1801BMx

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

1801ВМx — серия советских 16-разрядных однокристальных микропроцессоров.

Первоначально разрабатывалась[1] как однокристальная ЭВМ (микроконтроллер) 1801ВЕ1 (с собственной архитектурой «Электроника НЦ»), который в свою очередь был развитием микропроцессорного комплекта серии К587[2] с добавленной на кристалле периферией (ОЗУ/ПЗУ/таймер). Позднее по требованию Министерства электронной промышленности "в целях унификации"[3] от этой архитектуры отказались[4] в пользу архитектуры PDP-11.

Прямого зарубежного аналога нет. Наиболее близкий аналог — однокристальный процессор DEC T-11, но полной совместимости нет; у T-11 имеется прямой клон К1807ВМ1. Другой близкий аналог — LSI-11/03 (Электроника-60), но в отличие от неё, процессоры К1801 имеют однокристальное исполнение.

Процессоры производились на заводах «Ангстрем», г. Зеленоград и «Экситон», г. Павловский Посад. Позднее, для выпуска полной номенклатуры комплектующих УКНЦ было освоено производство КМ1801ВМ2 на Солнечногорском электромеханическом заводе (СЭМЗ) в г. Солнечногорске.

Микросхемы серии[править | править код]

К1801ВМ1[править | править код]

К1801ВМ1 в планарном пластиковом корпусе
К1801ВМ1 в планарном керамическом корпусе
Основная статья: К1801ВМ1
  • Количество команд — 64, базовый набор PDP-11 и некоторые команды расширенного набора EIS: XOR, SOB (дополнительно MUL для 1801ВМ1Г). Также имеется две дополнительные команды для организации пультового режима: START (0000128) и STEP (0000168).
  • Восемь 16-разрядных регистров общего назначения (обозначаются R0 ... R7)
  • Выполнен по n-канальной МДП технологии
  • Кристалл размером 5 × 5 мм содержит около 50 тыс. интегральных элементов (согласно документации производителя)
  • Системная магистраль: типа МПИ, с совмещённой шиной передачи адреса и данных
  • Тактовая частота: 100 кГц — 5 МГц
  • Быстродействие: до 500 тыс. оп/с — для операций типа сложения над регистрами
  • Напряжение питания +5В
  • Потребляемая мощность: до 1,2 Вт
  • Корпус 42-выводный, планарный, металлокерамический типа 429.42-5 или пластиковый для исполнения КР1801ВМ1

Микропроцессор имеет некоторые рудименты микроЭВМ К1801ВЕ1, в частности, программируемый таймер (177706-1777128)[5] и регистры межпроцессорной связи (177700-1777048)[6][7]. Внутренний таймер может тактироваться также внешним источником частоты на выводе 6[8].

Микропроцессор поддерживает работу в многопроцессорной (до 4-х процессоров) конфигурации. Номер процессора задаётся входами PA0 и PA1 (выводы 27 и 26)[9].

При производстве, после тестирования процессор маркировался:

  • А (либо одна точка) — частота до 5 Мгц, 16632 транзистора[10]
  • Б — частота до 4 Мгц
  • В — частота до 3 Мгц

Литерой Г (или две точки) маркировалась специальная версия процессора с поддержкой операции умножения MUL для БПФ-применений: частота до 5 Мгц, 16646 транзисторов[11], отличается микрокодом в ПЛМ[12].

К1801ВМ2[править | править код]

КМ1801ВМ2 производства СЭМЗ
КМ1801ВМ2
КМ1801ВМ2

Разработан в 1982 году в НИИТТ, выпускался на заводах Ангстрем и СЭМЗ. Главный конструктор — В.Л. Дшхунян, ведущий разработчик — В.Р. Науменков.

