Электроника Д3-28

Электроника Д3-28

Электро́ника Д3-28 — специализированное настольное управляющее и вычислительное устройство, занимающее промежуточное положение между персональными компьютерами и программируемыми калькуляторами.

Создана на основе машины Электроника С50 (15ВСМ-5), у которой прототипом являлся программируемый калькулятор Wang 700. Имеет встроенную клавиатуру (цифровые и функциональные клавиши), двухстрочный дисплей на семисегментных индикаторах (12 цифр мантиссы, две цифры степени и два индикатора знака в каждой строке) и накопитель на магнитной ленте (НМЛ) в стандартных аудиокассетах.

Оснащена ОЗУ емкостью около 200 000 бит и имеет быстродействие до 1000 операций в секунду.

Также оснащается интерфейсами ИРПР и ИРПС (в виде согласующего устройства ПЭЛ2.240.001), к которым обычно подключался принтер и алфавитно-цифровой терминал (как правило, модели 15ИЭ-00-013).

Варианты исполнения

Первые серии Д3-28 имели микропрограммное обеспечение, находящееся в постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ) на вручную прошиваемой тонким проводом матрице из ферритовых разборных П-образных сердечниках из магнитомягкого феррита). В последующих сериях ПЗУ выполнялось на интегральных микросхемах.

В некоторых тестовых экземплярах машин ПЗУ с микропрограммами устанавливались в панельки; существовали специальные прошивки этих ПЗУ для использования устройств в составе специализированных вычислительных комплексов.

В процессе производства Д3-28 внутренняя архитектура и программное обеспечение совершенствовалось с добавлением новых команд. Поколения Д3-28 (в соответствии с инструкцией по эксплуатации) делятся на «выпущенные до октября 1979 года», после этой даты и «после 1983 года».

Д3-28 16К (15ВМ16)

16 килобайт ОЗУ (микросхемы в первых выпусках — К565РУ1, в последующих — К565РУ3 и К565РУ6).

Внешне отличалась также красным цветом свечения индикаторов и цветом закрывающей их пластины из оргстекла. Последующие модели имели оранжевый цвет цифр под зелёным светофильтром.

Д3-28 32К (15ВМ32)

Оснащена 32 килобайтами ОЗУ, выполненного на микросхемах 565РУ6.

Д3-28 128К (15ВМ128)

Оснащена 128 килобайтами ОЗУ, выполненного на микросхемах 565РУ5.

В зависимости от исполнения (кодировались цифрами ххх в обозначении 15ВМ128-xxx) Д3-28 имела возможность подключения к фотосчитывающим устройствам (СП-3 и FS-1501), ленточным перфораторам (ПЛ-150М), печатающим устройствам (например, Consul 256, Consul 260), специальные блоки для подключения мониторов типа 15ИЭ-00-013, а также возможность подключения удаленных устройств дистанционного управления Д3-28. Подключение печатающего устройства машинок Consul и монитора превращала Д3-28 в персональный компьютер.

Имелась возможность загрузки и автоматического запуска программы через интерфейс при включении машины.

Архитектура и система команд

Система команд

У Электроники Д3-28 с объёмом ОЗУ 32 К, команды машинно-ориентированного языка Д3-28 кодируются двумя или четырьмя шестнадцатеричными цифрами.

Набор команд на основе КОИ-7 (набор 2) в виде русскоязычных команд и машинного 4-значного шестнадцатеричного кода для электроники ЭВМ ДЗ-28 приведён в таблице. Строки в таблице — старшие 4 бита кода, столбцы — младшие биты.

