ЭЛЕКТРОННАЯ УПРАВЛЯЮЩАЯ МАШИНА КАРЦЕВА

Предлагаемая полезная модель относится к вычислительной технике, а более точно, к электронным управляющим машинам специального назначения для обработки специальной радиолокационной информации.
Известны управляющие машины семейства СМ1800 (1, 2, 3).
Шестнадцатиразрядные модели СМ1800 ориентированы также на создание управляющих систем реального времени. В (2, стр.24-25) описан модуль центрального процессора МЦП-16 микро-ЭВМ СМ1810, который взят за прототип и который содержит оперативную память для хранения операндов и результатов выполнения операций, постоянную память, устройство управления (16-разрядный микропроцессор с необходимыми дополнительными узлами), интерфейс внутренней памяти (магистрали для обмена данными), арифметическое устройство для выполнения операций с плавающей запятой (арифметический сопроцессор).
Однако указанный выше прототип не может выполнять программы для решения специальных задач по обработке информации в реальном масштабе времени.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание электронной управляющей машины, которая с требуемой достаточно высокой скоростью и производительностью может выполнять программу, составленную из инструкций, приведенных в таблицах 1 и 2. Тем самым, по сравнению с прототипом появляется функциональная возможность выполнять на предлагаемой электронной управляющей машине специальные задачи управления по обработке информации в реальном масштабе времени.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что машина Карцева содержит
оперативную память для хранения операндов и результатов выполнения операций,
постоянную память,
центральное устройство управления,
интерфейс внутренней памяти,
арифметическое устройство для выполнения операций с плавающей запятой,
причем арифметическое устройство и центральное устройство управления связаны с оперативной памятью и постоянной памятью через интерфейс внутренней памяти; далее следуют отличительные признаки:
арифметическое устройство содержит 29-разрядные регистр первого операнда А, регистр второго операнда С, первый регистр результата В и второй регистр результата D, в которых нулевой разряд является разрядом алгебраического знака числа, первый разряд является разрядом знака порядка числа, разряды со второго по восьмой являются разрядами двоичного порядка числа, а разряды с девятого по двадцать восьмой являются разрядами мантиссы числа,
оперативная память состоит из ячеек с 29 двоичными разрядами в каждой ячейке,
постоянная память предназначена для хранения инструкций выполняемой программы и непосредственных операндов и состоит из ячеек с 29 двоичными разрядами в каждой ячейке,
центральное устройство управления содержит
29-разрядный регистр инструкции РИ1,
15-разрядный регистр адреса инструкции РИ,
14-разрядный регистр адреса операнда РА,
14-разрядный регистр хранения адреса возврата РХ,
14-разрядный регистр разрешения прерывания РРП,
14-разрядные первый, второй и третий регистры модификации адреса РМ1, РМ2, РМ3, соответственно,
двухразрядный регистр дополнительных разрядов адреса ДРА,
29-разрядные первый и второй регистры сигнализации, РС1 и РС2, соответственно,
12-разрядный первый регистр набора активных индикаторов РНИ,
12-разрядный второй регистр набора активных индикаторов РНИ',
12-разрядные первый и второй регистры активных индикаторов РАИ1 и РАИ2, соответственно,
29-разрядный регистр коммутационных полей входов и адресов РТ,
14-разрядный регистр результата адресной арифметики РР,
14-разрядный первый регистр внешнего обмена и 29-разрядный второй регистр внешнего обмена (ВРк и ВРдл),
причем
29-разрядный регистр инструкции (РИ1) содержит семь полей для операций центрального устройства управления,
первое поле из трех разрядов с нулевого по второй предназначено для кода приема информации в регистры модификации,
второе поле из трех разрядов с третьего по пятый предназначено для кода операции модификации адреса,
третье поле из одного шестого разряда предназначено для кода записи результата арифметической операции в оперативную память,
четвертое поле из двух разрядов с седьмого по восьмой предназначено для кода источника операнда для приема операнда в регистр центрального устройства управления, адрес которого помещен в пятом поле,
пятое поле из 12 разрядов с девятого по двадцатый предназначено для кода адреса операнда,
шестое поле из 4 разрядов с двадцать первого по двадцать четвертый предназначено для кода операции центрального устройства управления,
нулевое поле из 4 разрядов с двадцать пятого по двадцать восьмой предназначено для кода 0000.
Кроме того, сущность полезной модели заключается в том, что (далее следуют отличительные признаки):
регистр инструкции РИ1 содержит девять полей для операций арифметического устройства,
первое поле из трех разрядов с нулевого по второй предназначено для кода приема в регистры, нулевой разряд предназначен для кода приема результата операции из первого регистра результата В в второй регистр результата D, первый разряд предназначен для кода приема информации из регистра разрешения прерывания РРП в первый регистр модификации адреса РМ1, второй разряд предназначен для кода приема из регистра разрешения прерывания РРП во второй регистр модификации адреса РМ2,
второе поле из двух разрядов третьего и четвертого предназначено для кода операции с регистром результата адресной арифметики РР,
третье поле из двух разрядов, пятого и шестого, предназначено для кода записи результата выполнения арифметической операции в оперативную память,
четвертое поле из одного седьмого разряда предназначено для кода приема операнда из оперативной памяти в регистр первого операнда А,
пятое поле из одного восьмого разряда предназначено для кода приема непосредственного операнда из постоянной памяти в регистр второго операнда С,
шестое поле из двенадцати разрядов с девятого по двадцатый предназначено для кода адреса операнда,
седьмое поле из двух разрядов, двадцать первого и двадцать второго, предназначено для кода приема в регистр первого операнда А информации из первого и второго регистров результата В и D,
восьмое поле из двух разрядов, двадцать третьего и двадцать четвертого, предназначено для кода приема в регистр второго операнда С из первого и второго регистров результата В и D,
нулевое поле из четырех разряда, с двадцать пятого по двадцать восьмой, предназначено для кода арифметической операции, причем разряды с двадцать пятого по двадцать восьмой всегда содержат ненулевой код.