  • Количество команд: 72
  • Выполнен по n-канальной МОП-технологии
  • Кристалл размером 5,3 × 5,45 мм, содержит около 18,5 тыс. транзисторов[13] (120 тысяч элементов, согласно документации производителя)
  • Тактовая частота: до 10 МГц
  • Быстродействие на частоте 10 МГц: около 1000 тыс. оп/с — для операций типа сложения над регистрами, 100 тыс. оп/с — для операции умножения, около 83,3 тыс. оп/с — для операции деления
  • Напряжение питания: +5В
  • Потребляемая мощность: до 1,7 Вт
  • Корпус: 40-выводный, металлокерамический типа 2123.40-6 (CERDIP) для КМ1801ВМ2 или пластиковый (PDIP) для КР1801ВМ2

В отличие от К1801ВМ1, ВМ2 имеет полноценный «пультовый» режим (HALT-режим)[14]. В пультовом режиме при формировании адреса на магистрали устанавливается сигнал SEL, что позволяет использовать в этом режиме отдельное адресное пространство — таким образом, общее доступное процессору поле памяти увеличивалось до 128 КБ. На ДВК в пультовом режиме включалось специальное «теневое» системное ПЗУ, содержащее монитор и подпрограммы загрузки с внешних устройств. При переходе в пользовательский режим работы оно отключалось.

По сравнению с К1801ВМ1, добавлены команды расширенной арифметики[15] (MUL, DIV, ASH, ASHC — часть набора инструкций EIS), а также операции с плавающей запятой (FIS-команды). Команды FIS (FADD, FSUB, FMUL, FDIV) реализованы полупрограммно — при выполнении этих команд происходит особый вид прерывания и исполняется программный обработчик в памяти пультового режима.

Сокращена поддержка многопроцессорной конфигурации[16].

КМ1801ВМ3[править | править код]

КМ1801ВМ3

Отличается бо́льшим объёмом адресуемой памяти (до 4 МБ), более высоким быстродействием (сложение регистр/регистр — 1,5 млн оп/с, умножение — 100 тыс. оп/с, деление — 50 тыс. оп/с), а также возможностью подключения сопроцессора арифметики с плавающей запятой. Менеджер памяти не полностью совместим с аналогом от DEC. В случае использования лишь 18-разрядной адресной шины (до 256 кБ) совместимость диспетчера памяти была достаточна для использования программного обеспечения без переделок, но при использовании полной, 22-разрядной адресной шины (4 МБ) требовалась адаптация программного кода.

Число команд — 72, при подключении сопроцессора — дополнительно 46 команд с плавающей запятой. Система команд расширена средствами работы с диспетчером памяти: MFPD, MFPI, MTPD, MTPI.

Имеется один набор из шести регистров общего назначения R0—R5, два регистра-указателя стека R6 (режима пользователя и режима системы) и регистр счётчика команд PC (R7). Ещё один дополнительный регистр стека R6 используется в режиме останова. Регистр состояния PSW процессора также доступен программно по адресу 17777776.

  • Выполнен по n-канальной МДП технологии
  • Кристалл содержит около 200 тыс. интегральных элементов, около 28900 транзисторов[17], размер 6,65 × 8 мм.
  • Тактовые частоты: 6, 5, 4 МГц (А,Б,В)
  • Корпус 2136.64-2 (64-пиновый CERDIP)

В настоящее время[когда?], завод Ангстрем выпускает его КМОП-версию под обозначением 1806ВМ3У с тактовой частотой 8 МГц, и 1806ВМ5У с тактовой частотой 16 МГц. Корпус — металлокерамический Н18.64-1В. Оба современных аналога аппаратно совместимы со своим предшественником.

КА1801ВМ4, КН1801ВМ4[править | править код]

Сопроцессор КА1801ВМ4
КН1801ВМ4 Опытный образец.

Математические сопроцессоры для КМ1801ВМ3 и КН1801ВМ3. 32/64 разряда, первоначально 6 МГц, после 1991 года — до 8 МГц. Полностью советская разработка. Повышает производительность при работе с числами с плавающей точкой почти на два порядка. В настоящее время[когда?] заводом Ангстрем выпускается его КМОП-версия под обозначением 1806ВМ4У с тактовой частотой 16 МГц, предназначенная для совместной работы с процессорами 1806ВМ3У или 1806ВМ5У соответственно. Корпус — такой же как и у КН1801ВМ4 (Н18.64-1В).