	.0	.1	.2	.3	.4	.5	.6	.7	.8	.9	.A	.B	.C	.D	.E	.F
0.	ПУС 00 00	НЗ 00 01	НТ 00 02	КТ 00 03	КП 00 04	КТМ 00 05	ДА 00 06	ЗВ 00 07	ВШ 00 08	ГТ 00 09	ПС 00 10	ВТ 00 11	ПФ 00 12	ВК 00 13	ВЫХ 00 14	ВХ 00 15
1.	АР1 01 00	(СУ1) 01 01	(СУ2) 01 02	(СУ3) 01 03	СТП 01 04	НЕТ 01 05	СИН 01 06	КБ 01 07	АН 01 08	КН 01 09	ЗМ 01 10	АР2 01 11	РФ 01 12	РГ 01 13	РЗ 01 14	РЭ 01 15
2.	ПРОБЕЛ 02 00	! 02 01	” 02 02	# 02 03	¤ 02 04	% 02 05	& 02 06	′ 02 07	( 02 08	) 02 09	* 02 10	+ 02 11	’ 02 12	- 02 13	. 02 14	/ 02 15
3.	0 03 00	1 03 01	2 03 02	3 03 03	4 03 04	5 03 05	6 03 06	7 03 07	8 03 08	9 03 09	: 03 10	; 03 11	< 03 12	{{{2}}} 03 13	> 03 14	? 03 15
4.	@ 04 00	A 04 01	B 04 02	C 04 03	D 04 04	E 04 05	F 04 06	G 04 07	H 04 08	I 04 09	J 04 10	K 04 11	L 04 12	M 04 13	N 04 14	O 04 15
5.	P 05 00	Q 05 01	R 05 02	S 05 03	T 05 04	U 05 05	V 05 06	W 05 07	X 05 08	Y 05 09	Z 05 10	[ 05 11	\ 05 12	] 05 13	¬ 05 14	_ 05 15
6.	Ю 06 00	А 06 01	Б 06 02	Ц 06 03	Д 06 04	Е 06 05	Ф 06 06	Г 06 07	Х 06 08	И 06 09	Й 06 10	К 06 11	Л 06 12	М 06 13	Н 06 14	О 06 15
7.	П 07 00	Я 07 01	Р 07 02	С 07 03	Т 07 04	У 07 05	Ж 07 06	В 07 07	Ь 07 08	Ы 07 09	З 07 10	Ш 07 11	Э 07 12	Щ 07 13	Ч 07 14	ЗБ 07 15

Пояснения к таблице

• ПУС (NUL) — пусто; НЗ (SON) — начало заголовка; НТ (STX) — начало текста; КТ (ETX) — конец текста; КП (EOT) — конец передачи; КТМ (ENQ) — кто там?; НЕТ (NAK) — отрицание, отрицательный ответ; СИН (SIN) — синхронизация; КБ (ETB) — конец блока данных; ЗБ (DEL) — забой; АН (CAN) — аннулирование; КН (EM) — конец магнитного носителя; ЗМ (SUB) — замена, позволяет заменить символ; ВХ (S1) — вход, работа с одной половиной таблицы; ВЫХ (S0) — выход, работа с символами.

Для облегчения восприятия команд используется мнемокоды в ассемблерном виде, приведённые в таблице:

Ассемблерный вид	Описание	Ассемблерный вид	Описание
ABGE	прибавление единицы и ветвление, если больше или равно	BEQ	переход, если равно
ADD	сложение	E	экспонента, (показатель степени)
AND	логическое умножение	BLT	переход, если меньше чем
ANS	анализ	OR	логическое сложение
GO	пуск	BKEY	переход, если нажата клавиша
LOAD	загрузка	BGE	переход, если больше или равно
LOADP	считывание с МЛ	BHIS	переход, если больше или тождественно
DIV	деление	MOV	пересылка
SUB	вычитание	CAP	преобразование декартовых координат в полярные координаты
RTSI	псевдовозврат из подпрограммы	PRINT	вывод на печать
INP	ввод	POC	преобразование полярных координат в декартовы координаты
SOB	вычитание единицы и условный переход	SAVE	запись
MARK	метка	OUT	вывод
MUL	умножение	ATOI	преобразование в целочисленное
BBIS	переход, если бит установлен (=1)	POINT	точка
WAIT	ожидание	CMD	команда
SWA	обмен	DEG	градус
CLR	очистка регистра (обнуление)	COM	инвертирование знака
NEG	отрицание	BR	безусловный переход
INT	целое	RTII	псевдовозврат из прерывания
VER	контроль	BSA	ветвление или тождество
DIG	цифра (десятичная)	RTS	возврат из подпрограммы
SQR	квадратный корень	RES	остаток
INV	обратная величина	QRT	квадрат
JMM	передача управления на метку	BPER	переход, если программная ошибка
XOR	исключающее или	BNE	переход, если не равно
BMER	переход, если машинная ошибка	BPL	переход, если плюс
BEV	переход, если чётно	BMI	переход, если минус
BBIC	переход, если бит очищен (=0)	END	конец

