Корвет/Радио 01-89/Пользователям о «Корвете»

Данный материал защищён авторскими правами! Использование материала заявлено как добросовестное, исключительно для образовательных некоммерческих целей. Автор: С. АХМАНОВ, Н. РОЙ, А. СКУРИХИН Источник: http://rkgames.h11.ru/infopk/doc/korvet_radio/doc1.htm

Введение

Развитие вычислительной техники и особенно ее массовое внедрение сегодня во многом определяют темпы развития нашего общества. Накопление, обработка информации, обмен ею, создание экспертных систем, позволяющих на базе полученных знаний прогнозировать оптимальный способ действий в самых разных областях человеческой деятельности, ускорение рутинных операций, ежедневно и многократно выполняемых представителями самых разных профессий, — все это и еще многое невозможно без широкого применения вычислительной техники. Более того, чтобы выдержать сегодня конкуренцию на мировом рынке, почти бесполезно вкладывать деньги в любую экономическую отрасль без одновременного создания в обществе информационно-вычислительной инфраструктуры.

Одним из главных этапов создания такой инфраструктуры является разработка и массовый выпуск персональных компьютеров. Чтобы стать персональными не по названию, а по существу, подобные компьютеры должны многое уметь, быть дешевыми и ориентированными на самого обычного пользователя.

Не менее важной задачей является разработка и производство устройств, позволяющих органично вплетать вычислительную технику в научные эксперименты, технологические процессы, процессы обучения и т. д. Существует наконец задача соединения компьютеров между собой. Это необходимо для эффективного использования имеющихся ресурсов программного обеспечения.

В настоящее время наша страна находится на пороге решения этих проблем. И здесь представляется важным привлечь как можно больше творческих людей к участию в деле полной компьютеризации страны. Для этого мало знать основы цифровой техники. Требуются специалисты, которые не только умеют собирать и налаживать различные устройства, но и использовать современное программное обеспечение, составлять свои программы для управления этими устройствами. Другими словами, необходимо обучить людей профессиональной работе с вычислительной техникой, c компьютерами.

К сожалению, в нашей стране производство персональных компьютеров пока сталкивается с многочисленными трудностями. Одна из них — низкая надежность выпускаемых микросхем. Очень медленно разворачивается массовое производство периферических устройств типа дисководов для гибких и жестких дисков, принтеров, цветных дисплеев и т. д. Оставляет желать лучшего и их качество.

Однако дело начинает сдвигаться с «мертвой точки». Разработан ряд отечественных персональных компьютеров и начат их серийный выпуск. Удачным по совокупности своих характеристик является компьютер, разработанный в Институте ядерной физики Московского государственного университета. Под названием «Корвет» он выпускается сегодня на предприятиях министерства радиопромышленности, правда, с серьезными трудностями (см. «Корвет» на мели. Кто виноват?" «Радио», 1988, № 12. и «Радио», 1988, № 7, «Кто и когда снимет „Корвет“ с мели?»). Согласно планам, его выпуск будет достигать сотен тысяч штук в год.

Хотя этот компьютер предназначен прежде всего для школьной компьютеризации и выпускается как комплект учебной вычислительной техники (КУВТ), в который входит рабочее место преподавателя (ПК8020) и до 15 рабочих мест учащихся (ПК8010), это — микро-ЭВМ широкого профиля. Поэтому мне представляется важным и своевременным ознакомить всех потенциальных пользователей «Корвета» с его устройством и основами его программирования.

Поскольку цена «Корвета» сравнительно невелика, то можно надеяться, что в недалеком будущем эта машина поступит в розничную торговлю и таким образом сможет войти в каждый дом. Я уверен, что богатые возможности «Корвета» никого не оставят равнодушными, и число его пользователей будет постоянно увеличиваться. Надеюсь, что «Корвет» вызовет большой интерес у радиолюбителей.