  • Выполнен по n-канальной МДП технологии, норма проектирования — 3 мкм, 1 слой металлизации.
  • Кристалл содержит 52 тыс. транзисторов[18], размер 6,65 × 8.4 мм.
  • Тактовая частота 8, 6, 4 МГц (А,Б,В)
  • Напряжение питания +5В
  • Потребляемая мощность: до 2 Вт
  • Корпус Н18.64-1В (у КН1801ВМ4)
  • Число команд — 46, исполняет все инструкции DEC PDP-11 FP11 кроме LDUB, LDSC, STA0, STB0 и STQ0.
  • время выполнения операций[18]:
    • сложение чисел с двойной точностью 10 мкс
    • умножение чисел с двойной точностью 11 мкс

1806ВМ2, Н1806ВМ2[править | править код]

Н1806ВМ2
Н1806ВМ2

Этот микропроцессор функционально соответствуют К1801ВМ2, но выполнен по КМОП технологии.

  • Система команд по ОСТ 11 305.909-82
  • Число команд — 77
  • Тактовая частота — 0 — 5,0 МГц
  • Напряжение питания — 4,5 — 5,5 В

1806ВМ2 поставлялся в 42-выводном керамическом корпусе с планарными выводами 4138.42-10.01, Н1806ВМ2 в 64-выводном керамическом кристаллоносителе Н18.64-1В (CQFP).

Т36ВМ1-2 (КА1013ВМ1)[править | править код]

Использовался в микрокалькуляторе Электроника МК-85 и МК-87. Содержит 165000 элементов. Разработан на основе ядра 1806ВМ2 и ячеек БМК 1515ХМ1, на которых реализованы контроллеры: клавиатуры, последовательного интерфейса, параллельного интерфейса, памяти, программируемого тактового генератора, дежурной схемы управления питанием (приостанова процессора во время ожидания нажатия клавиши). По системе команд соответствует 1806ВМ2.

КР1801ВП1[править | править код]

К1801ВП1-014 в планарном керамическом корпусе производства завода «Экситон»
К1801ВП1-033 в пластмассовом корпусе производства венгерской фирмы «InterMOS»

Микросхема КР1801ВП1 представляет собой базовый матричный кристалл (БМК) на основе которого можно было выпускать разнообразные цифровые устройства. Микросхема содержит примерно 5000 транзисторов (около 600 вентилей). Технологические нормы — 3 микрона по n-МДП технологии, размер кристалла 4,2 × 4,2 мм. Последний слой выполнялся по спецификации заказчика и обозначался цифровым индексом после наименования: КР1801ВП1-(номер прошивки). Выпускались на заводах «Ангстрем» и позднее (для компьютера БК) на заводе «Экситон», а также в Венгрии (ВНР) на предприятии «Intermos».[19]