Работа с клавиатуры Д3-28

Возможна работа в одном из 4-х режимов: Включение режимов 'Р', 'В', 'ПВ', 'П' производится нажатием клавиши и индицируется свечением расположенного рядом с ней индикатора.

Символ на клавише	Название команды	Мнемокод	Код команды
М	Метка	MARK	04 08
СЛ	Считывание с МЛ	LOADP	05 13
S	Пуск	GO	05 14
ВП	Вызов из памяти	MOV C,X	04 05
ЗП	Запись в память	MOV X,C	04 04

• 'Р' является основным, производится выполнение всех программ и команд записанных в ОЗУ вводимых с клавиатуры Д3-28, с НМЛ.
• 'В' Ввод программ в ОЗУ проверка и изменение текстов программ, команда не выполняется, а только записывается в ОЗУ в шестнадцатеричном виде по адресу, индицируемому в регистре Y.
• 'ПВ' Печать и ввод.
• 'П' Печать.

Организация памяти

• В Д3-28 ОЗУ условно разделено на две зоны: рабочая и служебная. Ячейки служебной зоны именуются регистрами.
• Рабочая зона машин с 32-килобайтами ОЗУ занимает адреса с 0.00.00.00 (00000 дес.) по 7.14.15.15 (в 16-ричном виде 0x7EFF или 32511 десятичном виде), в этой зоне размещаются данные и программы пользователя.
• Служебная зона занимает последние 256 байтов ОЗУ с 7.15.00.00 (32512 дес.) по 7.15.15.15 (32767 дес). В некоторых регистрах хранится информация для нормальной работы Д3-28, часть свободных ячеек может быть использована для хранения команд.
• Структура служебной зоны ОЗУ: с адреса 7.15.00.00 по 7.15.01.15 расположены шестнадцать двухбайтовых регистров R00, R01…R15, каждый R-регистр состоит из двух байтов ОЗУ с соседними адресами, байт с меньшим адресом является старшим. Регистры R08…R15 состоят из шестнадцати однобайтных регистров S00…S15.
• Четыре регистра R04, R05, R06, R07 образуют восьмибайтный регистр RR, который используется в командах с кодами 12 06 (MOV X,RR) и 12 07 (MOV RR,X).

Вся память адресуется независимо двумя основными способами:

• Для команд работы с числами с плавающей запятой память представляет собой набор последовательно расположенных 16-байтовых чисел (12 байт — десятичная мантисса, 2 бита — знак числа и знак порядка, три тетрады — три десятичных цифры показателя степени). Адресом ячейки служит условный номер такого числа от 0 до (размер памяти /16).
• Плавающие числа хранятся в двух разных форматах. В одном, когда адресом был номер ячейки, число занимает или старшие, или младшие полубайты в 16 байтах, расположенных подряд и выровненных на адрес, кратный 16. В другом число занимает целиком 8 байтов в памяти подряд. При этом разрядность и прочие характеристики чисел совпадают. Первая форма была унаследована от калькулятора и допускала только команды с прямой адресацией (0-255, поскольку адрес был байтовый), вторая — только команды с косвенной адресацией, но при этом адресуется вся память.
• Для команд целочисленной арифметики и логических операций с байтами, 16-ти и 32-битными словами адресом служит физический адрес первого, самого старшего байта слова.
• Порядок следования байтов в словах — от старшего к младшему.
• Структура переходов — эклектичная^{[прояснить]}. Для безусловного перехода или перехода к подпрограмме используется не менее 4 способов: по поиску «метки» в теле программы (последовательности байт 04 08 + <метка>), последовательным просмотром (прослеживается явное наследие калькулятора), с относительной адресацией — в пределах 256 байт от команды перехода, и по адресу в регистре — по таблице переходов.

