ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована в системах управления и обработки данных.
Из уровня техники известна микро-ЭВМ (Международная заявка на изобретение PCT/DE 94/01043, 10.09.1994 г.). Микро-ЭВМ содержит центральный процессор, энергозависимое и энергонезависимое ЗУ, которые могут использоваться в качестве ЗУ программ, благодаря чему в них из центрального процессора могут быть введены выполняемые программы. А также она содержит блок ввода и вывода данных и схему контроля, которая вызывает сброс микро-ЭВМ в том случае, когда по истечении заданного времени не получает сигнала контроля. В данной микроЭВМ возможны, по меньшей мере, два различных рабочих состояния. Причем, в первом рабочем состоянии микро-ЭВМ отрабатывает программу в энергонезависимом ЗУ, а во втором рабочем состоянии отрабатывает программу в энергозависимом ЗУ. При этом микроЭВМ содержит средства для подавления сигналов контроля, всегда активные в том случае, когда микроЭВМ находится во втором рабочем состоянии.
Недостатком данной микро-ЭВМ является сравнительно невысокое быстродействие.
Известна электронная вычислительная машина (Патент РФ на изобретение №1424568, 1999 г.), содержащая блок постоянной памяти, блок оперативной памяти, блок сопряжения, блок межмашинного обмена и центральный процессор, содержащий арифметико-логический блок, блок формирования адреса микрокоманды, блок памяти микрокоманд, блок регистров общего назначения и блок синхронизации, блок обмена параллельным кодом, блок обмена биполярным кодом, блок хранения-передачи информации, причем центральный процессор дополнительно содержит
блок умножения-деления, блок обмена, блок формирования адреса, блок обмена байтами и блок обработки прерываний.
К недостаткам данной электронной вычислительной машины следует отнести ее сравнительно невысокое быстродействие.
Известна электронная вычислительная машина (Патент РФ на изобретение № RU 272317 С1, 16.08.2004 г.), которая содержит центральный процессор, перепрограммируемое энергонезависимое запоминающее устройство, энергозависимое запоминающее устройство, устройство ввода-вывода данных. А также в нее введено постоянное энергонезависимое запоминающее устройство, предназначенное для однократного занесения в него информации при изготовлении ЭВМ и постоянного хранения ее без возможности изменения в процессе эксплуатации. При этом вход-выход центрального процессора соединен с входом-выходом постоянного энергонезависимого запоминающего устройства, точка соединения которых подключена к входам-выходам перепрограммируемого энергонезависимого запоминающего устройства, энергозависимого запоминающего устройства, устройства ввода-вывода данных. Недостатком данной электронной вычислительной машины являются малые функциональные возможности.
Наиболее близким техническим решением, по отношению к заявляемому, является бортовой вычислитель (Патент RU на полезную модель №51250, опубликован 2006.01.27, МПК: G06F 15/16), которое и выбрано в качестве прототипа. Бортовой вычислитель содержит подключенную к системной интерфейсной магистрали микро ЭВМ, включающую процессор, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, связанные между собой внутренней магистралью микро ЭВМ. При этом вычислитель содержит, по меньшей мере, один подключенный к системной интерфейсной магистрали адаптер мультиплексных каналов информационного обмена, входы-выходы которого являются соответственно
входами-выходами мультиплексных каналов информационного обмена бортового вычислителя. Микро ЭВМ также содержит энергонезависимое запоминающее устройство, подключенное к внутренней магистрали микро ЭВМ, входы-выходы конфигурации и вход-выход последовательного интерфейса, которые являются соответственно входами конфигурации и входом-выходом последовательного интерфейса бортового вычислителя, постоянное запоминающее устройство выполнено в виде перепрограммируемого запоминающего устройства, а источник электропитания имеет выход перезапуска вычислителя, который соединен с входом сброса процессора микро ЭВМ.
К недостаткам данного устройства можно отнести недостаточно высокую надежность работы.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей электронной вычислительной машины и повышение надежности ее работы.
