Wikipédia

1801-es processzorcsalád

szovjet fejlesztésű 16 bites mikroprocesszor-család (1980-as évek)

A 1801, vagy másként a 1801VMx, K1801VMx (cirill betűkkel: 1801ВМx) jelű sorozat egy szovjet fejlesztésű 16 bites mikroprocesszor-család, melynek gyártása 1980-ban kezdődött és napjainkban is tart. A sorozat a belső (szovjet) fejlesztésű Elektronika NC architektúrából alakult ki, és binárisan kompatibilis a DEC PDP–11-es gépcsalád processzoraival. Kifejlesztésénél az eredeti cél egy egylapkás mikrovezérlő-típus megalkotása volt, amely a (cirill betűs) 1801ВЕ1 jelölést kapta.[2] Ez az Elektronika Kutatóintézet saját fejlesztése, a K587 bitszelet-technikájú processzor-csipkészlet továbbfejlesztésén alapult és a lapkát egyéb perifériákkal is bővítették, pl. RAM, ROM, timer. Később a K587-es architektúrát rendeletileg a PDP–11 kompatibilis utasításkészlet váltotta fel, amely így is maradt a sorozat későbbi tagjaiban.

1801
K1801VM1 (К1801ВМ1) csip, planáris kerámiatokozásban
K1801VM1 (К1801ВМ1) csip, planáris kerámiatokozásban
Gyártás1980-tól
TervezőAngstrem
GyártóAngsztrem Rt., Eksziton
Max CPU órajel2 – 12 MHz
UtasításkészletPDP–11 kompatibilis
MikroarchitektúraElektronika NC,
LSI-11
Magok száma1
Tokozás40 és 64 lábú DIP,
64 lábú QFP,
42 lábú SOIC
Tranzisztorok száma50 000 – 200 000
Alkalmazásabeágyazott rendszerek, mini- és mikrogépek, háztartási elektronika
ElődK587 csipkészlet[1]
A Wikimédia Commons tartalmaz 1801 témájú médiaállományokat.

Első modellje 1980-ban jelent meg, ám azóta rengeteg változata készült és a legnépszerűbb szovjet mikroprocesszorok egyike. A Szovjetunióban az 1980-as években ez a processzortípus uralta a beágyazott rendszerek és a katonai alkalmazások területét, de egyéb területeken is felhasználták, pl. grafikus számológépekben (Elektronika MK-85), ipari CNC gépekben (Elektronika NC sorozat), legközismertebb alkalmazása azonban a sokféle szovjet általános célú mini- és mikroszámítógépekben volt, pl. az SzM EVM, DVK, UKNC és Elektronika BK (БК: бытовой компьютер, otthoni számítógép) sorozatokban. A DVK gépek processzoraként szerepet játszott a UNIX világ Szovjetunióbeli térhódításában is. Az IBM PC elterjedése kiszorította a piacról (a mikrogépek szinte teljes elsöprése mellett), történetének késői szakaszában a BK demo-gépekben használták tovább.

Közvetlen nyugati analógja nincs. A leginkább hasonló processzor az egylapkás DEC T–11, de az egyezés nem teljes; emellett a T–11-nek van egy teljes klónja is, a K1807VM1 (К1807ВМ1) jelű. A másik közel hasonló az LSI–11/03 csipkészlet (LSI áramkörökkel felépített áramköri panelek, ezekből épül fel a PDP–11/03 mikrogép[3]) – ennek megfelelője volt az Elektronika-60 (ipari mikrogép), ám ettől eltérően a K1801 mikroprocesszorok egylapkás felépítésűek.

A processzorokat az Angsztrem (Zelenográd) és az Eksziton (Pavlovszkij Poszad) vállalatok üzemeiben gyártották. Később az UKNC iskolaszámítógépek gyártása érdekében a KM1801VM2 (КМ1801ВМ2) processzor gyártása megindult Szolnyecsnogorszkban is.

Fejlesztés szerkesztés

Az 1801 sorozatú processzor-rendszerek fejlesztésének története az 1970-es években kezdődött, mikor egy mérnökcsoport a D. I. Jugyickij vezette zelenográdi Speciális Számítóközpontban (Специальный вычислительный центр, СВЦ) kifejlesztette első 16 bites mikroszámítógépét, az Elektronika NC-1-et (ez volt egyben az első szovjet fejlesztésű egykártyás mikroszámítógép).[4] Ez a gép, amelyet közvetlenül az SzM EVM sorozat konkurensének szántak, 1973-ban készült el, processzora a 4 bites K587-es csipkészlet elemeiből épült fel, amelyet gyakran az első szovjet mikroprocesszornak is neveznek. Leszármazottai népszerűek lettek, széles körben alkalmazták különböző vezérlő- és távközlési rendszerekben. A processzorok bitszelet-technikájú felépítéséből következett ezek nehézkes alkalmazása, különösen katonai téren, így felmerült az igény az egylapkás processzorok iránt.