Кроме того, сущность полезной модели заключается в том, что (далее следуют отличительные признаки):
в регистре инструкций РИ1 для первой группы операций с памятью шестое поле инструкции центрального устройства управления с разрядами с 21 по 24 предназначено
для кода 0001 для операции обмена информацией между памятью и первым регистром модификации (ЗУ↔РМ1),
для кода 0010 для операции обмена информацией между памятью и вторым регистром модификации (ЗУ↔РМ2),
для кода 0011 для операции обмена информацией между памятью и третьим регистром модификации (ЗУ↔РМ3),
для кода 0100 для операции обмена информацией между памятью и первым регистром набора активных индикаторов (ЗУ↔РНИ),
для кода 1111 для операции обмена информацией между памятью и вторым регистром набора активных индикаторов (ЗУ↔РНИ'),
для кода 0101 для операции для обмена информацией между памятью и регистром хранения адреса возврата (ЗУ↔РХ),
для кода ОНО для операции обмена информацией между памятью и регистром дополнительных разрядов адреса (ЗУ↔ДРА),
для кода 0111 для операции обмена информацией между памятью и регистром адреса инструкции (ЗУ↔РИ),
для кода 1000 для операции обмена информацией между памятью и первым регистром сигнализации (ЗУ↔РС1),
для кода 1001 для операции обмена информацией между памятью и вторым регистром сигнализации (ЗУ↔РС2),
для кода 1010 для операции обмена информацией между памятью и первым регистром внешнего обмена (ЗУ↔ВРк),
для кода 1011 для операции обмена информацией между памятью и вторым регистром внешнего обмена (ЗУ↔ВРдл),
в регистре инструкций РИ1 для группы дополнительных операций шестое поле инструкции центрального устройства управления с разрядами с 21 по 24 предназначено
для кода 1100 для операции передачи информации на печать (ЗУ→печать),
для кода 1110 для операции передачи информации из регистра хранения адреса в регистр адреса инструкции (РХ→РИ),
для кода 0000 при отсутствии операции,
в регистре инструкций РИ1 для третьей группы операций шестое поле инструкции центрального устройства управления с разрядами с 21 по 24 предназначено
для кода 1101 для операции типа условный переход по пассивному индикатору.
Кроме того, сущность полезной модели заключается в том, что (далее следуют отличительные признаки):
в регистре инструкций РИ1 нулевое поле инструкции арифметического устройства с разрядами с 25 по 28 предназначено
для кода 0001 для арифметической операции обмена между порядком и мантиссой числа (П↔М),
для кода 0010 для арифметической операции передачи информации из регистра второго операнда в первый регистр результата (С→В),
для кода 0100 для арифметической операции сложения первого и второго операндов по модулю два (А⊕С),
для кода 0101 для арифметической операции сравнения модуля второго операнда и модуля первого операнда на большее или равно (|С|≥|А|),
для кода 0110 для арифметической операции конъюнкции первого операнда и второго операнда (А∧С),
для кода 0111 для арифметической операции сравнения модуля первого операнда и модуля второго операнда на большее или равно (|А|≥|С|);
для кода 1000 для арифметической операции умножения первого и второго операндов. (А×С=В),
для кода 1001 для арифметической операции вычитания второго операнда из первого операнда (А-С=В),
для кода 1010 для арифметической операции вычитания первого операнда из второго операнда (С-А=В),
для кода 1011 для арифметической операции сложения первого и второго операндов (А+С=В),
для кода 1100 для арифметической операции умножения первого и второго операндов с двойной точностью (А×С, дв.т.),
для кода 1101 для арифметической операции вычитания второго операнда из первого операнда с двойной точностью (А-С, дв.т.),
для кода 1110 для арифметической операции вычитания первого операнда из второго операнда с двойной точностью (С-А, дв.т.),
для кода 1111 для арифметической операции сложения первого и второго операндов с двойной точностью (А+С, дв.т.),
для кода 0011 при отсутствии операции.
Кроме того, сущность полезной модели заключается в том, что (далее следуют отличительные признаки):
интерфейс внутренней памяти содержит входные и выходные информационные шины, а центральное устройство управления содержит входные и выходные абонентские шины, арифметическое устройство содержит узел выполнения арифметических операций, центральное устройство управления содержит систему прерывания, диспетчер выполнения команд, индексную арифметику, адресную арифметику,
входы регистра первого операнда А и регистра второго операнда С соединены с выходной информационной шиной интерфейса внутренней памяти, выходы регистра первого операнда А и регистра второго операнда С соединены с информационными входами узла выполнения арифметических операций, выходы узла выполнения арифметических операций соединены с информационными входами первого регистра результата С и второго регистра результата D, выходы первого регистра результата С и второго регистра результата D соединены с входной информационной шиной интерфейса внутренней памяти,
выходная информационная шина интерфейса внутренней памяти соединена со входами первого регистра активных индикаторов РАИ1, второго регистра активных индикаторов РАИ2, регистра разрешения прерывания РРП, первого регистра набора активных индикаторов РНИ и второго регистра набора активных индикаторов РНИ',
выходы первого регистра активных индикаторов РАИ1, второго регистра активных индикаторов РАИ2, регистра разрешения прерывания РРП, первого регистра набора
активных индикаторов РНИ и второго регистра набора активных индикаторов РНИ' соединены с входами системы прерывания и входной информационной шиной интерфейса внутренней памяти,
выход системы прерывания соединен с входом диспетчера выполнения команд ДВК,
выходная информационная шина интерфейса внутренней памяти соединена с входами регистра инструкции РИ1, регистра адреса инструкции РИ, регистра адреса операнда РА и регистра хранения адреса возврата РХ, вход и выход регистра инструкции РИ1 соединены с соответствующими входом и выходом диспетчера выполнения команд ДВК
выходы диспетчера выполнения команд ДВК соединены с входами регистра адреса инструкции РИ, регистра адреса операнда РА, регистра хранения адреса возврата РХ и входом индексной арифметики ИА,
выход регистра адреса инструкции РИ соединен с регистром результата адресной арифметики РР, выход регистра адреса операнда РА соединен с входом индексной арифметики ИА, выход регистра хранения адреса возврата РХ соединен с регистром результата адресной арифметики РР, выход диспетчера выполнения команд ДВК соединен с входом индексной арифметики ИА,
выходная информационная шина интерфейса внутренней памяти соединена с входами первого регистра модификации адреса РМ1, второго регистра модификации адреса РМ2 и третьего регистра модификации адреса РМ3,
входы и выходы первого регистра модификации адреса РМ1, второго регистра модификации адреса РМ2 и третьего регистра модификации адреса РМ3 соединены с соответствующими входами и выходами индексной арифметики ИА,
выход индексной арифметики ИА соединен с входом адресной арифметики АА, выход интерфейса внутренней памяти соединен с входом регистра дополнительных разрядов адреса ДРА,
выходы регистра дополнительных разрядов адреса ДРА соединены с входом адресной арифметики и входной информационной шиной интерфейса внутренней памяти 5, выход адресной арифметики АА соединен с входом регистра результата адресной арифметики, выход регистра результата адресной арифметики соединен с входной информационной шиной интерфейса внутренней памяти,
входы и выходы первого регистра внешнего обмена ВРк, второго регистра внешнего обмена ВРдл, первого и второго регистров сигнализации и подсоединены к
выходным и входным информационным шинам и, соответственно, интерфейса внутренней памяти,
первый регистр внешнего обмена ВРк и второй регистр внешнего обмена ВРдл подсоединены к входной и выходной абонентским шинам,
входная абонентская шина подсоединена к входам первого и второго регистров активных индикаторов РАИ1 и РАИ2,
регистр коммутационных полей входов и адресов РТ подсоединен к входам регистра инструкции и диспетчеру выполнения команд.
