Каналы ввода — вывода ЭВМ ЕС-1020. Под редак¬цией А. М. Ларионова. М., «Статистика», 1975. 272 с. с ил. На обороте тит. л. авт.: Р. И. Абражевич, Р. М. Аверьянова, Р. М. Асцатуров [и др.].



В книге излагаются основные принципы организации ввода — вывода в ЭВМ третьего поколения ЕС-1020 — одной из моделей Единой системы ЭВМ. Приводятся основные технические характеристики каналов ввода — вывода, структура и состав каналов и блока управления каналами. Основное внимание уделяется описанию принципов управления каналами и операциями ввода — вывода, а также принципов работы мультиплексного и селекторного каналов, использующих микропрограммный способ управления. Дается описание структуры, состава и функциональных характеристик стандартной системы связи каналов с внешними устройствами — интерфейса ввода — вывода, применяемого на всех миделях. Книга предназначена для работников вычислительных центров, а также может быть полезна для студентов вузов и инженеров, занимающихся конструированием вычислительных машин.

В нашей стране ежегодно значительно увеличивается выпуск новейших электронных вычислительных машин для удовлетворения все возрастающих потребностей народного хозяйства. При этом ведется постоянное совершенствование ЭЕМ по многим направлениям, причем основной тенденцией в развитии вычислительной техники является существенный рост относительного объема периферийного оборудования ЭВМ. В связи с этим приобретают большое значение вопросы выбора структуры и организации работы системы ввода—вывода.
Во многих ЭВМ второго поколения (IBM—1401, «Минск-22» и др.) каждое внешнее устройство (ВУ) подключалось непосредственно к основным информационным потокам и устройствам процессора (вычислительного устройства) через уникальный для каждого устройства кабель связи. Управление работой этих ВУ осуществлялось специальными командами с различной структурой для каждого устройства. Процессор принимал участие при выполнении онераций ввода—вывода на каждом отдельном внешнем устройстве. Для расширения числа ВУ требовалось добавление новых команд и проведение доработок оборудования процессора.

Такая организация ввода—вывода в ЭВМ второго поколения определялась сравнительно узкой сферой их применения. При этом ставилась цель снижения не только покупной стоимости ЭВМ, но и эксплуатационных расходов, отнесенных к единице времени. На снижение последних большое влияние оказывали повышение надежности ЭВМ, простота структуры и конструкции. Поэтому в ЭВМ второго поколения не предпринималось существенных попыток повысить производительность машины за счет более эффективной организации ввода—вывода.

Расширение сферы применения вычислительной техники и в особенности ее использование в автоматизированных системах управления для обработки информации в области планирования, экономики, учета привели к включению в состав ЭВМ большого комплекса разнообразных ВУ для ввода и вывода информации, ее запоминания и хранения, регистрации и отображения. В ре зультате этого перед разработчиками современной вычислительной техники возникли проблемы, главными из которых явились следующие:

необходимость создания вычислительных машин с переменным составом оборудования;
достижение параллельной работы ВУ как по отношению друг к другу, так и по отношению к работе процессора;
необходимость унификации программирования ввода—вывода;
обеспечение реакции вычислительной машины на многообразие ситуаций, возникающих в ВУ (готовность устройства, нарушение нормальной работы и т. д.).
Переменность состава оборудования заключается в том, что система команд, аппаратура связи с ВУ и логика управления ими должны быть таковы, чтобы присоединение нового устройства не вызывало в существующей части системы никаких других изменений, кроме изменения программ и соединений кабелей.
Несмотря на многообразие возможных конфигураций систем с переменным составом оборудования, они обладают рядом особенностей, принципиально отличающих их структуру от ЭВМ с фиксированным составом оборудования. К этим особенностям относятся:
стандартный формат информации и управляющих сигналов, которыми ВУ обменивается с процессором. Преобразование стандартного формата данных в индивидуальные, приспособленные для работы отдельных ВУ, осуществляется в самих устройствах;
стандартный формат команд для всех ВУ. Команды работы с ВУ представляют для процессора просто команды передачи информации и не отражают в явном виде специфику работы устройств, которые могут отличаться друг от друга только каким-либо кодовым признаком, например адресом ВУ. В общем случае команда обращения к ВУ содержит адрес (номер) вызываемого устройства, указание области оперативной памяти,которая должна быть использована для передачи информации, и некоторые признаки для указания типа и особенностей выполняемой команды;
наличие унифицированной системы связи с ВУ.

Организация параллельной во времени работы процессора и ВУ, а также введение многопрограммной работы позволили решить проблему эффективного использования производительности процессора при работе с ВУ.
Предпосылкой такого решения проблемы повышения производительности ЭВМ явилась разработка оперативных памятей, обладающих высоким быстродействием и имеющих большой объем хранимой информации. Наличие памятей с такими характеристиками позволило совместить во времени процессы вычислений и обмена информацией с ВУ.

Для одновременной (параллельной) работы ВУ необходимо, чтобы команда обращения к устройству только запускала его в работу, после чего процессор должен освобождаться для продолжения программы. Для обеспечения параллельной работы процессор должен иметь возможность посылать новые команды пуска ВУ, не дожидаясь окончания работы ранее запущенных устройств. После запуска в работу ВУ должны функционировать автономно, приостанавливая работу процессора только на время коротких сеансов связи для передачи в процессор или из него очередной части информации. По окончании работы ВУ должно сигнализировать об этом процессору с помощью системы прерывания.

Требование параллельной работы ВУ и процессора вызвало необходимость выделения схем управления ВУ из состава процессора и придания им достаточной степени автономности. Эта часть процессора должна выполнять только общие функции, независящие от типа ВУ. Для осуществления этих функций в системе с переменным составом оборудования аппаратуру и логику управления ВУ стали разрабатывать с учетом требований стандартности форматов информации и команд и возможности работы по унифицированным линиям связи с ВУ. Таким образом, в составе современных ЭВМ появились специальные устройства управления вводом—выводом, обеспечивающие обмен информацией между оперативной памятью и ВУ с осуществлением параллельной работы переменного набора ВУ различных типов. Эти устройства получили название устройств обмена, координаторов ввода — вывода, затем — каналов ввода — вывода .

Все перечисленные выше требования, предъявляемые к организации ввода—вывода и структуре современных ЭВМ, учитывались при разработке Единой системы ЭВМ третьего поколения, предназначенных для решения широкого круга задач и организации различных систем обработки данных. В связи с завершением основных работ по созданию Единой системы ЭВМ особую важность приобретают вопросы широкого внедрения этих машин в народное хозяйство и вопросы организации обслуживания и подготовки квалифицированных кадров, ориентированных на эксплуатацию ЭВМ Единой системы.

Опыт эксплуатации моделей системы ЭВМ ЕС-1020 и подготовки специалистов для ее обслуживания показал, что организация и работа системы ввода—вывода ЭВМ ЕС-1020 требуют тщательного ее изучения и глубокого понимания.