Вычислительный комплекс "Эльбрус-90микро" ВК-15

УДК 004.38(075.8)
ББК 32.97
 
С11

Р е ц е н з е н т ы:
зам. директора по науке и образованию ОАО «Институт электронных 
управляющих машин» д-р техн. наук, проф. В.И. Перекатов; 
зам. генерального директора ЗАО «МЦСТ» А.В. Кузьмич; 
проф. кафедры Военного института МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
д-р техн. наук С.П. Белоконь

Схаба М.З.
С11    Вычислительный комплекс «Эльбрус-90микро» ВК-15 : 
учеб. пособие  / М. З. Схаба. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Бау мана, 2010. –  198, [2]  с. : ил.

ISBN 978-5-7038-3384-1

Пособие подготовлено на основе материалов по вычислительному 
комплексу 
«Эльбрус-90микро» 
ВК-15 
исполнения 
ТВГИ.466535.015-15. Пособие соответствует курсу лекций по 
изучаемой технике и оборудованию, который автор читает в МГТУ 
им.  Н.Э. Баумана.
Для студентов, обучающихся по программам подготовки офицеров запаса. Может быть использовано офицерами и обслуживающим персоналом в войсках.

УДК 004.38(075.8)
ББК 32.97

 
 Схаба М.З., 2010

 Оформление. Издательство
  ISBN 978-5-7038-3384-1 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Список основных сокращений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ 
«Эльбрус-90микро» ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.1. Назначение ВК-15  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2. Основные сменные составные части ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3. Основные технические характеристики ВК-15  . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4. Условия хранения и эксплуатации ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5. Описание и работа ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.1. Структурная схема ВК-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.2. Краткие сведения об общем программном обеспечении 
ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.3. Конструкция ВК-15  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5.4. Система электропитания ВК-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5.5. Маркировка ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2. ОПИСАНИЕ И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ВК-15  . . . . . . . . . . 25
2.1. Устройство вычислителя системного УВС-20И. . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.1. Структура и размещение составных частей УВС-20И  . . . 25
2.1.2. Характерные особенности УВС-20И. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.3. Сменные составные части УВС-20И. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2. Устройство сопряжения с внешними абонентами УСВА-МИ . . 30
2.2.1. Архитектура УСВА-МИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2. Основные правила работы УСВА-МИ  . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.3. Алгоритмы обслуживания модулей УСВА-МИ   . . . . . . . . 31
2.2.4. Особенности работы УСВА-МИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.5. Распределение адресного пространства  . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.6. Программно-доступные регистры УСВА-МИ. Программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). . 35
2.2.7. Требования к ОПО. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.2.8. Аппаратная инсталляция устройства УСВА-МИ. . . . . . . . 37
2.2.9. Проверка инсталляции устройства УСВА-МИ. . . . . . . . . . 40
2.2.10. Неавтоматическая проверка SBus-модулей в устройстве
  УСВА-МИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2.11. Поиск неисправностей устройства УСВА-МИ. . . . . . . . . 41
2.3. Устройства сопряжения УС19-МИ и УС19П-МИ  . . . . . . . . . . . . 41
2.3.1. Назначение устройства УС19-МИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.2. Описание работы панели ПА19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.3.3. Назначение устройства УС19П-МИ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3.4. Описание работы панели ПА19П  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.4. Контроллеры внешних интерфейсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4.1. Общие сведения о модулях ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4.2. Методы реализация алгоритмов работы КВИ  . . . . . . . . . . 49
2.4.3. Базовый микроконтроллер (БМИК). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.4.4. Контроллер БОЗУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.4.5. Порт общей шины модуля (ПОШМ). . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.4.6. Устройство прямого доступа к БОЗУ (УПДМ)  . . . . . . . . . 58
2.4.7. Регистр общего назначения (РОБ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.4.8. Работа узла управления микропроцессором. . . . . . . . . . . . 61
2.5. Модули комплекса ВК-15  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.5.1. Модуль МБКБО  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.5.2. Модуль МСКК  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
2.5.3. Модуль МСКА  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
2.5.4. Модуль МОП  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2.5.5. Модуль МВП  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.5.6. Видеокарта S20V  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.5.7. Модуль МС53 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
2.5.8. Модуль МС19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
2.5.9. Модуль HSI/S  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
2.6. Источник бесперебойного питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
2.7. Серийные внешние устройства ВК-15  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2.7.1. Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД)  . . . . 166
2.7.2. Устройство ввода-вывода на компакт-диске 
и магнитной ленте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
2.7.3. Печатающее устройство HP LaserJet 1160  . . . . . . . . . . . . 170
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВК-15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
3.1. Общие положения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
3.2. Подготовка к использованию ВК-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
3.3. Выключение электропитания ВК-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
3.4. Порядок повторного включения электропитания ВК-15  . . . . . 177
3.5. Светодиодная диагностика аппаратуры ВК-15 . . . . . . . . . . . . . 177

