Сергей Суханов - Перелом. Часть 3 [СИ]

И резервы для ускорения работы были - так, даже после введения программного счетчика операции обычно занимали четыре такта из-за общей шины регистров - сначала по ней передавался первый операнд, с следующем такте - второй, в третьем (и порой четвертом, пятом - если суммирование было без схемы быстрого переноса) шло выполнение самой операции, в четвертом (или еще большем) результат передавался по шине в один из регистров. В новых-то процессорах поступление данных из РОН на АЛУ выполнялось одновременно, так как было две шины и два набора дешифраторов адреса регистра, ну а запись обратно в регистры - на следующем такте по одной из шин - мы по мере поступления все большего количества микросхем понемногу расшивали такие узкие места. Причем эти места проистекали и из структуры команд. Так, мы применяли команды с двумя регистрами - результат всегда помещался в первый регистр-источник, то есть перезаписывал один из операндов. Если бы мы применили трехоперандную схему - с отдельным указанием регистра, в который помещать результат, то в принципе можно было бы сделать отдельную шину для записи результата. Но это, во-первых, заставило бы перейти на более длинные команды (а это потребует больше памяти) или уменьшить количество регистров (а это уменьшит возможности по оптимизации программ), а во-вторых, в дальнейшем все это можно будет развести по промежуточным регистрам, что все-равно потребуется делать с прицелом на конвейеризацию. Разрулим. В крайнем случае - сделаем как Интел - внешние команды перетранслируются во внутренние, а уж их можно делать какими угодно.

И, замечу, все эти улучшения были бы невозможны, возведи мы предельный уровень секретности по вычислительной технике. Нет, и сейчас все было строго - микросхемы получали только работники с нужным допуском, безопасники записывали типы и номера микросхем в журнал выдачи/возврата, а после установки в аппаратуру - в журнал установки микросхем. Сами шкафы с микросхемами опечатывались, а если работы шли на "открытом теле", как в данном случае - выполнялась ежедневная сверка микросхем с журналом, да и корпуса периодически инспектировались. Но "главными" в этом процессе были работники, а не безопасники - последние занимались только регистрацией и проверками, но не решали - кому что можно, а кому - нельзя - это решал только допуск, который также был поделен на несколько уровней - в зависимости от степени интеграции и вида микросхем - но тут мы наверное несколько перемудрили - пока ввели это на всякий случай и возможно позднее отменим. Или нет - посмотрим. У безопасников была мысль ввести безопасные комнаты, в которые работники могли входить только после переодевания, а выходить - только после сдачи одежды и внешнего осмотра. Но тут уже я воспротивился - выломать чип и сунуть под язык не так уж и сложно, а ковыряться пальцами во рту - тоже не поможет - в крайнем случае можно и проглотить. Так что такие строгости только обозлят работников, но ни от чего не уберегут.

В общем, подобными дополнениями скорость работы управляющей ЭВМ повысилась. Но были и другие доработки. Например - сетевая шина. Вначале, когда только примеривались к цифровому управлению лабораторным оборудованием, все исследовали и отлаживали на одной установке, и времени на опрос и установку регистров устройства хватало. Когда же начали работы с несколькими установками, стали возникать проблемы - если опрашивать еще как-то получалось, то на расчеты - сравнения, подгрузку данных с перфоленты - времени уже стало не хватать. Тогда разработали отдельную схему опроса устройств - процессор заносил в его регистры номер устройства, количество регистров и адрес в памяти, по которому размещались данные, и уже это устройство отправляло их последовательно в лабораторную установку. Почти сразу добавили начальный регистр, а то оказалось, что далеко не всегда требовалось заносить значения во все регистры лабораторной установки. Потом добавили битовую маску, чтобы можно было пропускать какие-то регистры - скажем, занести значения только в первый, третий и четвертый регистры. Потом добавили флаг окончания обработки пакетной передачи, а то высчитывать по тактам время передачи оказалось не очень удобным. То же самое - и в обратном направлении.

Так что шина связи с установками развивалась - собственно, это была почти что сеть, только с мастер-хостом, который и управлял всей деятельностью сети - лабораторные установки могли выдать данные в сеть только после получения от хоста своего номера и команды "выдать данные". И это был не предел улучшений. Так, в августе начали мудрить с прерываниями от таймера, а то высчитывать время по количеству исполненных команд - это сложновато, приходилось и вставлять пустые циклы (а при этом надо учесть и количество тактов на выполнение команд для расчета длительности самого цикла !), и прерывать расчетные циклы (а при этом часть времени цикла приходилось тратить на проверку - а не пора ли его прервать, чтобы успеть опросить очередное устройство !). Так что с таймером была надежда, что как минимум от этих расчетов удастся избавиться - занес в регистры таймера адрес для перехода, количество тиков, запустил таймер - и спокойно считай что там надо или выводи на печать, а когда таймер дотикает - он сохранит текущий адрес операций и поместит в регистр команд сохраненный в таймере адрес - и начнется обработка прерывания по таймеру - тут еще требовался флаг с признаком, что находимся в обработчике прерывания, чтобы при возврате из него восстановить предыдущую последовательность - а это снова команды восстановления регистров и передачи управления. Да и с вложенными таймерами надо было что-то делать - но тут я полет мысли уже остановил - получалась сложная схема управления прерываниями, а над ней работал отдельный коллектив. Так что пока просто ограничим количество одновременно поддерживаемых установок - и все, для того, чтобы попробовать новые технологии этого вполне хватит. И так уже память нарастили до двух килобайт, заменив блоки памяти на дискретных конденсаторах блоками памяти уже на микросхемах по 64 бита каждая. И по расчетам, если ограничиться только операциями считывания с перфоленты, отправки данных в установки, считывания оттуда показателей, сравнение и отправку других показателей при необходимости, а также вывод на перфоленту или на цифровое печатающее устройство, то даже эта ЭВМ могла поддерживать более тридцати установок, пусть и без расчета графиков изменения значений - этим пока могут заниматься и аналоговые вычислители самих установок. Ну а если с расчетом графиков - то штук пять, не более. Но вот если поставить ЭВМ хотя бы следующего поколения, то она сможет рассчитывать графики уже для двадцати лабораторных установок. И, наверное, уже зимой исследователи получат новую машину.