Архитектура ЭВМ БЭСМ-6

Из книги Л.Н.Королева "Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение"

Мы выделили описание машины БЭСМ-6 в отдельный раздел по той причине, что эта машина занимает особое место в развитии отечественной вычислительной техники. Принципы, заложенные в основу ее структурной организации, не потеряли своего значения до сих пор. Машины БЭСМ-6 и вычислительные комплексы, созданные на их основе, до сих пор интенсивно используются в научно-исследовательских институтах, центрах обработки информации, решающих наиболее важные для народного хозяйства, науки и обороны задачи. За время более 10-летнего использования этой машины накоплено огромное по составу, чрезвычайно важное по значимости математическое обеспечение, сконцентрировавшее в себя лучшие достижения советских ученых в области вычислительной математики, программирования, решения задач проектирования сложнейших объектов, в области решения задач, связанных с освоением космического пространства.

Разработка машины БЭСМ-6, главный конструктор которой академик С.А.Лебедев и зам. главного конструктора В. А. Мельников, была закончена в конце 1966 г. Машина вступила в строй в 1967 г.

БЭСМ-6 обладает рядом интересных особенностей по организации виртуальной (математической) памяти, по принятому в ее структуре принципу "водопровода", по организации защиты памяти, прерываний, по организации связи с внешними устройствами и каналами.

Машина БЭСМ-6 - быстродействующая машина, выполняющая около 1 млн. одноадресных операций в секунду. Она выполнена на полупроводниках, на элементной базе, допускающей высокую частоту переключений (основная тактовая частота - 10 Мгц). По своим структурным характеристикам и архитектуре машина БЭСМ-6 вполне может быть отнесена к машинам 3-го поколения, хотя она и выполнена не на интегральных схемах, а на "навесных" деталях, т. е. на технологической основе машин второго поколения.

Основная цель, которую преследовали авторы проекта машины БЭСМ-6, была такова: создать быстродействующую серийную машину, сравнительно дешевую, удовлетворяющую наиболее важным современным требованиям с точки зрения автоматизации программирования и развития операционных систем, оснащенную имевшимися в то время в отечественном серийном производстве внешними запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода. Машина предназначалась для использования в крупных вычислительных центрах для решения научных и экономических задач, требующих большого объема вычислений.

Как показало время, эта цель была достигнута. Машина БЭСМ-6 производится серийно, и круг заказчиков этой машины продолжает расти. Сферами ее применения оказались научно-исследовательские институты, университеты, крупные конструкторские бюро.

Основные технические характеристики машины БЭСМ-6 таковы:

Быстродействие - около 1 млн. операций/сек.;

объем ОЗУ - от 32 до 128 тысяч машинных слов;

время выполнения сложения с плавающей запятой - 1,1 мксек;

время умножения - 1,9 мксек;

время деления - 4,9 мксек;

время выполнения логических поразрядных операций - 0,5 мксек.

Работа арифметического устройства совмещена с выборкой операндов из памяти.

Разрядность машинного слова - 48 двоичных разрядов.

Объем промежуточной памяти на магнитных барабанах - 512 тысяч слов.

К центральному процессору могут быть подключены 32 лентопротяжных механизма, каждый емкостью до 1 млн. слов. В состав вводных-выводных устройств входят два алфавитно-цифровых печатающих устройства (400 строк в минуту), два устройства вывода на перфокарты (ПИ-80), четыре устройства вывода на перфоленту, четыре устройства ввода с перфоленты, два устройства ввода с перфокарт (ВУ-700 или УВвК-601), 24 телетайпа.

К БЭСМ-6 возможно подключение дисков и графопостроителей, однако в комплектацию машин, поступивших с завода-изготовителя до 1970 г., это важное оборудование не входило. В комплектацию серийных машин БЭСМ-6 диски были включены лишь в 1972 г.

Структурные особенности машины БЭСМ-6

Для того чтобы достичь необходимого баланса между высокой скоростью выполнения арифметических и логических действий в центральном процессоре и ограниченным быстродействием блоков оперативного ферритового запоминающего устройства (время цикла работы каждого блока - 2 мксек), были предприняты следующие меры в структурной организации. Оперативное запоминающее устройство состоит из восьми блоков, допускающих одновременную выборку информации (командных слов и операндов), что резко повышает эффективное быстродействие системы памяти. Подряд идущие физические адреса памяти относятся к разным блокам, и если оказалось, например, так, что последовательно выбираемые операнды имеют последовательно возрастающие (убывающие) адреса, то они могут выбираться со средней скоростью, равной 2 мксек/8=0,25 мксек.

В реальных программах, конечно, далеко не всегда производится последовательная выборка операндов, и на самом деле эффективное быстродействие памяти не достигает указанных границ. В предположении, что запросы к восьми блокам памяти идут в хаотическом порядке (равновероятное распределение номеров запросов), эффективное быстродействие оценивается формулой

,

где Т - время цикла одного блока памяти и n - число параллельно работающих блоков.

Приведенные выше формулы показывают значение метода "запараллеливания" блоков памяти для получения выигрыша в эффективном быстродействии.

В реальных программах законы выборки адресов весьма сложны, и для них трудно подобрать соответствующий закон распределения. Поэтому при конструировании БЭСМ-6 была проделана большая работа по моделированию структуры машины и анализу временных параметров работы отдельных ее устройств на потоках информации, генерируемых реальными программами, и в частности, на модели считались реальные задержки при обращении к различному количеству параллельно работающих блоков памяти.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: контрольная по русскому, решебник по математике 6 класс.





1  2  3 | Следующая страница реферата