В 128-килобайтной версии машины применяется страничная организация памяти с мгновенно переключаемыми (по изменению состояния управляющих ячеек памяти) страницами размером по 16 килобайт каждая. Адресное пространство без применения механизма переключений страниц составляет 32 килобайта.

Регистры и индикаторы

Регистры адресовались как ячейки памяти по некоторым фиксированным адресам. При этом регистры X и Y арифметики с плавающей запятой непрерывно отображаются на 2 индикаторах.

В режиме останова основной программы большинство клавиш на клавиатуре предназначалось для арифметических и функциональных действий с числами в регистрах X и Y.

При работе основной программы на индикаторах отображались состояния регистров X и Y, однако существовало несколько команд, позволявших изменить способ отображения соответствующей им области памяти на один из нескольких служебных регистров.

При отладке и запуске пошагового исполнения отлаживаемой программы на индикаторах отображались адрес исполняемой команды, код операции и три следующих в памяти байта команд.

Регистры работы с байтами, 16-разрядными словами было по 16, при этом 16 байтовых регистров физически совпадали с первыми восемью 16-битовыми регистрами.

Сообщения об ошибках ЭВМ Д3-28

Эти сообщения об ошибках выводились интерпретатором языка Бейсик, а не самой "прошивкой" Д3-28. Д3-28 могли использоваться и без интерпретатора языка Бейсик.

Код	Тип ошибки	Код	Тип ошибки
0	Переполнение памяти, отведённой пользователю	26	Недопустимый оператор DATA
1	Недопустимый оператор	27	Неправильный формат команд CMD
2	Переполнение строки ввода	30	Неправильный формат в операторе FOR…NEXT
3	Недопустимый ограничитель в строке	31	Отсутствие NEXT
4	Недопустимый номер строки	32	Отсутствие FOR
5	Несоответствие кавычек в предложении	33	Переполнение стека FOR…NEXT
6	Отсутствие открывающей скобки перед аргументом функции	34	Нулевой шаг FOR
7	Недопустимый оператор LET	35	Неверный формат оператора PRINT
10	Неправильная запись индексов	36	Неверно задан формат печати
11	Неправильная размерность индекса	37	Недопустимое выражение в операторе TAB
12	Несоответствие скобок в выражении	38	Отсутствие открывающей записи в магнитной ленте (МЛ)
13	Недопустимый элемент выражения	43	Нет строки для перехода по операторам GOSUB или GOTO
14	Функция пользователя не определена	44	Нет внешней подпрограммы с указанным именем
15	Неправильное имя переменной	50	Неправильное предложение с оператором обслуживания МЛ
20	Неправильная операция отношения	52	Сбой структуры файла
21	Недопустимый оператор IF	53	Отсутствие в запоминающем устройстве массива при приёме с МЛ
22	Недопустимый оператор COM или DIM	54	Не считан очередной блок данных с МЛ в ОЗУ
23	Недостаточно места для массива DIM	55	Считанный блок не помещается в ОЗУ
24	Неправильный оператор DEF	123	Несуществующая переменная
25	Нет данных для оператора READ	128	Некорректная операция в процессе вычисления

Порты ввода-вывода

Машина стандартно имела устройство чтения/записи на магнитной ленте компактной кассеты, применяемой в бытовых магнитофонах.

Интерфейс ввода-вывода позволял подключать перфоратор и считыватель с перфоленты, а также дисковод гибких восьмидюймовых дисков.