Необходимо отметить, что «Корвет», несмотря на кажущуюся простоту, является довольно сложным устройством. Поэтому вряд ли целесообразно пытаться повторить его своими силами в домашних условиях. Правильнее было бы сосредоточить внимание на разработке устройств и соответствующих программ, применимых в различных областях человеческой жизни. И здесь вклад радиолюбителей может быть значительным.

Публикуемый в журнале «Радио» цикл статей, написанный разработчиками «Корвета» — научными сотрудниками Института ядерной физики МГУ Сергеем Ахмановым, Николаем Рой и Александром Скурихиным, предназначен для первого ознакомления читателей с устройством компьютера. Основное внимание уделено описанию различных устройств, входящих в состав этой машины, даны сведения, как ими пользоваться.

Авторы намеренно не приводят принципиальную схему «Корвета», не дают и рекомендаций по его изготовлению и наладке. Поместить в журнале всю необходимую для этого техническую документацию просто невозможно. Однако, как показывает практика, для продуктивной работы с машиной вовсе необязательно знать тонкости ее принципиальной схемы. Это, в частности, связано с тем, что в современных компьютерах все чаще используются заказные и полузаказные БИС. Как они устроены внутри, знает только изготовитель. Остальные имеют информацию лишь о командах, которые управляют работой микросхем. И этого совершенно достаточно.

Исходя из этих соображений, авторы предлагаемого вниманию читателей цикла статей основной своей целью видят обучение пользователей «Корвета» именно программированию входящих в него контроллеров, адаптеров и интерфейсов. Поскольку все они являются стандартными для персональных компьютеров, то, зная, как до них добраться, не составляет труда подключить через них к «Корвету» самые разнообразные устройства.

Итак, вам предлагается осуществить первое знакомство с «Корветом». Я надеюсь, что публикуемый материал поможет читателям журнала «Радио» успешно освоить эту машину и по мере появления компьютера в продаже активно использовать его в своей деятельности.

Академик Е. ВЕЛИХОВ, вице-президент АН СССР

ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО

Знакомство с «Корветом» начнем с истории его создания. Тогда будут понятнее идеологические аспекты выбора параметров нашего компьютера и его возможности.

Основной причиной, почему мы взялись за разработку персонального компьютера, явилась необходимость автоматизации физической установки по дистанционному измерению параметров низкотемпературной плазмы методами лазерной спектроскопии. Это было связано с тем, что выяснилась неспособность людей и существующей техники поддерживать параметры установки в требуемых диапазонах в течение необходимого времени. В связи с этим в августе 1985 г. было принято решение о необходимости создания для своих нужд собственных средств вычислительной техники, в частности микро-ЭВМ. Какие задачи мы поставили перед собой?

Во-первых, будущий компьютер должен обладать способностью управлять параметрами установки, изменяющимися в миллисекундном — секундном временных диапазонах. Это может быть поддержание заданного давления в газовом тракте, напряжения высоковольтных источников и т. п., что накладывает определенные условия на аппаратные средства ЭВМ.

Во-вторых, компьютер предполагалось использовать для обработки получаемой информации и теоретических расчетов, что определяло требования к вычислительным ресурсам машины и ее программному обеспечению. В-третьих, планировалось использовать нашу ЭВМ в качестве персональной, для обработки текстовой, табличной и графической информации, ведения архива данных и других «персональных» применений. Это должно было наложить отпечаток на всю архитектуру машины.

Исходя из этих задач и была выбрана компоновка машины. Она размещается в корпусе клавиатуры на одной печатной плате. Таким образом достигается компактность, необходимая персональному компьютеру и, что самое главное, высокая его надежность.

Известно, что внутренние разъемные соединения, присущие многоплатным конструкциям, сильно снижают надежность таких систем.

Особое внимание уделили схемотехнике. Если машина собрана правильно, из годных деталей, то отпадает необходимость в ее наладке.

Однако одноплатный вариант имеет свои особенности, он приводит к замкнутости системы, к невозможности ее наращивания. Поэтому на плате стало необходимо предусмотреть все системы, которые могут понадобиться пользователю.