Предложенная машина Карцева способна выполнять инструкции, которые приведены в таблицах 1 и 2, что позволяет выполнять специализированные программы, использующие указанные инструкции. В таблице 3 расшифрованы используемые далее в тексте и на рисунках буквенные и цифровые обозначения, приведенные в таблицах 1 и 2. Инструкции управления и арифметические инструкции имеют 29 разрядов (с разряда 0 до разряда 28). Числа, с которыми работает электронная управляющая машина, содержат 29 разрядов, а числа с двойной точностью содержат 58 разрядов.
Инструкции управления, показанные в таблице 1, имеют 7 полей (7 основных столбцов в таблице 1). В первом поле из трех разрядов 0-2 определяются инструкции приема информации в регистры модификации адреса РМ (единица в одном из разрядов 0-2 определяет прием информации из регистра результата адресной арифметики РР в соответствующий регистр РМ). Во втором поле из трех разрядов 3-5 приводятся значения указанных разрядов 3-5, определяющие число, которое будет записано в регистре РР. Например, если разряды с 3 по 5 будут содержать код 100, то в регистре РР окажется число, представляющее собой сумму содержимого регистра адреса операнда РА и содержимого регистра РМ1. Если разряды с 3 по 5 второго поля инструкции управления будут содержать 000, то в регистр РР будет передано содержимое регистра адреса операнда РА,
Если в третьем поле в шестом разряде инструкции управления будет стоять 1, то будет осуществлена запись из регистра, указанного в поле 6, в оперативную память.
Четвертое поле из разрядов 7 и 8 определяет прием информации из оперативной и постоянной памяти в регистр, указанный в поле 6.
Таблица 1.Инструкции центрального устройства управления (ЦУ)
1 поле
2 поле
3 поле
4 поле
5 поле
6 поле
0 поле
Прием в РМ
Операция РР
Зап в ОП
Прием в регистр
Адрес
Операции ЦУ
Код операции равен 0000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9-20
21
22
23
24
25 26 27 28
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1 группа операций (операции с памятью)
РР=РА+РМ1
ОП→рег
(7-20)ЗУ↔РМ1
РР→РМ3
РР→РМ1
РР→РМ2
0
1
0
0
0
1
0
РР=РА+РМ2
0
1
(7-20)ЗУ↔РМ2
0
0
1
ПК→рег
0
0
1
1
РР=РА+РМ3
1
1
(7-20)ЗУ↔РМ2
1
1
о
ОП∨ПК→рег
0
1
0
0
РР=РА+РМ1+РМ2
0
0
(9-20)ЗУ↔РНИ
1
0
1
1
1
1
1
РР=РА+РМ1+РМ3
(9-20)ЗУ↔РНИ'
0
1
1
0
1
0
1
РР=РА+РМ2+РМ3
(6-20)ЗУ↔РХ
1
1
1
0
1
1
0
РР=РА+РМ1+РМ2+РМ3
(7-8)ЗУ↔ДРА
0
0
0
0
1
1
1
РА→РР
(6-20)ЗУ↔РИ
1
0
0
0
(9-20)ЗУ↔РС1
1
0
0
1
(9-20)ЗУ↔РС2
1
0
1
0
(15-28)ЗУ↔ВРк
1
0
1
1
(0-28)ЗУ↔ВРдл
Продолжение таблицы 1Инструкции центрального устройства управления (ЦУ)
1 поле
2 поле
3 поле
4 поле
5 поле
6 поле
0 поле
Прием в РМ
Операция с регистром РР
Запись вОП
Прием в регистр
Адрес
Операции ЦУ
Код операции Равен 0000
0
1
2
3
4
5
6
8
9-20
21
22
23
24
25
26
27
28
1
*
1
1
0
0
(0-28)
0→ОП
ЗУ→печать
2 группа операций (дополнительные операции)
0
0
1
1
1
0
(9-20)
-
-
РХ→РИ
0
0
0
0
Отсутствие Операции
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
3 группа операций (операции перехода)
РР=РА
Безусловный переход по РР
Условный переход по пассивному индикатору
1
0
0
0
0
1
РР=РА+РМ1
Условный переход по знаку В
0
1
0
0
1
0
РР=РА+РМ2
Условный переход по переполнению РР
1
1
0
0
1
1
РР=РА+РМ1+РМ2
Условный переход по ответу печати
Примечание. При операции ЗУ→печать "1" в 8-м разряде означает не только передачу ПК→Рег., но и печать звездочки (признака) у числа.
Пятое поле из разрядов 9-20 определяет адрес в оперативной или постоянной памяти, откуда будет производиться запись в регистр, или адрес в оперативной памяти, куда будет производиться запись из регистра.
Коды в разрядах 21-24 шестого поля определяют, какая операция управления будет выполняться. Например, код 0001 указывает, что будет производиться по адресу в поле 5 запись в ОП из регистра РМ1 или запись из ЗУ (ОП или ПП) в РМ1 в зависимости от значений в полях 3 и 4.
Таблица 2Инструкции арифметического устройства (АУ)
1 поле
2 поле
3  поле
4 поле
5 поле
6 поле
7 поле
8 поле
0 поле
Прием в регистры
Операция РР
Запись
Прием из оперативной памяти
Прием из ПП
Адрес
Прием в регистр первого операнда А
Прием в регистр второго операнда С
Код операции
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9-20
21-22
23-24
25
26
27
28
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
РР=РА+РМ1
В→ОП
В→А
В→С
П↔М
Передача результата операции B→D
PP→PM1
PP→PM2
0
1
1
1
ОП→А
ПК→С
0
1
0
1
0
0
1
0
РР=РА+РМ2
D→OП
D→A
D→C
С→В
1
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
РР=РА+ +РМ1+РМ2
-
A=B∨D
C=B∨D
Отсутствие операции
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
РР=РА
-
-
-
А⊕С
0
1
0
1
|C|≥|A|
0
1
1
0
А∧С
0
1
1
1
|А|≥|С|
1
0
0
0
А×С=В
1
0
0
1
А-С=В
1
0
1
0
С-А=В
1
0
1
1
А+С=В
1
1
0
0
А×С (дв.т.)
1
1
0
1
А-С (дв.т.)
1
1
1
0
С-А (дв.т.)
1
1
1
1
А+С (дв.т.)
Примечание. Обозначение "дв.т." указывает операции с двойной точностью.
В поле 6 в пояснении к каждому коду в скобках указаны номера разрядов, которые записываются в регистр или память или считываются из регистра или памяти при выполнении операции, указанной в поле 6 таблицы 1
Некоторые цифровые и буквенные обозначения в таблицах 1 и 2 и в тексте.