Технический результат достигается тем, что электронная вычислительная машина содержит подключенный к системной интерфейсной магистрали вычислительный узел, включающий микропроцессор, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, связанные между собой внутренней магистралью вычислительного узла, источник питания. При этом в нее дополнительно введено перепрограммируемое запоминающее устройство, логический контроллер, причем вход-выход системной интерфейсной магистрали логического контроллера является входом-выходом системной интерфейсной магистрали вычислительного узла, а также ЭВМ дополнительно содержит, по меньшей мере, один подключенный к системной интерфейсной магистрали адаптер магистрального параллельного интерфейса, входы-выходы которого являются соответственно входами-выходами магистрального параллельного интерфейса ЭВМ, и по меньшей мере, один подключенный к системной
интерфейсной магистрали адаптер каналов обмена последовательными биполярными кодами, совмещенный с адаптером каналов обмена разовыми командами, входы-выходы которого являются соответственно входами-выходами каналов обмена последовательными биполярными кодами ЭВМ и входами-выходами каналов обмена разовыми командами ЭВМ. При этом логический контроллер дополнительно содержит входы-выходы каналов последовательного интерфейса, которые являются входами-выходами каналов последовательного интерфейса ЭВМ, вычислительный узел дополнительно содержит автомат сброса, имеющий вход, подключенный к внутренней магистрали вычислительного узла, и выход перезапуска ЭВМ, соединенный с входом сброса микропроцессора вычислительного узла, при этом выходы источника питания соединены с входом вычислительного узла, с входом адаптера магистрального параллельного интерфейса и с входом адаптера каналов обмена последовательными биполярными кодами.
Источник электропитания может быть снабжен по своему входу фильтром питания, входы которого являются входами электронной вычислительной машины для подключения к разным сетям электропитания постоянного тока, при этом фильтр питания содержит диоды, плавкую вставку, конденсатор, резистор и двухобмоточный дроссель, причем аноды диодов являются входами фильтра питания, а их катоды соединены между собой и с выводом плавкой вставки, другой вывод плавкой вставки соединен с выводами конденсатора, резистора и с выводом первой обмотки дросселя, другие выводы конденсатора и резистора соединены между собой, с выводом второй обмотки дросселя и с входом фильтра питания, а другие выводы первой и второй обмоток дросселя образуют выход фильтра питания. А также ЭВМ дополнительно может содержать по меньшей мере, один адаптер магистрального последовательного интерфейса, подключенный к системной интерфейсной магистрали, входы-выходы которого являются
соответственно входами-выходами магистрального последовательного интерфейса электронной вычислительной машины, а вход адаптера магистрального последовательного интерфейса соединен с выходом источника питания.
На чертеже представлена структурная схема электронной вычислительной машины, где
1 - вычислительный узел (ВУ);
2 - микропроцессор (МП);
3 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
4 - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
5 - внутренняя магистраль;
6 - источник электропитания (ИП);
7 - перепрограммируемое запоминающее устройство (ПИЗУ);
8 - логический контроллер (ЛК);
9 - системная интерфейсная магистраль;
10 - адаптер магистрального параллельного интерфейса (МПРИ);
11 - магистральный параллельный интерфейс;
12 - адаптер каналов обмена последовательными биполярными кодами (ПБК);
13 - каналы обмена последовательными биполярными кодами;
14 - каналы обмена разовыми командами;
15 - каналы последовательного интерфейса;
16 - автомат сброса;
17 - напряжения вторичного электропитания;
18 - фильтр питания (ФП);
19 - диод;
20 - плавкая вставка;
21 - конденсатор;
22 - резистор;
23 - дроссель;
24 - адаптер магистрального последовательного интерфейса (МПСИ);
25 - магистральный последовательный интерфейс;
Микропроцессор 2 осуществляет выполнение команд основной программы ЭВМ. Постоянное запоминающее устройство 3 выполнено с возможностью однократной записи информации при изготовлении ЭВМ и дальнейшего ее хранения без возможности изменения. Оперативное запоминающее устройство 4 обеспечивает возможность многократной записи информации при работе ЭВМ. Перепрограммируемое запоминающее устройство 7 выполнено с возможностью многократной записи информации при работе ЭВМ и хранения ее при выключенном состоянии ЭВМ.
Логический контроллер 8 предназначен для организации обмена по внутренней магистрали 5 вычислительного узла 1 и системной интерфейсной магистрали 9.
Для расширения функциональных возможностей электронной вычислительной машины в ее состав введен, по меньшей мере, один подключенный к системной интерфейсной магистрали 9, адаптер магистрального параллельного интерфейса 10, причем, реализуемый им магистральный параллельный интерфейс 11 является внешним интерфейсом электронной вычислительной машины. Помимо этого, в состав вычислительной машины введен, по крайней мере один, подключенный к системной интерфейсной магистрали 9, адаптер каналов обмена последовательными биполярными кодами 12, совмещенный с адаптером каналов обмена разовыми командами, причем реализуемые им каналы обмена последовательными биполярными кодами 13 и каналы обмена разовыми командами 14 являются внешним интерфейсом электронной вычислительной машины.
На логический контроллер 8 помимо организации обмена по внутренней магистрали 5 вычислительного узла 1 и системной интерфейсной магистрали 9 возложена задача обмена по каналам последовательного интерфейса
15, причем эти каналы последовательного интерфейса являются внешним интерфейсом электронной вычислительной машины.