Оглавление

3.6. Тестирование включения электропитания ВК-15  . . . . . . . . . . . 178
3.7. Нарушения прохождения тестов  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3.8. Действия в экстремальных ситуациях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ВК-15 И ЕГО СОСТАВНЫХ 
ЧАСТЕЙ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
4.1. Меры безопасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
4.2. Порядок технического обслуживания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
4.3. Установка модулей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
4.4. Осмотр и проверка ВК-15 и его составных частей . . . . . . . . . . 188
4.5. Цели и продолжительность технического обслуживания 
ВК-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
4.6. Методика проведения технического обслуживания  . . . . . . . . . 190
5. РЕМОНТ ВК-15 И ЕГО СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ. . . . . . . . . . . . . . . . 192
5.1. Поиск неисправностей в устройствах УВС-20И и в 
видеомониторе  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
5.2. Проверка модулей ВК-15  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ

Системы ракетно-космической обороны являются преимущественно информационными системами. Исходя из основного назначения информационных систем, к ним предъявляют повышенные 
требования по своевременности, полноте и достоверности представляемой информации. Одно из непременных условий выполнения этих требований – применение наиболее совершенной вычислительной техники, способной принять и обработать большой 
объем первичной информации (радиолокационной, теплопеленгационной, оптической) за ограниченное время.
Данное учебное пособие призвано помочь студентам, слушателям, обучающимся по специальностям, связанным с эксплуатацией 
и ремонтом систем управления и ЭВМ Космических войск, в освоении новой вычислительной техники. Оно может быть использовано 
специалистами и обслуживающим персоналом, эксплуатирующим 
вычислительный комплекс «Эльбрус-90микро» (далее ВК-15). 
В основу данного пособия положен материал инструкций и технических описаний узлов и устройств исполнения 
ТВГИ.466535.015-15 (шкафное исполнение для стационарных применений). Благодаря разработанному специальному интерфейсу 
ВК-15 дополняет возможности существующих вычислителей по 
обработке поступающих данных.
Пособие состоит из пяти глав. В первой главе представлены основные сведения о ВК-15. Во второй главе рассмотрены составные части 
ВК-15. В третьей главе описаны правила и порядок использования 
ВК-15. Четвертая и пятая главы посвящены техническому обслуживанию и ремонту ВК-15.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АВИ 
– адаптер внешнего интерфейса
АМКИО – адаптер мультиплексного канала обмена информацией
АПД 
– аппаратура передачи данных
БИС 
– большая интегральная схема
БКЗ 
– быстрый канал записи (оптический)
БК-3М 
– быстрый канал «ЭЛЬБРУС-3М»
БЛШДО – сигнал «Блокировка шлейфа» данных при работе по ре 
 зервному каналу при прослушивании основного канала
БМИК 
– базовый микроконтроллер
БОЗУ 
– буферное оперативное запоминающее устройство
БОС 
– байт основного состояния
БОР 
– блок общих регистров
БП 
– блок питания
БПО 
– блок программного обмена
БС 
– байт состояния
БУ 
– блок управления
БУСО 
– буфер управляющих слов обмена
ВА 
– трехразрядная адресная шина
ВК 
– вычислительный комплекс
ВОЛС 
– волоконно-оптическая линия связи
ВУ 
– внешнее устройство
ДРВ 
– драйвер реального времени
ЗИП 
– запасной комплект инструментов и приборов
ИБП 
– источник бесперебойного питания
КБОЗУ 
– контроллер БОЗУ
КВИ 
– контроллер внешнего интерфейса
КДМЛ 
– устройство ввода-вывода на компакт-диске и магнит 
 ной ленте
КСКА 
– контроллер стандартного канала «канал–абонент»
КСКК 
– контроллер стандартного канала «канал–канал»
МБК 
– модуль быстрого канала
МБКБО 
– модуль быстрого оптического канала
МВК 
– многопроцессорный вычислительный комплекс