  • К1801ВП1-001 Формирователь входных сигналов
  • К1801ВП1-002 Схема обработки сигналов
  • К1801ВП1-003 Схема обработки сигналов
  • К1801ВП1-004 Узел управления
  • К1801ВП1-005 Схема обработки сигналов
  • К1801ВП1-006 Схема обработки сигналов
  • К1801ВП1-007 Схема управления с двумя счётчиками и делителями частоты
  • К1801ВП1-008 Схема управления
  • К1801ВП1-009 Схема управления ВКО с четырьмя счётчиками
  • К1801ВП1-010 Схема обработки сигналов
  • К1801ВП1-011 Три независимых схемы управления
  • К1801ВП1-012 Схема обработки сигналов
  • К1801ВП1-013 Контроллер динамического ОЗУ 64К[20] на микросхемах 565РУ6 (565РУ3) или 565РУ5 с поддержкой пультового режима для 1801ВМ2 (системная память по адресам 0160000..0177777, сигнал выбора системного ПЗУ 0140000..0157777)
  • К1801ВП1-014 Контроллер клавиатуры БК[21]
  • К1801ВП1-015 Устройство связи с фотоимпульсными датчиками положения
  • К1801ВП1-016 Устройство хранения и передачи управляющих сигналов на электроавтоматику оборудования
  • К1801ВП1-025 Блок контроля
  • К1801ВП1-026 Двунаправленный приёмопередатчик на 16 каналов
  • К1801ВП1-027 Устройство приёма из магистрали команд и организации совместно с 1801ВП1-032 циклов работы с ЦМД ЗУ
  • К1801ВП1-028 Схема коррекции ошибок по коду Хэмминга
  • К1801ВП1-030 Контроллер динамического ОЗУ 64К на микросхемах 565РУ6 или 565РУ3 с поддержкой пультового режима для 1801ВМ1 (системная память по адресам 0177600..0177677, сигнал выбора системного ПЗУ 0160000..0173777, реализация битов 02 и 03 системного регистра SEL1 (0177716) процессора)[22][23]
  • К1801ВП1-031 Контроллер прерываний
  • К1801ВП1-032 Устройство распределения импульсов и формирования временной диаграммы ЦМД ЗУ
  • К1801ВП1-033 Многофункциональный контроллер внешних устройств[24]
  • К1801ВП1-034 Многофункциональный контроллер внешних устройств (генератор вектора прерывания, буферный регистр, коммутатор шин)[25]
  • К1801ВП1-035 Последовательный интерфейс со скоростью до 19200 бод (Справочник том 2 "Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем" Москва "РАДИО и СВЯЗЬ" 1988г)[26]
  • К1801ВП1-036 Схема управления интерфейсом
  • К1801ВП1-037 Контроллер бытового ТВ приёмника БК[27]
  • К1801ВП1-038 Программируемый таймер
  • К1801ВП1-039 Кодек с исправлением ошибок
  • К1801ВП1-041 Контроллер НГМД
  • К1801ВП1-054 Адаптер магистралей Q-BUS и U-BUS
  • К1801ВП1-055 Двунаправленный буферный регистр для межшинного моста Q16↔Q16, развязка по ёмкостной нагрузке в КТЛК и компьютере УКНЦ
  • К1801ВП1-057 Схема хранения и трансляции управляющих сигналов
  • К1801ВП1-061 Преобразователь двоичного кода в интервал времени
  • К1801ВП1-065 Последовательный интерфейс со скоростью до 115200 бод[28]
  • К1801ВП1-069 Схема управления памятью
  • К1801ВП1-095 Интерфейс контроллера НГМД
  • К1801ВП1-096 Интерфейс контроллера НГМД
  • К1801ВП1-097 Интерфейс НГМД (MY:)
  • К1801ВП1-105 Схема коррелятора
  • К1801ВП1-106 Схема коррелятора
  • К1801ВП1-114 Схема канала связи УЧПУ
  • К1801ВП1-116 Схема управления памятью
  • К1801ВП1-119 Контроллер динамического ОЗУ (до 4Мб) для 1801ВМ3 (применялся в составе плат микроЭВМ типа МС1201.03 и МС1201.04[29][неавторитетный источник])
  • К1801ВП1-120 Параллельный асинхронный порт межшинной связи (связь каналов ЦП и ПП в компьютере УКНЦ)
  • К1801ВП1-124 Экспериментальная схема помехоустойчивого Фибоначчи-процессора для специальных применений[30]
  • К1801ВП1-128 Контроллер НГМД типа «Электроника 6022» (тип записи — МФМ, применялся в контроллерах MY:, MZ: и некоторых для БК[31]; при дополнительной программной поддержке способен работать с дискетами формата IBM PC)

Использование[править | править код]

На основе микропроцессоров данной серии были построены:

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Ангстрем. История — 1980—1989 года. ОАО «Ангстрем». Дата обращения: 22 июня 2011. Архивировано из оригинала 23 июня 2008 года.
  2. ↑ Музей электронных раритетов — Актив — 587-я серия. Дата обращения: 3 января 2010. Архивировано 9 мая 2008 года.
  3. ↑ [https://web.archive.org/web/20221220102910/https://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=64:3394-31 Архивная копия от 20 декабря 2022 на Wayback Machine История отечественных микропроцессоров. (580, 1810 и т.д.) (часть 2) [31] - Конференция iXBT.com]
  4. ↑ Б. М. Малашевич. Зеленоградские микропроцессоры, мини- и микроЭВМ с архитектурой «Электроника НЦ». Дата обращения: 18 января 2009. Архивировано 16 февраля 2008 года.
  5. ↑ ОПИСАНИЕ БК-11М. Дата обращения: 4 января 2010. Архивировано 16 сентября 2014 года.
  6. ↑ Тонкости и толстости ВМ1 — Форум — Электроника БК-0010/0011M. Дата обращения: 14 июля 2012. Архивировано из оригинала 31 мая 2011 года.
  7. ↑ Ports — bkbtl — Порты (регистры) БК. — BK Back to Life! — BK0010 / BK0011 emulator — Google Project Hosting. Дата обращения: 15 июля 2012. Архивировано 29 июля 2010 года.
  8. ↑ Speccy — наш выбор! — Показать сообщение отдельно — Цифровая археология: 1801 и все-все-все. Дата обращения: 22 августа 2015. Архивировано 4 октября 2015 года.
  9. ↑ [https://web.archive.org/web/20140416182158/http://vak.ru/doku.php/proj/bk/1801vm-series Архивная копия от 16 апреля 2014 на Wayback Machine proj: bk:1801vm-series [vak.ru]]
  10. ↑ Speccy — наш выбор! — Цифровая археология: 1801 и все-все-все — Сообщение 103
  11. ↑ Speccy — наш выбор! — Цифровая археология: 1801 и все-все-все — Сообщение 593. Дата обращения: 17 августа 2015. Архивировано 25 сентября 2015 года.
  12. ↑ cpu11/vm1 at master · 1801BM1/cpu11 · GitHub. Дата обращения: 21 мая 2019. Архивировано 1 сентября 2019 года.
  13. ↑ Цифровая археология: 1801 и все-все-все. Сообщение #725. Дата обращения: 3 октября 2015. Архивировано 5 октября 2015 года.
  14. ↑ VM1vsVM2 — bkbtl — Различия между 1801ВМ1 и 1801ВМ2. — BK Back to Life! — BK0010 / BK0011 emulator — Google Project Hosting. Дата обращения: 15 июля 2012. Архивировано 29 июля 2010 года.
  15. ↑ cpu11/vm2 at master · 1801BM1/cpu11 · GitHub
  16. ↑ Цифровая археология: 1801 и все-все-все - Страница 105. Дата обращения: 21 мая 2019. Архивировано 13 сентября 2019 года.
  17. ↑ Цифровая археология: 1801 и все-все-все #1066. Дата обращения: 22 июня 2016. Архивировано 13 августа 2016 года.
  18. ↑ 1 2 nefedov, 2001.
  19. ↑ W. E. Schlegel (1989). "Leipziger Frühjahrsmesse 1989, Teil 1, Bauteile" [Лейпцигская Весенняя Ярмарка 1989 г., часть 1ая, Радиодетали]. Radio Fernsehen Elektronik (нем.). Berlin: VEB Verlag Technik. 38 (6): 349. ISSN 0033-7900.
  20. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками — Просмотр темы — Цифровая археология 1801: трискаидекафобия 013. Дата обращения: 16 марта 2014. Архивировано 28 ноября 2014 года.
  21. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками — Просмотр темы — Цифровая археология 1801: одноклавишный 014. Дата обращения: 8 марта 2015. Архивировано 2 апреля 2015 года.
  22. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками — Просмотр темы — Цифровая археология 1801: тайна кристалла 030. Дата обращения: 4 октября 2013. Архивировано 4 октября 2013 года.
  23. ↑ Микропроцессорные средства и системы 1988'04. Дата обращения: 17 октября 2023. Архивировано 6 декабря 2022 года.
  24. ↑ Микропроцессорные средства и системы 1988'05. Дата обращения: 17 октября 2023. Архивировано 7 октября 2023 года.
  25. ↑ Микропроцессорные средства и системы 1988'06. Дата обращения: 17 октября 2023. Архивировано 5 октября 2023 года.
  26. ↑ Микропроцессорные средства и системы 1989'01. Дата обращения: 17 октября 2023. Архивировано 6 декабря 2022 года.
  27. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками — Просмотр темы — Цифровая археология 1801: домашний 037. Дата обращения: 16 марта 2014. Архивировано 28 ноября 2014 года.
  28. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками — Просмотр темы — Цифровая археология 1801: В чащах юга жил бы цитрус 065. Дата обращения: 30 августа 2015. Архивировано 30 августа 2015 года.
  29. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками - Просмотр темы - Цифровая археология 1801: Северный мост 119. Дата обращения: 31 октября 2017. Архивировано 7 ноября 2017 года.
  30. ↑ Компьютер Фибоначчи. Дата обращения: 26 октября 2023. Архивировано 26 октября 2023 года.
  31. ↑ Бытовой ретро-компьютер своими руками — Просмотр темы — Цифровая археология 1801: неудержимое диско 128. Дата обращения: 16 марта 2014. Архивировано 28 ноября 2014 года.
  32. ↑ nedoPC.org - View topic - Отладочный модуль на К1801ВМ1. www.nedopc.org. Дата обращения: 31 июля 2020. Архивировано 30 октября 2021 года.
  33. ↑ «Компьютерра» № 23 от 30 июня 2004 года. Дата обращения: 25 августа 2016. Архивировано из оригинала 1 ноября 2021 года.
  34. ↑ Е.Белевцов, Игорь Коршун. Многофункциональный телефон "Phone Master" // Радио : журнал. № 1994. № 7. С. 32-34.
  35. ↑ Описание второй модели АОН «Phone master»: 1 страница 2 страница 3 страница 4 страница
  36. ↑ Бригантина : Рейтинг
  37. ↑ История. 80-е годы. Дата обращения: 13 июня 2012. Архивировано 1 августа 2015 года.
  38. ↑ Малиновский Борис Николаевич. Нет ничего дороже. Кибернетическая техника. Дата обращения: 17 июля 2012. Архивировано 15 апреля 2010 года.
  39. ↑ Russian Computers on the Buran Shuttle | The CPU Shack Museum. Дата обращения: 5 июня 2021. Архивировано 5 июня 2021 года.
  40. ↑ Какая ОС была на Буране? - Страница 2. Дата обращения: 5 июня 2021. Архивировано 5 июня 2021 года.