Таблица 3
Цифровое обозначение
Наименование регистра, памяти или части числа
Число разрядов
Буквенное обозначение
2
Оперативная память
29
ОП
3
Постоянная память
29
ПП
Запоминающее устройство (ОП или ПП)
29
ЗУ
Память констант (непосредственных операндов ПП)
ПК
Порядок числа с плавающей запятой
П
Мантисса числа с плавающей запятой
М
12
Регистр первого операнда
29
А
13
Регистр второго операнда
29
С
14
Первый регистр результата
29
В
15
Второй регистр результата
29
D
21
Регистр инструкции
29
РИ1
22
Регистр адреса инструкции
15
РИ
23
Регистр адреса операнда
14
РА
24
Регистр хранения адреса возврата
14
РХ
25
Регистр разрешения прерывания
14
РРП
26
Первый регистр модификации адреса
14
РМ1
27
Второй регистр модификации адреса
14
РМ2
28
Третий регистр модификации адреса
14
РМ3
29
Регистр дополнительных разрядов адреса
14
ДРА
30
Первый регистр сигнализации
29
РС1
31
Второй регистр сигнализации
29
РС2
32
Первый регистр набора активных индикаторов
12
РНИ
33
Второй регистр набора активных индикаторов
12
РНИ'
34
Первый регистр активных индикаторов
12
РАИ1
35
Второй регистр активных индикаторов
12
РАИ2
36
Регистр коммутационных полей входов и адресов
29
РТ
37
Регистр результата адресной арифметики
14
РР
38
Первый регистр внешнего обмена
14
ВРк
39
Второй регистр внешнего обмена
29
ВРдл
В поле 0 (25-28 разряды инструкции управления) код операции равен 0000.
В таблице 2 приведены инструкции арифметического устройства, которые имеют 9 полей.
В первом поле из трех разрядов 0-2 определяется прием в регистры. Единица в нулевом разряде вызывает передачу содержимого регистра В в регистр D. Разряды 1 и 2 определяют, в какой регистр - РМ1 или РМ2 - будет передано содержимое регистра PP.
Во втором поле из двух разрядов 3 и 4 определяется, что будет передано в регистр PP.
В третьем поле из двух разрядов 5 и 6 определяется, из какого регистра - В или D - будет производиться запись в оперативную память.
Единица в четвертом поле (разряд 7) определяет передачу числа из ОП в регистр А.
Единица в пятом поле (разряд 8) определяет передачу константы (непосредственного операнда) из ПК в регистр С.
В пятом поле в разрядах 9-20 указывается адрес ячеек в ОП и ПП для выполнения операций, указанных в полях 3, 4, 5.
В поле 7 в разрядах 21 и 22 указывается, откуда производится прием информации в регистр А, а в поле 8 в разрядах 23 и 24 указывается, откуда производится прием информации в регистр С.
В поле 0 указаны коды арифметических операций. Например, код 1000 указывает, что надо выполнить операцию умножения числа в регистре А на число в регистра С, а результат занести в регистр В.
Описание полезной модели иллюстрируется рисунками.
На фиг.1 изображена Машина Карцева.
На фиг.2 изображено арифметическое устройство.
На фиг.3 изображено центральное устройство управления.
На фиг.4 показан регистр инструкции с полями для инструкции центрального устройства управления.
На фиг.5 показан регистр инструкции с полями для инструкции арифметического устройства.
На рисунках обозначено:
1 - Машина Карцева;
2 - оперативная память ОП;
3 - постоянная память ШТ'
4 - центральное устройство управления ЦУ;
5 - интерфейс внутренней памяти ИВП;
6 - арифметическое устройство АУ;
7 - входная информационная шина интерфейса внутренней памяти;
8 - выходная информационная шина интерфейса внутренней памяти;
9 - связи управления;
10 - входная абонентская шина;
11 - выходная абонентская шина;
12 - регистр первого операнда А;
13 - регистр второго операнда С;
14 - первый регистр результата В;
15 - второй регистр результата D;
16 - узел выполнения арифметических операций УВАО;
17 - первый вход узла выполнения арифметических операций;
18 - второй вход узла выполнения арифметических операций;
19 - первый выход узла выполнения арифметических операций;
20 - второй выход узла выполнения арифметических операций;
21 - регистр инструкции РИ1;
22 - регистр адреса инструкции РИ;
23 - регистр адреса операнда РА;
24 - регистр хранения адреса возврата РХ;
25 - регистр разрешения прерывания РРП;
26 - первый регистр модификации адреса РМ1;
27 - второй регистр модификации адреса РМ2;
28 - третий регистр модификации адреса РМ3;
29 - регистр дополнительных разрядов адреса ДРА;
30 - первый регистр сигнализации РС1;
31 - второй регистр сигнализации РС2;
32 - первый регистр набора активных индикаторов РНИ;
33 - второй регистр набора активных индикаторов РНИ';
34 - первый регистр активных индикаторов РАИ1;
35 - второй регистр активных индикаторов РАИ2;
36 - регистр коммутационных полей входов и адресов РТ;
37 - регистр результата адресной арифметики РР;
38 - первый регистр внешнего обмена ВРк;
39 - второй регистр внешнего обмена ВРдл;
40 - система прерывания СП;
41 - диспетчер выполнения команд ДВК;
42 - индексная арифметика ИА;
43 - адресная арифметика АА;
44 - первое поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
45 - второе поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
46 - третье поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
47 - четвертое поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
48 - пятое поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
49 - шестое поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
50 - нулевое поле регистра инструкции (инструкция центрального устройства управления);
51 - первое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
52 - второе поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
53 - третье поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
54 - четвертое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
55 - пятое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
56 - шестое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
57 - седьмое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
58 - восьмое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
59 - нулевое поле регистра инструкции (инструкция арифметического устройства);
60 - номера разрядов регистра инструкции.
На фиг.1 показана предлагаемая машина Карцева 1. Она содержит оперативную память 2, постоянную память 3, центральное устройство управления 4, интерфейс внутренней памяти 5, арифметическое устройство 6, причем под внутренней памятью (запоминающим устройством) здесь понимается оперативная 2 и постоянная 3 памяти. Арифметическое устройство 6 предназначено для выполнения операций с плавающей запятой.
Арифметическое устройство 6 и центральное устройство управления 4 связаны с оперативной памятью 2 и постоянной памятью 3 через интерфейс внутренней памяти 5 с помощью входной информационной шины 7 и выходной информационной шины 8. На фиг.1 шины 7 и 8 показаны одной линией с двумя стрелками на концах линии, обозначающих передачу информации в ту и другую стороны.
Центральное устройство управления 4 связано с абонентами (которые на рисунках не показаны) с помощью входной абонентской шины 10 и выходной абонентской шины 11.
Центральное устройство управления 4 связано с входами и выходами сигналов управления оперативной памяти 2, постоянной памяти 3, интерфейса внутренней памяти 5 и арифметического устройства 6 для передачи сигналов управления, причем эти связи управления 9 показаны на фиг.1 пунктирными линиями. На других рисунках связи управления не показаны.