1980-ban az első 1801-es CPU-t szánták ennek a résnek a betöltésére, a K1801VE1 modell gyártásba került. Ez lényegében egy mikrovezérlő volt, melynek lapkáján a processzor mellett 256 bájt RAM, 2 KiB ROM és egyéb perifériavezérlő áramkörök kaptak helyet; bár még mindig az Elektronika NC utasításkészletén alapult, de már kompatibilisé tették a DEC Q-Bus sín szovjet másolatával, ami bevett ipari szabvánnyá vált akkorra. A periféria-áramköröket az ipar nem tudta kihasználni, emiatt mikrovezérlő helyett inkább általános célú processzorként használták. Ez maga után vonta a csip egyszerűsítését, tehát a felesleges egységeket eltávolították a lapkáról. Ekkorra azonban a Speciális Számítóközpont, a processzor gazdaszervezete, elvesztette az aktuális hatalmi játszmát (ami egyébként az egész szovjet ipart átjárta).

A szovjet ipar bürokratikus rendszerében a döntéseket gyakran nem a gazdasági érdekek határozták meg, hanem a különböző szervezetek és hivatalnokok hatalmi játszmáinak eredménye. Ez vezetett, szakmai téren elért sikerei ellenére, a Speciális Számítóközpont hirtelen feloszlatásához is. Míg a központ munkatársainak fenntartásai voltak a nyugati technológia visszafejtésével és lemásolásával szemben, az Elektronikai Ipari Minisztérium e mellett, az igényeket gyorsabban és biztonságosabban kielégítő módszer mellett döntött. A Speciális Számítóközpont 1976-ban fel lett oszlatva,[5] technológiai bázisát az Angsztrem vállalat vette át, néhány laboratóriuma a Precíziós Technológiai Kutatóintézethez (NII TT, НИИ точной технологии, НИИ ТТ) került, amelynek nem igazán volt ezekre szüksége, míg más laboratóriumok a frissen létrehozott Tudományos Központ tudományos-ipari egyesülésbe (NPO NC) olvadtak be.[6][7]

Ez a hirtelen átszervezés okozta az Elektronika NC platform feladását – ez a platform csak az NC-1 gépen alapuló CNC gépekben élt tovább, amelyek közül néhányat még ma is használnak –, és a PDP–11 kompatibilitás kvázi-szabványként való elfogadását – ezt PDP fordulat-ként is emlegetik az orosz irodalomban. Így tehát az új, egyszerűsített CPU mikrokódját újratervezték és kompatibilissé tették az LSI–11 utasításkészlettel. Az új processzor 1982-ben készült el és a K1801VM1 jelölést kapta. Ezt egészítette ki a 600 kapus KR1801VP1 kapumátrix, amelyet különféle támogató áramkörök megvalósítására használtak, a 64 kibibites KR1801RE2 ROM csip, és a 64 kibibites K573RF3 EPROM.[8] Ezek együtt alkották az 1801-es család első széles körben alkalmazott generációját.

Technikai tulajdonságok szerkesztés

A családba tartozó összes CPU az Elektronika NC mikroarchitektúrán alapuló, egylapkás, 16 bites mikroprocesszor; a család egyetlen tagja, az első K1801VE1 mikrovezérlő a többitől eltérő egyedi utasításkészlettel rendelkezik. A többi felújított mikrokódot kapott, amely az LSI-11 architektúrát szimulálja. Az egyes modellek különböznek órajelükben, utasításkészletük bizonyos részleteiben (az első modellekből pl. hiányzott a MUL és a DIV utasítás, és nem minden processzorban vannak meg ugyanazok a kiterjesztett utasítások), tokozásban és a címsín szélességében (a késői modellek már 22 bites címzést tettek lehetővé).

K1801VE1 szerkesztés

K1801VM1 szerkesztés

 
K1801VM1.
  • Utasításkészlet: LSI-11 (nem tartalmazza az EIS kiterjesztett utasításkészletet)
  • Gyártástechnológia: NMOS
  • Lapkaméret: 5×5 mm, 50000 tranzisztor
  • Sín: МПИ (Q-Bus, multiplexelt)
  • Órajel: 100 kHz — 5 MHz
  • Tápfeszültség: +5 V
  • Fogyasztás: 1,2 W
  • Tokozás: 42 lábú keramikus planár

K1801VM2 szerkesztés

 
KM1801VM2
  • Utasításkészlet: LSI-11 (MUL/DIV értelmezett, a FIS lebegőpontos utasításkódokat ROM megszakítás-rutinok végzik)
  • Gyártástechnológia: NMOS
  • Lapkaméret: 5,3×5,35 mm, 120000 tranzisztor
  • Sín: МПИ (Q-Bus, multiplexelt)
  • Órajel: 2 – 10 MHz
  • Tápfeszültség: +5 V
  • Fogyasztás: 1,7 W
  • Tokozás: 40 lábú CERDIP(KM1801VM2)/PDIP(KR1801VM2)

Két külön címtere van, amelyek közt képes gyorsan átváltani. Ezt a FIS lebegőpontos utasításkészlet megvalósítására használták fel, amelyeket nem mikrokóddal oldottak meg, hanem az árnyék-ROM-ban implementált megszakításkezelőkkel.