При необходимости дальнейшего расширения функциональных возможностей электронной вычислительной машины в ее состав может быть введен подключенный к системной интерфейсной магистрали 9 адаптер магистрального последовательного интерфейса 24, причем реализуемый им магистральный последовательный интерфейс 25 является внешним интерфейсом электронной вычислительной машины, что обеспечивает обмен информацией с объектами управления, источниками и потребителями информации, с другими вычислительными машинами, поддерживающими данный интерфейс.
Перечисленный набор внешних интерфейсов является достаточным для обмена с большой номенклатурой внешнего оборудования при использовании данной электронной вычислительной машины, как управляющей, а также позволяет решать задачи установки на электронную вычислительную машину функционального программного обеспечения и отладки этого программного обеспечения.
Для обеспечения надежной работы электронной вычислительной машины в ее состав введен автомат сброса 16, подключенный к внутренней магистрали 5 вычислительного узла 1 и имеющий выход перезапуска электронной вычислительной машины, который соединен с входом сброса микропроцессора 2 вычислительного узла 1.
Надежность работы электронной вычислительной машины может быть повышена установкой по входу источника электропитания 6 электронной вычислительной машины фильтра питания 18, входы которого являются входами электронной вычислительной машины для подключения к разным сетям электропитания постоянного тока.
Фильтр питания 18 может содержать, например, не менее двух диодов 19, плавкую вставку 20, конденсатор 21, резистор 22 и
двухобмоточный дроссель 23, причем аноды диодов 19 являются входами фильтра питания 18, а их катоды соединены между собой и с выводом плавкой вставки 20, другой вывод плавкой вставки 20 соединен с выводами конденсатора 21, резистора 22 и с выводом первой обмотки дросселя 23, другие выводы конденсатора 21 и резистора 22 соединены между собой, с выводом второй обмотки дросселя 23 и с входом фильтра питания 18, а другие выводы первой и второй обмоток дросселя 23 образуют выход фильтра питания 18. На выходе источника питания 6 образуются напряжения вторичного электропитания 17 для блоков 1, 10, 12, 24 электронной вычислительной машины.
Данная схема фильтра питания обеспечивает за счет выпрямительных свойств диодов 19 работоспособность электронной вычислительной машины при функционировании хотя бы одной из сетей электропитания постоянного тока, а также защиту источника электропитания 6 от отрицательных импульсов напряжения и от подключения к сети электропитания постоянного тока с обратной полярностью. Импульсные помехи, проникающие из сетей электропитания постоянного тока также подавляются фильтрующей цепью, образованной конденсатором 21 и двухобмоточным дросселем 23. Плавкая вставка 20 защищает электронную вычислительную машину от самовозгорания при выходе из строя элементов в источнике электропитания 6 или в фильтре питания 18, а резистор 22 обеспечивает разряд конденсатора 21 и конденсаторов в источнике питания 6 после выключения сетей электропитания постоянного тока.
Предлагаемая электронная вычислительная машина работает следующим образом. После поступления на микропроцессор 2 сигнала сброса от автомата сброса 16 происходит обращение микропроцессора 2 к постоянному запоминающему устройству 3, имеющему сравнительно небольшую емкость. Микропроцессор 2 считывает из постоянного запоминающего устройства 3 и выполняет вспомогательную программу,
осуществляющую загрузку из перепрограммируемого запоминающего устройства 7 в оперативное запоминающее устройство 4 кода основной программы ЭВМ. Загрузка программы выполняется блоками фиксированной длины с контролем целостности информации кода программы с использованием контрольных сумм блоков программы. При успешном завершении копирования всех блоков информации микропроцессор 2 начинает выполнение основной программы из оперативного запоминающего устройства 4, начиная с фиксированного стартового адреса. Из-за малого времени доступа типичного оперативного запоминающего устройства 4 по сравнению с типичным перепрограммируемым запоминающим устройством 7 обеспечивается сравнительно высокое быстродействие ЭВМ. Автомат сброса 16 непрерывно контролирует обмен по внутренней магистрали вычислительного узла 5, путем анализа одного или нескольких управляющих сигналов магистрали. Сбой микропроцессора 2 вычислительного узла 1, вызванный, например, нарушением электропитания электронной вычислительной машины, приводит к прекращению обмена по внутренней магистрали 5 вычислительного узла 1. Если в течение определенного времени автомат сброса 16 не обнаруживает изменения состояния анализируемых управляющих сигналов внутренней магистрали 5, он вырабатывает кратковременный сигнал перезапуска, осуществляющий сброс микропроцессора 2 вычислительного узла 1, и, соответственно, перезапуск электронной вычислительной машины в целом. Таким же образом автомат сброса 16 обеспечивает гарантированный запуск электронной вычислительной машины после включения электропитания.