Заботой о пользователе обусловлен и выбор процессора, на котором построена машина. Это очень важный вопрос. В настоящее время наибольшую часть стоимости вычислительной системы составляет ее программное обеспечение, и правильный выбор процессора может помочь избежать этих затрат путем использования программного продукта, наработанного в мире. Это однозначно определило выбор 8-разрядного массового отечественного процессора КР580ВМ80А, аналогичного широкоизвестному процессору I8080А фирмы «INTEL», на базе которого построено большое количество зарубежных персональных компьютеров и для которого существует огромное количество программ.

Перейдем к описанию систем, входящих в состав машины.

СИСТЕМЫ «КОРВЕТА»

Сердцем любой ПЭВМ является центральный процессор. В «Корвете», как уже было сказано, использован широкоизвестный микропроцессор КР580ВМ80А, который работает с максимальной разрешенной для него тактовой частотой, равной 2,5 МГц. Это обеспечивает быстродействие 625 тыс. коротких операций в секунду. (Хотя, конечно, правильнее было бы измерять быстродействие в каких-либо осмысленных единицах. Однако такова сложившаяся практика). При этом генератор тактовых импульсов собран по нестандартной схеме, что позволило при использовании одного кварцевого задающего генератора осуществить синхронизацию всех систем машины, существенно повысив тем самым ее быстродействие.

Полный объем памяти, входящей в состав машины, достигает 361 килобайт. При этом, ввиду того что процессор способен адресоваться одновременно только к 64 килобайтам, становится необходимым специальный механизм, который называется диспетчером памяти и обычно не встречается в машинах такого класса. В нашей ЭВМ он присутствует, но реализован несколько нетрадиционно.

Обычно вычислительная машина с диспетчером памяти имеет большой банк общей оперативной памяти, разделенной на относительно небольшие блоки одинакового размера, называемые страницами. Из них набирается текущая конфигурация такого размера, который способен обслужить процессор. Изменение конфигурации памяти осуществляется заменой или перестановкой входящих в нее страниц.

У нас память состоит из принципиально разных банков памяти, каждый из которых входит в состав определенной системы и аппаратно построен таким образом, чтобы обеспечить максимальное быстродействие той системы, в состав которой он входит. Диспетчер памяти позволяет предусмотреть 32 комбинации из этих банков, любую из которых можно мгновенно выбрать программным образом.

Одним из таких банков является ПЗУ, объем которого может достигать 96 килобайт. Предназначен банк для хранения резидентных средств программного обеспечения (резидентными называют программы в защищенной от прикладных программ области оперативной памяти). Такими средствами являются тест-мониторная система и интерпретатор языка программирования Бейсик. Бейсик — это язык, который обязательно должен быть в любом персональном компьютере. Простота, достаточная эффективность и распространенность делают его необходимым атрибутом массовой ЭВМ. Для нашей машины был специально написан интерпретатор языка Бейсик, который, с точки зрения пользователя, не отличается от стандартных языков фирмы «Microsoft». Он написан для операционной системы СР/М-80 самых распространенных ныне персональных компьютеров серии IBM PC фирмы «IBM» и составляет также основу стандарта MSX.

Наш Бейсик является одним из этого клана и существует в двух версиях объемом 16 и 24 килобайт, что оставляет еще большой запас в пределах 96 килобайт для дальнейшего расширения. Язык находится в машине резидентно, не требуя никаких устройств внешней памяти, и пользователь получает его в свое распоряжение путем простого включения машины в сеть.

Система оперативной памяти представляет собой банк ОЗУ, не используемый ни для каких нужд, кроме хранения программ и данных пользователя. Все другие системы, как мы уже говорили, имеют свои собственные банки памяти. Этот банк ОЗУ может быть выполнен как на дешевых микросхемах емкостью 16 килобит, так и на более дорогих и дефицитных, емкостью 64 килобита, что позволяет иметь оперативную память объемом 16 или 64 килобайта. Эта память может быть увеличена за счет возможностей системы графики высокого разрешения до 256 килобайт.

