ИБМ (International Business Machines)

— см. Интернейшенал бизнес машинз корпорейшен». «IВМ-360» - семейство цифровых вычислительных машин с универсальной организацией. Разработала эти машины фирма Интернейшенал бизнес машинз корпорейшен». В апреле 1964 было объявлено о выпуске шести программно совместимых моделей семейства. Они имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом используемой памяти и производительностью. Первые образцы машин семейства поступили заказчикам во второй половине 1965, а к 1970 было разработано около 15 моделей, из которых самая малая («IВМ-360-20-1») примерно в 50 раз дешевле и в 100 раз менее производительна самой большой «IВМ-360-195». Несколько моделей не доведены до серийного производства.

«IВМ-360» - семейство вычисл. машин с единым комплексом принципов построения, тех. средств, операционных программ и методов тех. обслуживания. В машины «IВМ-360» заложен ряд новых принципов, делающих их универсальными и позволяющих с одинаковой эффективностью использовать в различных областях экономики, науки и техники. Наиболее важными из этих принципов являются: 1) новая элементная и технологическая база машин 3-го поколения (см. Вычислительная машина), обеспечивающая принципиальную реализуемость проекта «IВМ-360»; 2) программная совместимость всех моделей семейства — любая из программ дает один и тот же результат на любой модели семейства, имеющей, по крайней мере, требуемую память и устр-ва ввода — вывода. Микропрограммный принцип управления обеспечивает программную совместимость некоторых малых моделей «IВМ-360» с ранее выпускавшимися машинами фирмы (режим эмулирования); 3) универсальная операционная система (ОС), содержащая для некоторых моделей системы до двух млн. команд. ОС «IВМ-360» содержит трансляторы для нескольких, наиболее распространенных языков программирования и обеспечивает различные скорости и качество трансляции (стоимость создания ОС машин серии «IВМ-360» соизмерима со стоимостью изготовления самой системы); 4) универсальность системы команд и организации, достигаемая следующим образом. Осн. вычисл. возможности семейства машин обеспечиваются т. н. стандартной системой команд (86 команд). Добавление команд десятичной арифметики (8 команд) к стандартному набору позволяет получить систему команд для эконом, расчетов. При добавлении операций с плавающей запятой (44 команды) получается система команд для научных расчетов. Добавлением средств защиты памяти к эконом, и научной системам команд можно получить универсальную систему команд (около 140 команд); 5) возможность подключения большого числа различных внешних устройств и стандартного сопряжения этих устройств с процессором через аппаратуру каналов связи.

1. Логическая структура системы «IВМ-360».

Сопряжение устройств с процессором выполнено таким образом, что обеспечивает единый способ управления ими независимо от их физ. природы и числа, а также позволяет объединять несколько машин в одну иерархическую вычислительную систему. Большинство моделей «IВМ-360» - это не машины, а вычисл.

системы; 6) организация памяти, не зависящая от физ. реализации, обеспечивающая простое перемещение и гибкую схемную защиту программ и допускающая наращивание до очень больших объемов и эффективное иерархическое объединение памяти с различными скоростями и принципом работы; 7) мощная система схемно-программного прерывания, позволяющая организовать эффективную работу «IВМ-360» в реальном масштабе времени.

На рис. 1 приведена логическая структура «IВМ-360» для первых шести моделей системы. (см. скан)

2. Форматы данных и команд «IВМ-360».

Характеристики приведены в соответствие с различными уровнями производительности. Существует возможность объединять разные модели системы друг с другом в одну иерархическую систему через общие внешние устройства, каналы или общую память.

Блоки памяти выполняются либо как одно целое с процессором, либо в виде отдельных устройств. Цикл памяти не связан жестко с внутренним циклом процессора, и это позволяет оптимальным образом выбирать скорость работы памяти при данной длине слова. Адресация памяти осуществляется с точностью до 1 байта. Максимальное число адресуемых байтов памяти — 16777216.

В вычисл. системе «IВМ-360» используются следующие осн. форматы данных (рис. 2): байт — 8 двоичных разрядов; полуслово — два байта; слово — два полуслова (4 байта), двойное слово — два слова (8 байтов). Кроме указанных единиц информации (полей фиксированной длины) используются поля переменной длины, количество байтов в которых задается соответствующими разрядами команды.

Центр, вычислитель «IВМ-360» имеет 16 общих регистров для хранения слов (индексов или операндов с фиксированной запятой) и 4 регистра для хранения двойных слов (операндов с плавающей запятой). Физически эти регистры могут быть выполнены на активных элементах, в виде отдельного блока памяти или как часть основной памяти. В любом случае адреса и функции общих регистров одинаковы.

