Электроника Д3-28

Электроника Д3-28

Электро́ника Д3-28 — специализированное настольное управляющее и вычислительное устройство, занимающее промежуточное положение между персональными компьютерами и программируемыми калькуляторами.

Создана на основе микроЭВМ «Электроника С50» (15ВСМ-5), прототипом для которой, в свою очередь, послужил программируемый калькулятор Wang 700[1]. Имеет встроенную клавиатуру (цифровые и функциональные клавиши), двухстрочный дисплей на семисегментных индикаторах (12 цифр мантиссы, 2 цифры степени и 2 индикатора знака в каждой строке) и накопитель на магнитной ленте (НМЛ) в стандартных аудиокассетах.

Оснащена оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) ёмкостью около 200 000 бит и имеет быстродействие до 1000 операций в секунду[2].

Также оснащается интерфейсами ИРПР и ИРПС (в виде согласующего устройства ПЭЛ2.240.001), к которым обычно подключался принтер и алфавитно-цифровой терминал (как правило, модели 15ИЭ-00-013). Для представления алфавитно-цифровой информации (строк символов) используется кодировка КОИ-7 Н2 (ГОСТ 13052-74); коды символов дополняются до 8-битных байтов (октетов) добавлением нулевого бита в качестве старшего.

Варианты исполнения

Первые серии Д3-28 имели микропрограммное обеспечение, находившееся в постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ) на вручную прошиваемой тонким проводом матрице из ферритовых разборных П-образных сердечников из магнитомягкого феррита. В последующих сериях ПЗУ выполнялось на интегральных микросхемах.

В некоторых тестовых экземплярах машин ПЗУ с микропрограммами устанавливались в панельки; существовали специальные прошивки этих ПЗУ для использования устройств в составе специализированных вычислительных комплексов.

В процессе производства Д3-28 внутренняя архитектура и программное обеспечение совершенствовалось с добавлением новых команд. Поколения Д3-28 (в соответствии с инструкцией по эксплуатации) делятся на «выпущенные до октября 1979 года», после этой даты и «после 1983 года».

Д3-28 16К (15ВМ16)

16 килобайт ОЗУ (микросхемы в первых выпусках — К565РУ1, в последующих — К565РУ3 и К565РУ6).

Внешне отличалась также красным цветом свечения индикаторов и цветом закрывающей их пластины из оргстекла. Последующие модели имели оранжевый цвет цифр под зелёным светофильтром.

Д3-28 32К (15ВМ32)

Оснащена 32 килобайтами ОЗУ, выполненного на микросхемах 565РУ6.

Д3-28 128К (15ВМ128)

Оснащена 128 килобайтами ОЗУ, выполненного на микросхемах 565РУ5.

В зависимости от исполнения (кодировалось цифрами ххх в обозначении 15ВМ128-xxx) Д3-28 имела возможность подключения к фотосчитывающим устройствам (СП-3 и FS-1501), ленточным перфораторам (ПЛ-150М), печатающим устройствам (например, пишущим машинкам Consul 256 и Consul 260), специальные блоки для подключения мониторов типа 15ИЭ-00-013, а также возможность подключения удалённых устройств дистанционного управления. Подключение печатающего устройства и монитора превращало Д3-28 в персональный компьютер.

Имелась возможность загрузки и автоматического запуска программы через интерфейс при включении машины.

Архитектура и система команд

В документации к Электронике Д3-28 значения байтов представлены особым образом — в виде двух тетрад, каждая из которых выражена двузначным десятичным числом. Это обусловлено возможностью побайтового ввода информации (команд и данных) непосредственно с клавиатуры. Так, например, буква Э имеет код символа 0x7C в кодировке КОИ-7 Н2, используемой Д3-28, и может быть введена как 07 12.