Оперативная память 2 состоит из ячеек с 29 двоичными разрядами в каждой ячейке, постоянная память 3 предназначена для хранения инструкций выполняемой программы и непосредственных операндов и состоит из ячеек с 29 двоичными разрядами в каждой ячейке,
На фиг.2 показано арифметическое устройство 6.
Арифметическое устройство 6 содержит узел выполнения арифметических операций 16, 29-разрядные регистр первого операнда 12 (А), регистр второго операнда 13 (С), первый регистр результата 14 (В) и второй регистр результата 15 (D), в которых нулевой разряд является разрядом алгебраического знака числа, первый разряд является разрядом знака порядка числа, разряды со второго по восьмой являются разрядами двоичного порядка числа, а разряды с девятого по двадцать восьмой являются разрядами мантиссы числа,
Входы регистра первого операнда 12 (А) и регистра второго операнда 13 (С) соединены с выходной информационной шиной 8 интерфейса внутренней памяти 5. Выходы регистра первого операнда 12 (А) и регистра второго операнда 13 (С) соединены соответственно с первым 17 и вторым 18 входами узла выполнения арифметических операций 16. Первый 19 и второй 20 выходы узла выполнения арифметических операций 16 соединены соответственно с входами первого регистра результата 14 (С) и второго регистра результата 15 (D). Выходы первого регистра результата 14 (С) и второго регистра результата 15 (D) соединены с входной информационной шиной 7 интерфейса внутренней памяти 5.
Узел 16 выполнения арифметических операций над операндами, находящимися в регистрах первого и второго операндов 12 и 13, может быть выполнен различными способами, которые, например, описаны в (3, 4, 5).
На фиг.3. приведено центральное устройство управления 4, где показаны основные узлы и регистры центрального устройства управления и их связи.
Центральное устройство управления содержит 29-разрядный регистр инструкции 21 РИ1, 15-разрядный регистр адреса инструкции 22 РИ, 14-разрядный регистр адреса операнда 23 PA, 14-разрядный регистр хранения адреса возврата 24 РХ, 14-разрядный регистр разрешения прерывания 25 РРП, 14-разрядные первый, второй и третий регистры модификации адреса 26 РМ1, 27 РМ2, 28 РМ3, соответственно, двухразрядный регистр дополнительных разрядов адреса 29 ДРА, 29-разрядные первый и второй регистры сигнализации, 30 PC 1 и 31 РС2, соответственно, 12-разрядный первый регистр набора активных индикаторов 32 РНИ, 12-разрядный второй регистр набора активных индикаторов 33 РНИ', 12-разрядные первый и второй регистры активных индикаторов 34 РАИ1 и 35 РАИ2, соответственно, 29-разрядный регистр коммутационных полей входов и адресов 36 РТ, 14-разрядный регистр результата адресной арифметики 37 РР, 14-разрядный первый регистр внешнего обмена 38 и 29-разрядный второй регистр внешнего обмена 39 (ВРк и ВРдл).
Выходная информационная шина 8 интерфейса внутренней памяти 5 соединена с входами первого регистра активных индикаторов 34 (РАИ1), второго регистра 35 активных индикаторов РАЖ, регистра 25 разрешения прерывания РРП, первого регистра 32 набора активных индикаторов РНИ и второго регистра 33 набора активных индикаторов РНИ'. Выходы первого регистра 34 активных индикаторов РАИ1, второго регистра 35 активных индикаторов РАИ2, регистра 25 разрешения прерывания РРП, первого регистра 32 набора активных индикаторов РНИ и второго регистра 33 набора активных индикаторов РНИ' соединены с входами системы прерывания 40 и входной информационной шиной 7 интерфейса внутренней памяти 5.
Входная абонентская шина 10 соединена с регистром 34 РАИ1, регистром 35 РАИ2, системой прерывания 40. Выход системы прерывания 40 соединен с входом диспетчера выполнения команд 41 ДВК.
Выходная информационная шина 8 интерфейса внутренней памяти 5 соединена с входами регистра 21 инструкции РИ1, регистра 22 адреса инструкции РИ, регистра 23 адреса операнда РА и регистра 24 хранения адреса возврата РХ. Вход и выход регистра 21 инструкции РИ1 соединены с соответствующими входом и выходом диспетчера выполнения команд 41 ДВК (это показано одной линией с двумя стрелками; такое же обозначение используется и далее). Выходы диспетчера выполнения команд 41 ДВК соединены с входами регистра 22 адреса инструкции РИ, регистра 23 адреса операнда РА, регистра 24 хранения адреса возврата РХ и входом индексной арифметики 42 ИА. Вход и выход регистра 22 адреса инструкции РИ соединены с выходом и входом регистра результата адресной арифметики 37 PP. Вход и выход регистра 22 адреса инструкции РИ соединены с выходом и входом регистра хранения адреса возврата 24 РХ. Выход регистра 23 адреса операнда РА соединен с входом индексной арифметики 42 ИА. Вход и выход регистра 24 хранения адреса возврата РХ соединен с выходом и входом регистра результата адресной арифметики 37 PP. Выход диспетчера выполнения команд 41 ДВК соединен с входом индексной арифметики 42 ИА. Выход регистра 37 результата адресной арифметики подсоединен к системе прерывания 40 и регистрам модификации 26, 27 и 28.
Выходы 8 интерфейса внутренней памяти 5 соединены с входами первого регистра 26 модификации адреса РМ1, второго регистра 27 модификации адреса РМ2 и третьего регистра 28 модификации адреса РМ3. Входы и выходы первого регистра 26 модификации адреса РМ1, второго регистра 27 модификации адреса РМ2 и третьего регистра 28 модификации адреса РМ3 соединены с соответствующими входами и выходами индексной арифметики 42 ИА. Выходы регистров модификации 26, 27 и 28 соединены с входной информационной шиной 7 интерфейса внутренней памяти. Выход индексной арифметики 42 ИА соединен с входом адресной арифметики 43 АА.
Выход 8 интерфейса внутренней памяти 5 соединен с входом регистра 29 дополнительных разрядов адреса ДРА. Выходы регистра 29 дополнительных разрядов адреса ДРА соединены с входом адресной арифметики 43 и входом 7 интерфейса внутренней памяти 5. Выход адресной арифметики 43 АА соединен с входом регистра 37 результата адресной арифметики. Выход регистра 37 результата адресной арифметики соединен с входной информационной шиной 7.
Кроме того, на фиг.3 показаны  следующие регистры, входы которых подсоединены к выходной информационной шине 8 интерфейса внутренней памяти 5, а выходы - к входной информационной шине 7 интерфейса внутренней памяти 5: первый регистр 38 внешнего обмена ВРк, входы и выходы которого, кроме того, соединены с входной 10 и 11 выходной абонентскими шинами; второй регистр 39 внешнего обмена ВРдл, входы и выходы которого, кроме того, соединены с входной 10 и выходной 11 абонентскими шинами; первый и второй регистры сигнализации 30 и 31, соответственно.