Сетевая структура

Была разработана и реализована спецификация локальной сети размером до 255 устройств (машин или внешних устройств, например, принтеров) построенная на параллельном интерфейсе ИРПР. Топология сети — общая шина. Число соединительных проводников в кабеле — 34. Например, в компьютерном зале МФТИ соединялось от 5 до 18 машин.

Программное обеспечение

Бейсик

На ЭВМ Электроника Д3-28 реализован интерпретатор языка Бейсик (вариант 3А). Примечателен тем, что позволял сразу после загрузки интерпретатора, загрузить расширения интерпретатора в машинном коде с НМЛ. Расширения вызывались через оператор CALL по номеру пакета расширений. Данные расширения позволяли компенсировать ограниченность языка, существовали расширения для работы со строками, для плотной упаковки целочисленных данных, многочисленные расширения для работы с периферийным оборудованием. Исходно, язык Бейсик 3А поддерживал только вещественные числа.

Также существовали версии интерпретатора вар. 3П, Бейсик-4, Бейсик-Т (всё это из официальных заводских поставок).

«Тужилкинский Бейсик»

Назван по фамилии автора — Владимира Алексеевича Тужилкина, распространён был, главным образом, в МФТИ, где и был написан интерпретатор. Достоинства — бо́льшая функциональность и меньший объём занимаемой памяти, чем у «официальной» версии (8 кбайт против 10,5 кбайт). Недостаток — интерпретатор был рассчитан на нестандартное подключение дисплея 15ИЭ-00-013, что ограничивало его более широкое распространение. Использовал формат хранения программ и данных, также несовместимый с исходной версией, однако, благодаря доступу большого количества студентов МФТИ к этим машинам, объём «софта», написанного под этот диалект, далеко превышает объём других программ для Д3-28.

FORTRAN-5M

Самоназвание, выводилось после успешного запуска комплекса. Работал только на системах с 128 кБ памяти. Компилятор диалекта Фортрана, редко применяемый на подобных машинах, давал быстродействие, сопоставимое с программой, изначально написанной в машинных кодах. Скопмпилированную программу можно было записать на кассету и использовать независимо от загруженного компилятора. Во время компиляции этот компилятор иногда уничтожал исходный код программы (вероятно, в случае большого её объёма), но позволял корректно сохранить исполняемый модуль. Позволял вставлять фрагменты в машинных кодах. Возможно, он был основой или ранней версией ОС ВТ-МХТИ.

ОС ВТ-МХТИ

В Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева была создана операционная система, называвшаяся по названию института — ОС ВТ-МХТИ. Разработчиком этой системы был Владимир Калинкин. В систему входил интерпретатор-компилятор собственного языка программирования ВТ-МХТИ, работавший на порядок быстрее штатного «Бейсика» и ряд системных утилит. Генерация системы производилась с кассеты-генератора (по аналогии с ЕС-1022), сгенерированная система записывалась на вторую кассету.

Особенностью языка программирования ВТ-МХТИ являлось использование как англоязычного, так и русскоязычного набора операторов и наличие интерактивного ввода (что-то типа Т9 на современных смартфонах).

См. также

• Электроника С50 (15ВСМ-5) — устройство, внешне и по основным органам управления, устройствам и логической организации памяти очень похожее на Д3-28, но имевшее только 1 килобайт ОЗУ на ферритовых кольцах, 256 слов ПЗУ микропрограмм, исполненном в виде ферритового ПЗУ.

Ссылки

• Устройство cпециализированное управляющее вычислительное «Электроника Д3-28». Техническое описание И5М3.857.100. ТО.
• Устройство специализированное управляющее вычислительное «Электроника Д3-28».
• Фотогалерея: Сергей Фролов. Электроника Д3-28 15ВМ128-019  (рус.). Коллекция советской цифровой электроники Сергея Фролова (28 августа 2010). Дата обращения: 12 сентября 2010. Архивировано из оригинала 18 августа 2011 года.
• Архив программ, документации, симулятор для Д3-28
• Онлайн-эмулятор Электроника Д3-28 (15ВМ128-018)