Система команд

Команды машинно-ориентированного языка Электроники Д3-28 кодируются одним или двумя байтами. Для облегчения восприятия человеком используются ассемблерные мнемокоды команд, приведённые в таблице:

Ассемблерный вид Описание Ассемблерный вид Описание
ABGE прибавление единицы и ветвление, если больше или равно BEQ переход, если равно
ADD сложение E экспонента (показатель степени)
AND логическое умножение BLT переход, если меньше чем
ANS анализ OR логическое сложение
GO пуск BKEY переход, если нажата клавиша
LOAD загрузка BGE переход, если больше или равно
LOADP считывание с МЛ BHIS переход, если больше или тождественно
DIV деление MOV пересылка
SUB вычитание CAP преобразование декартовых координат в полярные координаты
RTSI псевдовозврат из подпрограммы PRINT вывод на печать
INP ввод POC преобразование полярных координат в декартовы координаты
SOB вычитание единицы и условный переход SAVE запись
MARK метка OUT вывод
MUL умножение ATOI преобразование в целочисленное
BBIS переход, если бит установлен (=1) POINT точка
WAIT ожидание CMD команда
SWA обмен DEG градус
CLR очистка регистра (обнуление) COM инвертирование знака
NEG отрицание BR безусловный переход
INT целое RTII псевдовозврат из прерывания
VER контроль BSA ветвление или тождество
DIG цифра (десятичная) RTS возврат из подпрограммы
SQR квадратный корень RES остаток
INV обратная величина QRT квадрат
JMM передача управления на метку BPER переход, если программная ошибка
XOR исключающее или BNE переход, если не равно
BMER переход, если машинная ошибка BPL переход, если плюс
BEV переход, если чётно BMI переход, если минус
BBIC переход, если бит очищен (=0) END конец

Работа с клавиатуры Д3-28

Символ на
клавише		 Название
команды		 Мнемокод Код
команды
М Метка MARK 04 08
СЛ Считывание
с МЛ		 LOADP 05 13
S Пуск GO 05 14
ВП Вызов
из памяти		 MOV C,X 04 05
ЗП Запись
в память		 MOV X,C 04 04

Выбор режима осуществляется нажатием соответствующей клавиши и индицируется свечением расположенного рядом с ней индикатора. Возможна работа в одном из четырёх режимов:

  • Работа (Р). Основной режим. Производится выполнение всех программ и команд, записанных в ОЗУ, а также вводимых с клавиатуры Д3-28 или с НМЛ.
  • Ввод (В). Запись в ОЗУ, проверка и изменение программ. Команда не выполняется, а только записывается по адресу, индицируемому в регистре Y.
  • Печать и ввод (ПВ).
  • Печать (П).

Организация памяти

  • В Д3-28 ОЗУ условно разделено на две зоны: рабочую и служебную. Ячейки служебной зоны именуются регистрами.
  • Рабочая зона машин с 32 килобайтами ОЗУ занимает адреса 0x0000—0x7EFF, в этой зоне размещаются данные и программы пользователя.
  • Служебная зона занимает последние 256 байтов ОЗУ с адресами 0x7F00—0x7FFF. В некоторых регистрах хранится информация, требуемая для нормальной работы Д3-28, часть свободных ячеек может быть использована для хранения команд.
  • Структура служебной зоны ОЗУ: с адреса 0x7F00 по 0x7F1F расположены шестнадцать двухбайтных регистров R00—R15, каждый R-регистр состоит из двух байтов ОЗУ с соседними адресами, байт с меньшим адресом является старшим. Регистры R08—R15 состоят из шестнадцати однобайтных регистров S00—S15.
  • Четыре регистра R04—R07 образуют восьмибайтный регистр RR, который используется в командах с кодами 12 06 (MOV X,RR) и 12 07 (MOV RR,X).

Вся память адресуется независимо двумя основными способами:

  • Для команд работы с числами с плавающей запятой память представляет собой набор последовательно расположенных 16-байтовых чисел (12 байт — десятичная мантисса, 2 бита — знак числа и знак порядка, три тетрады — три десятичных цифры показателя степени). Адресом ячейки служит условный номер такого числа от 0 до (объём памяти / 16).
  • Плавающие числа хранятся в двух разных форматах. В одном, когда адресом был номер ячейки, число занимает или старшие, или младшие тетрады в 16 байтах, расположенных подряд и выровненных на адрес, кратный 16. В другом число занимает целиком 8 байтов в памяти подряд. При этом разрядность и прочие характеристики чисел совпадают. Первая форма была унаследована от калькулятора и допускала только команды с прямой адресацией (0—255, поскольку адрес был однобайтный), вторая — только команды с косвенной адресацией, но при этом адресуется вся память.
  • Для команд целочисленной арифметики и логических операций с байтами, 16- и 32-битными словами адресом служит физический адрес первого, самого старшего байта слова.
  • Порядок следования байтов в словах — от старшего к младшему.
  • Структура переходов — эклектичная[прояснить]. Для безусловного перехода или перехода к подпрограмме используется не менее четырёх способов: по поиску «метки» в теле программы (последовательности байтов 04 08 + <метка>), последовательным просмотром (прослеживается явное наследие калькулятора), с относительной адресацией — в пределах 256 байтов от команды перехода, и по адресу в регистре — по таблице переходов.

В 128-килобайтной версии машины применяется страничная организация памяти с мгновенно переключаемыми (по изменению состояния управляющих ячеек памяти) страницами размером по 16 килобайт каждая. Адресное пространство без применения механизма переключений страниц составляет 32 килобайта.

Регистры и индикаторы

Регистры адресовались как ячейки памяти по некоторым фиксированным адресам. При этом регистры X и Y арифметики с плавающей запятой непрерывно отображаются на 2 индикаторах.

В режиме останова основной программы большинство клавиш на клавиатуре предназначалось для арифметических и функциональных действий с числами в регистрах X и Y.

При работе основной программы на индикаторах отображались состояния регистров X и Y, однако существовало несколько команд, позволявших изменить способ отображения соответствующей им области памяти на один из нескольких служебных регистров.

При отладке и запуске пошагового исполнения отлаживаемой программы на индикаторах отображались адрес исполняемой команды, код операции и три следующих в памяти байта команд.

Имелось по 16 регистров для работы с байтами и 16-битными словами, при этом 16 однобайтных регистров физически совпадали с первыми восемью 16-битными регистрами.

Сообщения об ошибках ЭВМ Д3-28

Эти сообщения об ошибках выводились интерпретатором языка Бейсик, а не самой «прошивкой» Д3-28. Д3-28 могли использоваться и без интерпретатора языка Бейсик.

Код Тип ошибки Код Тип ошибки
0 Переполнение памяти, отведённой пользователю 26 Недопустимый оператор DATA
1 Недопустимый оператор 27 Неправильный формат команд CMD
2 Переполнение строки ввода 30 Неправильный формат в операторе FOR…NEXT
3 Недопустимый ограничитель в строке 31 Отсутствие NEXT
4 Недопустимый номер строки 32 Отсутствие FOR
5 Несоответствие кавычек в предложении 33 Переполнение стека FOR…NEXT
6 Отсутствие открывающей скобки перед аргументом функции 34 Нулевой шаг FOR
7 Недопустимый оператор LET 35 Неверный формат оператора PRINT
10 Неправильная запись индексов 36 Неверно задан формат печати
11 Неправильная размерность индекса 37 Недопустимое выражение в операторе TAB
12 Несоответствие скобок в выражении 38 Отсутствие открывающей записи в магнитной ленте (МЛ)
13 Недопустимый элемент выражения 43 Нет строки для перехода по операторам GOSUB или GOTO
14 Функция пользователя не определена 44 Нет внешней подпрограммы с указанным именем
15 Неправильное имя переменной 50 Неправильное предложение с оператором обслуживания МЛ
20 Неправильная операция отношения 52 Сбой структуры файла
21 Недопустимый оператор IF 53 Отсутствие в запоминающем устройстве массива при приёме с МЛ
22 Недопустимый оператор COM или DIM 54 Не считан очередной блок данных с МЛ в ОЗУ
23 Недостаточно места для массива DIM 55 Считанный блок не помещается в ОЗУ
24 Неправильный оператор DEF 123 Несуществующая переменная
25 Нет данных для оператора READ 128 Некорректная операция в процессе вычисления

Порты ввода-вывода

Машина стандартно имела устройство чтения/записи на магнитной ленте компактной кассеты, применяемой в бытовых магнитофонах.