На фиг.3 показан также регистр 36 коммутационных полей входов и адресов РТ, выход которого соединен с входом регистра адреса инструкции 22 РИ1.
Система прерывания 40, диспетчер выполнения команд 41, индексная арифметика 42 и адресная арифметика 43 могут быть выполнены различными способами, например, так, как описано в (4, 5, 6).
На фиг.4 показан 29-разрядный регистр инструкции 21 (РИ1), который содержит семь полей для операций центрального устройства управления. Первое поле 44 из трех разрядов с нулевого по второй предназначено для кода приема информации в регистры модификации 26, 27, 28, второе поле 45 из трех разрядов с третьего по пятый предназначено для кода операции модификации адреса, третье поле 46 из одного шестого разряда предназначено для кода записи результата арифметической операции в оперативную память 2, четвертое поле 47 из двух разрядов с седьмого по восьмой предназначено для кода источника операнда для приема операнда в регистр центрального устройства управления, адрес которого помещен в пятом поле 48, пятое поле 48 из двенадцати разрядов с девятого по двадцатый предназначено для кода адреса операнда, шестое поле 49 из четырех разрядов с двадцать первого по двадцать четвертый предназначено для кода операции центрального устройства управления, нулевое поле 50 из четырех разрядов с двадцать пятого по двадцать восьмой предназначено для кода 0000.
Регистр инструкции 21 РИ1 (фиг.5) содержит девять полей для операций арифметического устройства. Первое поле 51 из трех разрядов с нулевого по второй предназначено для кода приема в регистры, нулевой разряд предназначен для кода приема результата операции из первого регистра результата 14 В во второй регистр результата 15 D, первый разряд предназначен для кода приема информации из регистра результата адресной арифметики РР 37 в первый регистр модификации адреса 26 РМ1, второй разряд предназначен для кода приема из регистра результата адресной арифметики РР 37 во второй регистр модификации адреса 27 РМ2. Второе поле 52 из двух разрядов третьего и четвертого предназначено для кода операции с регистром результата адресной арифметики 37 PP. Третье поле 53 из двух разрядов, пятого и шестого, предназначено для кода записи результата выполнения арифметической операции в оперативную память 2. Четвертое поле 54 из одного седьмого разряда предназначено для кода приема операнда из оперативной памяти 2 в регистр первого операнда 12 (А). Пятое поле 55 из одного восьмого разряда предназначено для кода приема непосредственного операнда из постоянной памяти 3 в регистр второго операнда 13 (С). Шестое поле 56 из двенадцати разрядов с девятого по двадцатый предназначено для кода адреса операнда. Седьмое поле 57 из двух разрядов, двадцать первого и двадцать второго, предназначено для кода приема в регистр первого операнда 12 (А) информации из первого и второго регистров результата 14 (В) и 15 (D). Восьмое поле 58 из двух разрядов, двадцать третьего и двадцать четвертого, предназначено для кода приема в регистр второго операнда 13 (С) из первого и второго регистров результата 14 (В) и 15 (D). Нулевое поле 59 из четырех разрядов, с двадцать пятого по двадцать восьмой, предназначено для кода арифметической операции, причем разряды с двадцать пятого по двадцать восьмой всегда содержат ненулевой код.
В регистре инструкций 21 РИ1 (фиг.4) для первой группы операций с памятью шестое поле 49 инструкции центрального устройства управления с разрядами с 21 по 24 предназначено для кода 0001 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и первым регистром модификации 26 (ЗУ↔РМ1), для кода 0010 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и вторым регистром модификации 27 (ЗУ↔РМ2), для кода 0011 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и третьим регистром модификации 28 (ЗУ↔РМ3), для кода 0100 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и первым регистром набора активных индикаторов 32 (ЗУ↔РНИ), для кода 1111 для операции обмена  информацией между памятью (2 или 3) и вторым регистром набора активных индикаторов 33 (ЗУ↔РНИ'), для кода 0101 для операции для обмена информацией между памятью (2 или 3) и регистром хранения адреса возврата 24 (ЗУ↔РХ), для кода ОНО для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и регистром дополнительных разрядов адреса 29 (ЗУ↔ДРА), для кода 0111 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и регистром адреса инструкции 22 (ЗУ↔РИ), для кода 1000 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и первым регистром сигнализации 30 (ЗУ↔PCl), для кода 1001 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и вторым регистром сигнализации 31 (ЗУ↔РС2), для кода 1010 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и первым регистром внешнего обмена 38 (ЗУ↔ВРк), для кода 1011 для операции обмена информацией между памятью (2 или 3) и вторым регистром внешнего обмена 39 (ЗУ↔ВРдл).
В регистре инструкций 21 РИ1 для второй группы операций шестое поле 49 инструкции центрального устройства управления с разрядами с 21 по 24 предназначено для кода 1100 для операции передачи информации на печать (ЗУ→печать), для кода 1110 для операции передачи информации из регистра хранения адреса возврата 24 РХ в регистр адреса инструкции 22 РИ (РХ→РИ), для кода 0000 при отсутствии операции.
В регистре инструкций 21 РИ1 для третьей группы операций шестое поле 49 инструкции центрального устройства управления с разрядами с 21 по 24 предназначено для кода 1101 для операции типа условный переход по пассивному индикатору.
В регистре инструкций 21 РИ1 (фиг.5) нулевое поле 59 инструкции арифметического устройства с разрядами с 25 по 28 предназначено для кода 0001 для арифметической операции обмена между порядком и мантиссой числа (П↔М), для кода 0010 для арифметической операции передачи информации из регистра второго операнда 13 в первый регистр результата 14 (С→В), для кода 0100 для арифметической операции сложения первого и второго операндов из регистров 12 и 13 по модулю два (А⊕С), для кода 0101 для арифметической операции сравнения модуля второго операнда из регистра 13 и модуля первого операнда из регистра 12 на большее или равно (|С|≥|А|), для кода 0110 для арифметической операции конъюнкции первого операнда и второго операнда (А∧С), для кода 0111 для арифметической операции сравнения модуля первого операнда и модуля второго операнда на большее или равно (|А|≥|С|); для кода 1000 для арифметической операции умножения первого и второго операндов. (А×С=В), для кода 1001 для арифметической операции вычитания второго операнда из первого операнда (А-С=В), для кода 1010 для арифметической операции вычитания первого операнда из второго операнда (С-А=В), для кода 1011 для арифметической операции сложения первого и второго операндов (А+С=В), для кода 1100 для арифметической операции умножения первого и второго операндов с двойной точностью (А×С, дв.т.), для кода 1101 для арифметической операции вычитания второго операнда из первого операнда с двойной точностью (А-С, дв.т., при этом результат операции заносится в регистры 9 и 10), для кода 1110 для арифметической операции вычитания первого операнда из второго операнда с двойной точностью (С-А, дв.т., при этом результат операции заносится в регистры 9 и 10), для кода 1111 для арифметической операции сложения первого и второго операндов с двойной точностью (А+С, дв.т., при этом результат операции заносится в регистры 9 и 10), для кода 0011 при отсутствии операции.