Литература и публикации[править | править код]

  • Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Том 2., под редакцией Шахнова В. А. — М.: «Радио и связь», 1988. стр. 7-20.
  • Г.Г. Гришин, А.А. Мошков, О.В. Ольшанский, Ю.А. Овечкин. Микропроцессоры: Справочное пособие для разработчиков судовой РЭА / под редакцией канд. техн. наук Ю.А. Овечкина. — Л.: Судостроение, 1988. — С. 122—180. — 520 с. — 33 500 экз. — ISBN 5-7355-0306-5.
  • В. Л. Дшхунян, Ю. И. Борщенко, В. Р. Науменков, А. А. Рыжов, Ю. В. Романец, И. А. Бурмистров, Е.М. Соловьёв. Однокристальные микропроцессоры комплекта БИС серии К1801 // Микропроцессорные средства и системы. — 1984. — № 4. — С. 12—18. — ISSN 0233-4844.
  • Р. И. Волков, В. П. Горский, В. Л. Дшхунян, С. С. Коваленко, П. Р. Машевич. Однокристальный микропроцессор КМ1801ВМ3 // Микропроцессорные средства и системы. — 1986. — № 4. — С. 37—41. — ISSN 0233-4844.
  • Отраслевой стандарт ОСТ11-348.918-83. Микросхемы интегральные серии К1801. Руководство по применению.
  • Ю. И. Борщенко, И. А. Бурмистров, В. Р. Науменков, Ю. В. Романец, А. А. Рыжов, Е.М. Соловьёв. СБИС 16-разрядного однокристального микропроцессора типа КМ1801ВМ2 // Электронная промышленность. — 1985. — № 7. — С. 3—5.
  • Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник.. — М.: ИП РадиоСофт, 2001. — Т. 11. — С. 248. — 512 с. — ISBN 5-93037-049-4.

Ссылки[править | править код]

Источник — https://wiki4.ru/w/index.php?title=1801BMx&oldid=135595751