Интерфейс ввода-вывода позволял подключать перфоратор и считыватель с перфоленты, а также дисковод гибких восьмидюймовых дисков.

Сетевая структура

Была разработана и реализована спецификация локальной сети размером до 255 устройств (машин или внешних устройств, например, принтеров) построенная на параллельном интерфейсе ИРПР. Топология сети — общая шина. Число соединительных проводников в кабеле — 34. Например, в компьютерном зале МФТИ соединялось от 5 до 18 машин.

Программное обеспечение

Бейсик

На ЭВМ Электроника Д3-28 реализован интерпретатор языка Бейсик (вариант 3А). Он примечателен тем, что позволял сразу после загрузки интерпретатора загрузить расширения интерпретатора в машинном коде с НМЛ. Расширения вызывались через оператор CALL по номеру пакета расширений. Данные расширения позволяли компенсировать ограниченность языка, существовали расширения для работы со строками, для плотной упаковки целочисленных данных, многочисленные расширения для работы с периферийным оборудованием. Исходно Бейсик 3А поддерживал только вещественные числа.

Также существовали версии интерпретатора вар. 3П, Бейсик-4, Бейсик-Т (всё это из официальных заводских поставок).

«Тужилкинский Бейсик»

Назван по фамилии автора — Владимира Алексеевича Тужилкина. Распространён был, главным образом, в МФТИ, где и был написан интерпретатор. Достоинства — бо́льшая функциональность и меньший объём занимаемой памяти, чем у официальной версии (8 килобайтов против 10,5 килобайтов). Недостаток — интерпретатор был рассчитан на нестандартное подключение дисплея 15ИЭ-00-013, что ограничивало его более широкое распространение. Использовал формат хранения программ и данных, также несовместимый с исходной версией, однако благодаря доступу большого количества студентов МФТИ к этим машинам объём ПО, написанного под данный диалект, далеко превышает объём других программ для Д3-28.

FORTRAN-5M

Самоназвание, которое выводилось после успешного запуска комплекса. Работал только на системах с 128 килобайтами памяти. Компилятор диалекта Фортрана, редко применяемый на подобных машинах, давал быстродействие, сопоставимое с программой, изначально написанной в машинных кодах. Скомпилированную программу можно было записать на кассету и использовать независимо от загруженного компилятора. Во время компиляции этот компилятор иногда уничтожал исходный код программы (вероятно, в случае её большого объёма), но тем не менее позволял корректно сохранить исполняемый модуль. Позволял вставлять фрагменты в машинных кодах. Возможно, он был основой или ранней версией операционной системы ВТ-МХТИ.

ОС ВТ-МХТИ

В Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева была создана операционная система, называвшаяся по названию института — ОС ВТ-МХТИ. Её разработчиком был Владимир Николаевич Калинкин. В систему входил интерпретатор-компилятор собственного языка программирования ВТ-МХТИ, работавший на порядок быстрее штатного Бейсика, и ряд системных утилит. Генерация системы производилась с кассеты-генератора (по аналогии с ЕС-1022), сгенерированная система записывалась на вторую кассету.

Особенностью языка программирования ВТ-МХТИ являлось использование как англоязычного, так и русскоязычного набора операторов и наличие интерактивного ввода (наподобие Т9 на мобильных телефонах).

См. также

  • Электроника С50 (15ВСМ-5) — устройство, внешне и по основным органам управления, устройствам и логической организации памяти очень похожее на Д3-28, но имевшее только 1 килобайт ОЗУ на ферритовых кольцах и 256 слов ПЗУ (также ферритового) для хранения микропрограмм.

Примечания

  1. ↑ Rick Bensene. Wang 720C Advanced Programming Calculator (англ.). The Old Calculator Web Museum (3 сентября 2008). Дата обращения: 12 сентября 2010. Архивировано из оригинала 3 августа 2010 года.
  2. ↑ А. П. Савин. Энциклопедический словарь юного математика. — Рипол Классик. — 353 с. — ISBN 978-5-458-39328-7.

Ссылки