Общие регистры пронумерованы от 0 до 15 и выбираются с помощью 4-разрядного адресного поля, обозначаемого буквой R в команде.

Основные характеристики некоторых моделей семейства вычислительных машин «IВМ-360»

Команды «IВМ-360» - переменной длины: 2, 4 и 6 байт (см. рис. 2). В зависимости от способа формирования адреса операндов различаются пять осн. форматов команд: RR — регистр — регистр, RX — регистр — память с индексацией адреса памяти, RS — регистр — память без индексации адреса памяти, SI — непосредственный операнд — память, SS — память — память. Большинство команд системы «IВМ-360» - двухадресные, однако есть одно- и трехадресные. Адрес обращения к запоминающему устройству может модифицироваться (индексироваться) на содержимое любого из 16 общих регистров. В форматах RS и SS предусматривается двойная индексация. Косвенной адресации нет. Управление порядком выборки команд, а также фиксация и индикация состояния системы по отношению к выполняемой программе осуществляется словом состояния программы — PSW, занимающим 8 байтов памяти и содержащим адрес команды, следующей за прерываемой командой, признак результата ранее выполненной команды, код прерывания, маску системы, маску программы, ключ защиты памяти и ряд служебных разрядов для определения режима работы. При прерываниях текущее PSW заменяется новым, соответствующим причине прерывания. Старое PSW запоминается в отдельной, соответствующей причине прерывания, ячейке памяти. В «IВМ-360» возможны пять классов прерываний (в порядке приоритета обслуживания) — от схем контроля, от ввода — вывода, при обращении к супервизору, внешние и программные.

Обмен информацией между внешними устройствами и памятью осуществляется через работающие независимо друг от друга селекторный и мультиплексный каналы (см. Устройство обмена ЦВМ). Обмен осуществляется байтами и сопровождается контролем по четности. Скорость обмена может достигать байт/сек.

По элементной базе «IВМ-360» относится к машинам 3-го поколения. Все модели построены на гибридных интегральных схемах, Осн. логической схемой является инвертор с диодными логич. элементами на входе. При изготовлении систем семейства применен новый способ автомат, компоновки схем, а также использован многослойный печатный монтаж. Это позволило значительно уменьшить общее количество разъемных компонент машины, повысить ее надежность, улучшить характеристики и снизить стоимость.

Вычисл. система «IВМ-360» снабжена универсальной ОС, которая значительно расширяет возможности системы и программиста. Осн. назначение ОС состоит в том, чтобы обеспечить пользователю эффективное и оперативное использование ресурсов системы, добиться максимально возможного совмещения работы устройств во времени, создать оптим. условия прохождения потока задач при минимальном участии оператора. ОС «IВМ-360» состоит из набора обрабатывающих и управляющих программ. Обрабатывающие программы подключаются соответствующими блоками управляющих

программ и предназначены для преобразования входной информации к виду, пригодному для непосредственной реализации в системе. Управляющая программа имеет три области действия: управление данными, управление заданиями и управление задачами. В соответствии с этим в ОС имеется: супервизор ввода — вывода, диспетчер заданий и диспетчер задач. Функции связи оператора с системой и системы с оператором осуществляет главный диспетчер. Обрабатывающие программы ОС включают в себя трансляторы для наиболее распространенных языков: ФОРТРАН, КОБОЛ, RPG, АЛГОЛ-60 и ПЛ-1. В качестве языка низшего уровня используется ассемблер «IВМ-360». Имеется возможность включать в систему трансляторы с других языков. При этом решающую роль играет как критерий полноты системы матем. обеспечения, так и эконом, целесообразность и тех. реализуемость проектов. Такая противоречивость критериев привела к тому, что для языков ФОРТРАН и КОБОЛ применяют по три различных транслятора, каждый из которых накладывает те или иные ограничения на использование языка и отличается скоростью и качеством трансляции.

Архитектура «IВМ-360» оказала сильное влияние на разработки многих зарубежных фирм, которые начали производить вычисл. машины и системы, полностью или в значительной степени совместимые с ней; логическая структура этого семейства в конце 60-х гг. стала самой распространенной в мире.

В табл. приведены осн. тех. характеристики некоторых реальных моделей системы «IВМ-360».

Лит.: Амдаль Дж., Блоу Дж., Брукс Ф. Архитектура системы IBM-360. В кн.: Кибернетический сборник. Новая серия, в. 1. М., 1965; Вычислительная система IBM-360. Пер. с англ. М., 1969; Зейденберг В. К., Матвеенко Н. А., Тароватова Е.В. Обзор зарубежной вычислительной техники по состоянию на 1970 г. М., 1970.

И. В. Вельбицкий, П. В. Походзило.