закрытыми, а следовательно, и трудно модернизируемыми системами.

Машины семейства «Орбита»

К второму поколению БЦВМ условно можно отнести машины семейств «Орбита-10» и «Орбита-20», разработанные в ОКБ «Электроавтоматика», БЦВМ «Аргон-15» разработки НИИ «Аргон».

Бортовые цифровые вычислительные системы

Разработка БЦВМ «Орбита-10» начата в 1966 г., серийное производство — в 1970 г., выпущено более 3000 машин. В качестве одного из применений БЦВМ «Орбита-10» можно указать использование ее в составе НК-45 самолета Ту-22МЗ.

В состав арифметического устройства бортовые цифровые вычислительные системы «Орбита-10» введено специальное множительно-делительное устройство, позволившее существенно повысить быстродействие машины. Для реализации структуры бортовые цифровые вычислительные системы использовались гибридные микросхемы «Трапеция 3» (серия 221).

Разработка базовой модели семейства бортовые цифровые вычислительные системы «Орбита 20» начата в 1970 г., серийное производство освоено в 1974 г., всего было выпущено более 11 000 машин.

Бортовые цифровые вычислительные системы «Орбита 20» это одноадресные, синхронные машины последовательно-параллельного действия универсального типа, основной единицей информации в машине является 16-разрядное двоичное поле. Машины выполняют операции с 16-разрядными операндами в режиме фиксированной запятой. В систему команд введены также и операции с удвоенной точностью.

Система команд одноформатная и работает с прямой (в пределах нулевой страницы), относительной, непосредственной и индексной адресацией. В командном слове машины 9 разрядов (0—8) указывают адрес операнда, 6 разрядов (9—14)— код операции, семантика 15-го разряда определяется выполняемой операцией.

Машина выполняет следующие операции: арифметические (в том числе и с удвоенной точностью), логические, сдвига, над битами, пересылки, запоминания, передач управления, обмена и ввода-вывода. Система прерываний двухуровневая, один уровень отведен для работы с КПА.

Структура БЦВМ

Структуру БЦВМ образуют ЦВУ и УВВ. В состав ЦВУ входят арифметическое устройство, включающее множительное и делительное устройства, ОЗУ и ПЗУ со страничной организацией (по аналогии с ЦВМ «Орбита 10»), а в ряде модификаций и энергонезависимая память (ЭЗУ). Относительно высокое быстродействие обеспечивается совмещением в выполнении команд по трем уровням (по аналогии с ЦВМ «Орбита 10») и применением множительно-делительного устройства. В состав УВВ базовой модели входят:

  • многоканальные преобразователи «аналог—код», «частота—код» и «последовательный код—машинный код»;
  • преобразователь разовых команд;
  • многоканальный преобразователь «код—аналог»;
  • преобразователь «машинный код—параллельный код и разовые команды»;
  • преобразователь «код—сигнал».

В структуре машины предусмотрена возможность подключения дополнительных блоков ЗУ и модулей УВВ. Структура машин семейства построена с применением микросхем 17 различных типов («Тюльпан-3», «Титан», «Турбина», «Дон» и др.). Для построения ОЗУ и ПЗУ использованы магнитные сердечники. Изменение информации в ПЗУ осуществляется перепрошивкой. Вопросы охлаждения решались в зависимости от модификации машины.

Бортовые цифровые вычислительные системы

Включение в структуру машины преобразователей информации было технически оправдано, в составе бортового оборудования отсутствовали датчики с цифровым выходом и исполнительные органы с цифровым входом. Однако интеграция БЦВМ с преобразователями информации приводит к необходимости разработки модификаций, различающихся прежде всего составом преобразователей.

Действительно, к концу 1980-х гг. в семействе было разработано около шестидесяти модификаций БЦВМ, в том числе и с использованием новой элементной базы и новых технологических решений («Орбита-20М-22», «Орби- та-20М-22-56» и др.). Одновременно был разработан и ряд автономных блоков УВВ — УВВ 20, УВВ 20-12, УВВ 20-12-01.

Ссылка на основную публикацию