Коды в полях регистра инструкции 21 анализируются в диспетчере выполнения команд 41 и на их основе диспетчер выполнения команд вырабатывает необходимые управляющие сигналы и управляет процессом выполнения инструкций.
Машина Карцева работает следующим образом. Программа электронной управляющей машины состоит из отдельных инструкций (по 29 двоичных разрядов в инструкции) и констант, каждая из которых непосредственно следует за инструкцией (по 29 двоичных разрядов в константе).
Машинный язык машины Карцева включает:
операции управления (условные переходы по результатам арифметических операций или взведения пассивных индикаторов, на которые заведены внешние сигналы, безусловные переходы);
операции записи-чтения информации из управляющих регистров;
операции установки и индексации адресов обращения к оперативной памяти;
операции активного прерывания хода выполнения программы при взведении индикаторов;
арифметические операции с плавающей запятой над 29 разрядными словами-операндами типа регистр-регистр и регистр-память (в качестве одного из регистров может выступать непосредственный операнд-константа);
операции ввода-вывода над 14 и 29 разрядными операндами.
Программа на машинном языке располагается в постоянной памяти, откуда и запускается по команде включения машины. По команде включения устанавливается следующее состояние: производится начальное гашение; устройство управления включается в автоматическую работу; подается сигнал запуска программы.
Адрес первой инструкции, которая должна выполняться, набирается в регистре коммутационных полей входов и выходов 36. При поступлении сигнала запуска программы адрес первой инструкции поступает в регистр адреса инструкции 22, после чего начинается автоматическое выполнение очередной инструкции в следующей последовательности:
по адресу из регистра адреса инструкции 22 (через регистр 37) из постоянной памяти 3 производится чтение информации, которая представляет собой инструкцию и ее непосредственный операнд, и прием этой информации в регистр инструкции 21;
далее в диспетчере выполнения команд 41 производится распознавание типа инструкции (является ли она инструкцией ЦУ или АУ);
если очередная инструкция содержит операции ЦУ, то под управлением диспетчера выполнения команд 41 начинается выполнение элементарных операций, заданных в полях инструкции (табл.1), в соответствии с необходимой последовательностью их выполнения;
если очередная инструкция содержит операции АУ (табл.2), то поля элементарных операций АУ передаются в арифметическое устройство 6, где начинается выполнение элементарных операций (табл.2), в соответствии с необходимой последовательностью их выполнения; при этом элементарные операции над адресами выполняются непосредственно в центральном устройстве управления 4 в адресной арифметике 43 и индексной арифметике 42;
по окончании выполнения инструкции определяется адрес следующей инструкции путем модификации адреса выполненной инструкции. Для операций прерывания, безусловного и условного перехода адрес следующей инструкции выбирается из инструкции или непосредственного операнда.
Далее адрес следующей инструкции передается в регистр адреса инструкции 22, и в центральном устройстве управления 4 продолжается цикл выполнения инструкций. В инструкции ЦУ имеется 9 (с 0 по 8) полей элементарных операций, включая: поля 5, 6, 7 и 8 для приема из памяти информации в различные регистры ЦУ или для передачи из различных регистров ЦУ информации в оперативную память; в поле 8 указаны участвующие в элементарной операции регистры РМ1 26 (код 0001), РМ2 27 (код 0010), РМ3 28 (код ООН), РНИ 32 (код 0100), РНИ' 33 (код 1111), РХ 24 (код 0101), ДРА 29 (код 0110), РИ 22 (код 0111), РС1 30 (код 1000), РС2 31 (код 1001), ВРк 38 (код 1010), ВРда 39 (код 1011); в поле 5 указано направление передачи (в ЗУ или из ЗУ); в поле 6 указано, из какого запоминающего устройства производится чтение (из ОП 2 или из ПК 3); в поле 7 указан адрес, который участвует в формировании адреса, по которому производится чтение или запись.
поля 1, 2 и 3 дня приема информации в регистры РМ1 26, РМ2 27 и РМ3 28 из регистра РР 37;
поле 4 для формирования в регистре РР 37 результата выполнения операции в адресной арифметике.
Указанные элементарные операции выполняются в следующей последовательности: вначале выполняются операции, указанные в поле 4, затем - в полях 1-3, а затем - в полях 5-8.
Вторая группу операций, выполняемая по инструкции ЦУ, содержит операцию передачи информации из ЗУ на печатающее устройство, а также операцию передачи информации из регистра РХ 24 в регистр РИ 22. В поле 8 инструкции ЦУ код 0000 обозначает отсутствие операции.
Третья группа операций, выполняемая по инструкции ЦУ, содержит операции перехода (код 1101 в 8 поле инструкции ЦУ): операцию безусловного перехода по адресу, указанному в регистре РР 37 (причем РР=РА, код 0001 в разрядах 5-7 инструкции ЦУ);
операции условного перехода по пассивному индикатору, в том числе операцию условного перехода по знаку числа в первом регистре результата В 14 выполнения арифметической операции в АУ (код 0001 в разрядах 5-7 инструкции ЦУ); операцию условного перехода по переполнению в регистре РР 37 (код операции 0010 в разрядах 5-7 инструкции ЦУ); а также операцию условного перехода по сигналу ответа из печатающего устройства (код операции ООН в разрядах 5-7 инструкции ЦУ).
Цепи модификации адресов, входящие в состав устройства управления и содержащие систему прерывания 40, регистры модификации РМ1 26, РМ2 27 и РМ3 28 и вспомогательные регистры (в т.ч. регистр результата адресной арифметики РР 37), обеспечивают, при наличии специальных указаний в инструкции, выполнение следующих операций:
а) добавление к адресу, содержащемуся в инструкции и дополненному двумя старшими разрядами, содержащимися в регистре дополнительных разрядах адреса ДРА 29, числа, находящегося в регистрах РМ1 26, или РМ2 27, или РМ3 28, или добавление суммы чисел из регистров (РМ1+РМ2), или суммы чисел из регистров (РМ1+РМ3), или суммы чисел из регистров (РМ2+РМ3), или суммы чисел из регистров (РМ1+РМ2+РМ3), или передачу в регистр результата адресной арифметики (РР 37) немодифицированного адреса; указанное добавление к адресу производится в адресной арифметике 43 и индексной арифметике 42.
б) передачу адреса, сформированного в регистре РР 37, в регистры РМ1 26, или РМ2 27, или РМ3 28, или одновременно в любую пару этих регистров, или одновременно во все три регистра, или ни в один из них.