Очень важной системой является блок контроллера накопителей на гибких магнитных дисках, Система позволяет подключить к машине до четырех накопителей любого из существующих стандартов: односторонние или двусторонние диски, с одинарной или двойной плотностью записи, с любой плотностью треков, восьми-, пяти- или трехдюймовые в любых комбинациях. Суммарная емкость четырех накопителей составляет 4 мегабайта. Для управления дисководами на машину поставлена дисковая операционная система, полностью аналогичная самой распространенной в мире для этого класса машин операционной системе СР/М-80. Это дает возможность использовать чрезвычайно большое количество системных и прикладных программ, созданных для работы под управлением этой операционной системы.

Система внешней памяти «Корвета» может быть реализована и на базе любого бытового магнитофона. С помощью этой системы можно сохранить результат работы за день или воспользоваться чужими программами или данными. Лучшие результаты получаются на магнитофонах среднего класса- Это объясняется тем, что сигнал нашего компьютера узкополосный (порядка единиц килогерц), а высококачественные широкополосные магнитофоны вое." производят дополнительные шумы.

Cкорость записи информации в нашей системе составляет 2400 бод, что позволяет записать на одну кассету МК-60 до одного мегабайта информации или порядка одной тысячи страниц текста. Помимо чтения или записи, система имеет встроенное реле, с помощью которого можно управлять мотором магнитофона через вход «Кратковременный СТОП». Это позволяет программе хотя бы в минимальных пределах управлять процессами чтения или записи, «подгружать» дополнительные программы или данные.

Следующим устройством, необходимым для работы машины, помимо процессора и памяти, является клавиатура- Это, по-видимому, самое распространенное устройство ввода, с помощью которого мы можем управлять работой персонального компьютера. В нашем случае нет необходимости в отдельной клавиатуре, стоимость которой сравнима со стоимостью персонального компьютера, так как вся машина объединена с ней и собрана в одном корпусе.

Клавиатура представляет собой печатную плату, на которой установлены клавиши, в качестве которых могут быть использованы любые замыкатели, вплоть до кнопок от дверных звонков. Дело в том, что с проблемами типа «дребезга контактов» борется сама ЭВМ. Таким образом, единственным критерием к подбору клавишей стала их дешевизна.

В «Корвете» может работать до 128 клавиш. В настоящее время используется 80, в число которых входят поле стандартной русскоязычной пишущей машинки, поле программируемых клавиш, поле специальных клавиш и отдельное цифровое поле, переключаемое в поле управления курсором.

Наряду с устройством ввода информации в машину, каким является клавиатура, необходимо устройство отображения информации. В нашей ЭВМ одним из таких устройств является система отображения алфавитно-цифровой и псевдографической информации на экране монитора или бытового телевизора. Она позволяет отображать текстовую информацию в форматах 64 символа в 16 строках или 32 символа в 16 строках. (Надо отметить, что, используя другие системы, возможна реализация формата 85 символов в 32 строках, что позволяет отобразить на экране одновременно полторы машинописных страницы текста).

Отличием нашей машины от общепринятых является аппаратная реализация знакогенератора. Это означает, что для того, чтобы нарисовать какой-либо символ, достаточно «положить» его код в нужное место экрана дисплея, и аппаратные средства мгновенно реализуют его образ. При этом символ будет достаточно красивым, так как он синтезируется в матрице размерами 8Х16 точек, а в общепринятых лишь 5Х7 или 7Х9 точек. Так, все вертикальные линии состоят из пар точек, что позволило сделать шрифт с так называемым «нажимом», как это сделано в специализированном текстовом адаптере персонального компьютера фирмы «IBM».