UR1801VM2 szerkesztés

Katonai változat, megváltoztatott tűréshatárokkal, PDIP tokozású.

1806VM2 (N1806VM2) szerkesztés

 
N1806VM2
  • Gyártástechnológia: CMOS
  • Órajel: 0 – 5 MHz
  • Tápfeszültség: +5,5 V
  • Tokozás: 42 lábú keramikus planár (1806VM2) or 64 lábú CQFP (N1806VM2)

T36VM1-2 (KA1013VM1) szerkesztés

Mikrovezérlő. Az 1806-os magot tartalmazza, a lapkán kialakított ULA tömbökkel megvalósított támogató logikával együtt. Van benne billentyűzetvezérlő, UART, párhuzamos interfész, memóriakezelő, watchdog timer és teljesítményvezérlő (power management unit, PMU) egység. Külső memóriát kezel.

K1801VM3 (N1801VM3) szerkesztés

 
KM1801VM3, egy későbbi CERDIP kiépítésű csip
  • Utasításkészlet: LSI-11 (EIS és MMU megvalósítva)
  • Gyártástechnológia: NMOS
  • Lapkaméret: 6,65×8 mm, 200 000 tranzisztor
  • Sín: МПИ (Q-Bus, multiplexelt)
  • Órajel: 4 – 6 MHz, 8 MHz 1991-től
  • Tápfeszültség: +5 V
  • Fogyasztás: 1,7 W
  • Tokozás: 64 lábú CERDIP(K1801VM3)/64 lábú CQFP(N1801VM3)
  • Címsín: 22 bites
  • Támogatja lebegőpontos társprocesszor használatát

KA1801VM4 (KN1801VM4) szerkesztés

 
KN1801VM4 mérnöki minta

Lebegőpontos koprocesszor / társprocesszor a VM3 számára, 32/64 bites, órajele 6 MHz (8 MHz 1991 után)

  • Egyes DEC PDP-11 FPU utasítások: LDUB, LDSC, STA0, STB0 és STQ0 nem implementáltak.

Felhasználás szerkesztés

A CPU-kat az alábbi eszközökben használták:

  • Szojuz-Neon PC-11/16 PC (N1806VM2 csippel), teljesítménye az IBM PC AT gépéhez hasonló
  • DVK professzionális mikrogép sorozat
  • UKNC iskolaszámítógépek (KM1801VM2 csip)
  • BK otthoni számítógépek (KM1801VM1)
  • Elektronika NC-31 eszterga-vezérlő CNC
  • "Romaska" elektronikus írógép
  • Különféle katonai és ipari alkalmazások

Jegyzetek szerkesztés

  1. ↑ Первые отечественные микропроцессоры и микроЭВМ # Первый отечественный МПК серии 587 Malasevics 2007
  2. ↑ Ангстрем. История — 1980—1989 года. ОАО «Ангстрем». [2008. június 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2011. június 22.)
  3. ↑ Varga Ákos: PDP-11/03 (magyar nyelven), 2003. [2013. október 19-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013. október 13.)
  4. ↑ Первые отечественные микропроцессоры и микроЭВМ # Микро ЭВМ Malasevics 2007
  5. ↑ Первые отечественные микропроцессоры и микроЭВМ # Катастрофа Malasevics 2007
  6. ↑ oroszul: "НПО НЦ": Научно-производственное объединение "Научный центр"
  7. ↑ Б.М. Малашевич: Первые отечественные микропроцессоры и микроЭВМ (orosz nyelven). Виртуальный Компьютерный Музей, 2007. december 20. [2013. október 14-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013)
  8. ↑ К573РФ3, К573РФ3А К573РФ3Б, К573РФ31, К573РФ31А, К573РФ31Б, К573РФ32, К573РФ32А, К573РФ32Б, К573РФ33, К573РФ34 (orosz nyelven) (PDF) pp. 1–4, 2008. november 17. [2013. október 14-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013)

Források szerkesztés

  • 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.szerk.: под редакцией канд. техн. наук Ю.А. Овечкина: Микропроцессоры: Справочное пособие для разработчиков судовой РЭА (orosz nyelven). Л.: Судостроение, 122—180. o. (1988). 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. (1984). „Однокристальные микропроцессоры комплекта БИС серии К1801”. Микропроцессорные средства и системы (4), 12—18. o.  
  • Р. И. Волков, В. П. Горский, В. Л. Джахунян, С. С. Коваленко, П. Р. Машевич. (1986). „Однокристальный микропроцессор КМ1801ВМ3”. Микропроцессорные средства и системы (4), 37—41. o.  
  • Отраслевой стандарт ОСТ11-348.918-83. Микросхемы интегральные серии К1801. Руководство по применению.

További információk szerkesztés

Kapcsolódó szócikkek szerkesztés


A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=1801-es_processzorcsalád&oldid=26449899”