При выполнении операций ЗУ-РМ1, ЗУ-РМ2, ЗУ-РМ3 обеспечивается обмен информацией между соответствующими регистрами и запоминающими устройствами. Диспетчер выполнения команд 41 обеспечивает добавление единицы к адресу, содержащемуся в регистре РИ 22, при выполнении всех инструкций, не требующих передачи управления (т.е. последовательную выборку инструкций).
При выполнении инструкции типа ЗУ-РИ, РХ-РИ и инструкции условного перехода по пассивному индикатору обеспечивается обмен информацией между регистром РИ 22 и запоминающими устройствами, или прием информации в регистр РИ 22 из регистров РХ 24 или РР 37 (и обратно) для передачи управления.
Цепи прерывания программы содержат систему прерывания 40, регистры активных индикаторов РАИ1 34 и РАИ2 35, регистр разрешения прерывания РРП 25, регистры набора активных индикаторов РНИ 32 и РНИ' 33; при работе системы прерывания обеспечивается перерыв в выполнении основной программы с запоминанием места перерыва (передача информации из регистра РИ 22 в регистр РХ 24) и передача управления к любому четному адресу, поставленному в соответствие с данным активным индикатором, при поступлении сигнала на вход какого-либо из 12 активных индикаторов, имеющих номера от 9 до 20.
Регистры активных индикаторов РАИ1 34 и РАИ2 35 принимают сигналы от внешних устройств, причем разряды этих регистров опрашиваются и, в случае обнаружения поступления того или иного сигнала, управление передается по адресу, который поставлен в соответствие с данным активным индикатором. Соответствующие адреса находятся в системе прерывания 40. Сначала место перерыва в выполнении программы (адрес возврата) запоминается в регистре РХ 24, а затем адрес новой инструкции из системы прерывания 40 поступает через диспетчер выполнения команд в регистр РИ 22 для выборки первой инструкции новой последовательности инструкций. Внешние сигналы поступают в систему прерывания 40 по шине 10.
Срабатывание любого активного индикатора, кроме АИ №9 и АИ №10, разрешено только при условии, что в соответствующем разряде регистра РНИ 32 находится "1". Регистр пассивных индикаторов (ПИ) содержит 16 разрядов и находится в системе прерывания 40 (отдельно на рисунках не показан). При операции ЦУ условного перехода по пассивному индикатору, в зависимости от состояния разрядов 5-8 инструкции производится определение состояния определенных разрядов регистра пассивного индикатора и при выполнении условия перехода осуществляется условный переход по соответствующему адресу. В регистр пассивных индикаторов в системе прерывания 40 поступают алгебраический знак числа в первом регистре результата арифметической операции В 14, сигнал переполнения числа в регистре РР 37, сформированный после выполнения предыдущей инструкции, и сигнал окончания печати числа из входной абонентской шины 10.
Цепи пассивных индикаторов обеспечивают запоминание сигналов, поступающих на входы пассивных индикаторов, и, при выполнении инструкций условного перехода по пассивному индикатору, передачу управления к следующей по порядку инструкции или к инструкции по указанному адресу в зависимости от того, поступал или не поступал, соответственно, на вход пассивного индикатора сигнал в интервале времени от предыдущего до данного опроса:
а) Пассивный индикатор №0 всегда находится в положении "0", так что при выполнении условного перехода по ПИ №0 происходит безусловная передача управления;
б) ПИ №1 всегда хранит алгебраический знак результата последней по времени арифметической операции, так что при выполнении условного перехода по ПИ №1 происходит передача управления по этому знаку;
в) ПИ №2 всегда хранит сигнал переполнения 9-го разряда цепей модификации адреса, так что, при выполнении условного перехода по ПИ №2, осуществляется передача управления по сигналу переполнения, сформировавшемуся при выполнении предыдущей инструкции;
г) ПИ №3 воспринимает и запоминает сигнал окончания печати числа;
д) Пассивные индикаторы от №4 до №15 включительно срабатывают от входных сигналов, сформированных внутри электронной управляющей машины или поступающих извне.
Устройство управления, кроме того, обеспечивает обмен информацией с абонентами по входным и выходным абонентским шинам 10 и 11.
В инструкции АУ имеется 9 (с 0 по 8) полей элементарных операций, включая:
передачу результата выполнения арифметической операции из регистра 14 в регистр 15, передачу информации из регистра 37 в регистры модификации 26 и 27 (поле 1);
формирование числа в регистре результата адресной арифметики 37 (поле 2); передачу информации из первого и второго регистров результата 14 и 15 в оперативную память (поле 3); прием операндов в регистры первого и второго операндов 12 и 13, первый и второй регистры результата 14 и 15 (поля 4, 5, 7, 8); выполнение арифметических операций (сложение, вычитание, умножение, сравнение и другие операции с плавающей запятой, поле 0); передача информации из оперативной памяти и памяти констант и в оперативную память производится с учетом адреса в поле 6.
Инструкция АУ поступает в регистр 21 (фиг.3), расшифровывается в диспетчере выполнения команд 41, после чего выполняются указанные выше элементарные операции под управлением сигналов диспетчера выполнения команд, в том числе, операции передачи информации в арифметическое устройство 6, выполнения отдельных арифметических действий в узле 16 выполнения арифметических операций, передачи результатов выполнения арифметических операций в оперативную память и т.д. Соединения для передачи управляющих сигналов показаны на фиг.1 в виде пунктирных линий.
Арифметические операции в узле 16 (фиг.2) выполнения арифметических операций выполняются обычным образом (см. литературу 4, 5 и 6).
При наличии в одной инструкции нескольких указаний о посылке чисел в некоторый регистр, в нем происходит логическое сложение этих чисел.
Полезная модель практически осуществима, так как электронная управляющая машина может быть реализована на основе известных и доступных интегральных схем с помощью известных и доступных технологических процессов.
Литература
1. МикроЭВМ СМ-1800: Архитектура, программирование, применение / А.В.Гиглавый, Н.Д.Кабанов, Н.Л.Прохоров, А.Н.Шкамарда: - М.: Финансы и статистика, 1984. - 136 с.
2. МикроЭВМ в восьми книгах: Универсальные машины семейства СМ 1800. Книга 6. М. "Высшая школа", 1988 г.
3. Модели микро-ЭВМ семейства СМ1800. Сб. тезисов докладов Всесоюзного семинара. 19-23 ноября 1990 г. - М.: ИНЭУМ, 1990.
4. Карцев М.А. Арифметические устройства электронных цифровых машин. - М.: Физматгиз, 1958.
5. Карцев М.А. Арифметика цифровых машин. - М.: Наука, 1969.
6. Карцев М.А., Брик В.А. Вычислительные системы и синхронная арифметика. - М.: Радио и связь, 1981.