Знакогенератор содержит два набора символов по 256 штук в каждом. Первый набор состоит из 128 символов, соответствующих стандартному набору ASCII, и 128 — прописных и строчных букв русского алфавита, расположенных в соответствии со стандартом КОИ-8. Во второй набор входят специальные символы, с помощью которых можно реализовать псевдографику с разрешением 128 на 48 точек.

Этот графический режим далек от возможностей специализированной графической системы, также имеющейся в «Корвете», но имеет и свои преимущества. Во-первых, ввиду аппаратной реализации знакогенератора картинка может быть нарисована очень быстро, При программировании на «С» или Ассемблере весь экран может быть заполнен за время порядка 10 миллисекунд, что в два раза быстрее, чем нужно для того, чтобы показывать мультфильм, так как время заполнения телевизионного кадра равно 20 миллисекундам.

Во-вторых, каждая картинка занимает очень мало места, всего один килобайт, что позволяет хранить в памяти ЭВМ несколько сотен таких кадров и, следовательно, показывать довольно длинный фильм.

Второй набор символов аппаратного знакогенератора отличается тем, что русский шрифт в нем упорядочен по алфавиту. Дело в том, что в стандарте КОИ-8 буквы русского алфавита расположены в звуковом соответствии с латинским шрифтом, образуя последовательность Ю А Б Ц Д Е Ф Г Х и т. д., что было удобно при использовании англоязычных клавиатур, но затрудняет работу с архивами и базами данных. Так, если Вы будете сортировать вашу записную книжку в коде КОИ-8, не принимая специальных мер, то получите на первом месте всех Юрьевых, затем Андреевых, Борисовых, Цаплиных и т. д. Второй набор знакогенератора позволяет избежать этих проблем. В этом наборе имеются также другие графические символы, аналогичные набору машины IBM PC, с помощью которых удобно создавать различные рамки, таблицы и тому подобное. Каждый символ из любого знакогенератора может быть отображен светлым на темном фоне или темным на светлом фоне, возможно проинвертировать все изображение целиком или его часть, что позволяет реализовать различные курсоры, меню, выделение блоков. На выходе системы отображения алфавитно-цифровой и псевдографической информации мы имеем обычный композитный видеосигнал, который может быть подан на видеовход любого телевизора или монитора.

Одна из систем «Корвета» обеспечивает работу с двумя двухкоординатными манипуляторами типа «joystick» для управления объектами на экране.

В машине предусмотрены соответствующие аналогово-цифровые преобразователи, с помощью которых можно реализовать пропорциональный режим управления. Манипуляторы такого типа наиболее распространены в играх.

Важной системой является система последовательного интерфейса. Такой тип интерфейса имеется практически во всех вычислительных системах и во многих периферийных устройствах. Это своеобразное «окно в мир», через которое можно обмениваться программами и данными, практически со всеми ЭВМ, а также управлять разнообразными устройствами, такими, как графопостроитель, модем и многими другими.

В «Корвете» реализованы оба существующие в настоящее время стандарта на последовательный интерфейс. Это как «токовая петля», где сигналы передаются подачей тока величиной 20 мА, так и «RS-232C», где сигналы передаются напряжением +/-12 Вольт. Оба эти набора сигналов подаются на один разъем. Скорость обмена по последовательному интерфейсу задается программным образом и может достигать максимально разрешенной по стандарту и равной 19 200 бод.

В отдельную систему можно выделить манипулятор типа «мышь», который подключается к разъему последовательного интерфейса. «Мышь» представляет собой небольшую коробочку, перемещение которой по столу или любой другой поверхности однозначно задает перемещение какого-либо объекта на экране. Это особенно удобно для всех задач автоматизированного проектирования. К «Корвету» без каких-нибудь переделок может быть подключен и поддержан соответствующим программным обеспечением один из наиболее распространенных в мире манипуляторов «мышь» фирмы «Microsoft».

С. АХМАНОВ, Н. РОЙ, А. СКУРИХИН

Сканирование и обработка: А. Болтаевский, 23.06.2000