МВП 
– модуль внешних прерываний
МГА 
– модуль графического адаптера
МКО 
– мультиплексный канал обмена
МЛ 
– магнитная лента
МОП 
– модуль обработки прерываний
МП 
– микропроцессор
МПП 
– модуль приемника-передатчика (HFBR-53D5)
МРШ 
– модуль расширения
МС19 
– модуль связи с АПД 5Ц19
МС53 
– модуль связи с АПД 5Ц53
МСКА 
– модуль стандартного канала «канал–абонент»
МСКК 
– модуль стандартного канала «канал–канал»
НГМД 
– накопитель на гибких магнитных дисках
НЖМД 
– накопитель на жестких магнитных дисках
НМЛ 
– накопитель на магнитной ленте
ОЗУ 
– оперативное запоминающее устройство
ОП 
– оперативная память
ОПО 
– общее программное обеспечение
ОС 
– операционная система
ПА19 
– панель аппаратная
ПВВ 
– процессор ввода-вывода
ПД 
– передатчик
ПДП 
– прямой доступ к памяти
ПЗУ 
– постоянное запоминающее устройство
ПЛИС 
– программируемая логическая интегральная схема (pro 
 grammable logic devices)
ПМ 
– приемник
ПОМ 
– передающий оптический модуль
ППЗУ 
– программируемое ПЗУ
ПРОМ 
– приемный оптический модуль
ПРШ 
– панель расширения
ПУ 
– печатающее устройство
СТДП 
– система тестовых и диагностических программ
ТВГИ 
– децимальный номер предприятия
ТО 
– техническое обслуживание
ТТЛ 
– транзисторно-транзисторная логика
УВС-20И – устройство вычислителя системного
УЗО 
– устройство защиты от ошибок
УМ 
– устройство монитора
УМП 
– узел управления микропроцессором
УПДМ 
– устройство прямого доступа к БОЗУ модуля
УС19(П) – устройство сопряжения с АПД 5Ц19 (помехозащи 
 щенное)
УСВА 
– устройство сопряжения с внешними абонентами
ФАПЧ 
– фазовая автоподстройка частоты 

Список основных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

К настоящему времени в системах и средствах ракетно-кос мичес кой обороны на 23 объектах установлено более 100 образцов вычислительной техники различных типов. Вычислительная техника 
на объектах применяется с целью создания сложных вычислительных комплексов (ВК), которые должны, во-первых, обеспечивать 
требования по надежности в условиях сбоев и отказов (преимущественно трехкратное резервирование), во-вторых, компенсировать 
недостаточную производительность применяемых ЭВМ.
Вычислительные комплексы сопрягаются специальным интерфейсом со станционными абонентами и аппаратурой передачи данных (АПД). В частности, АПД 5Ц19, 5Ц53 позволяет интегрировать 
все средства каждой подсистемы и обеспечивает автоматическую 
передачу информации от объектов на командные пункты подсистем 
и взаимодействие подсистем на уровне командных пунктов.
Основной режим работы объектовых средств вычислительной 
техники – режим жесткого реального времени. Основной режим 
применения – непрерывная круглосуточная работа. Объем функционального программного обеспечения на каждом объекте различен 
и колеблется в пределах от десятков тысяч до нескольких миллионов команд. 
Большинство применяемых средств вычислительной техники 
и все функциональное программное обеспечение разработаны по 
техническим заданиям военного заказчика специально для систем 
ракетно-космической обороны. Основные образцы применяемой 
вычислительной техники – специализированные векторные ЭВМ 
ряда М: М4 (5Э73), М10 (5Э66, 66И6), М13 (13М6) и многопроцессорные ВК ряда «Эльбрус»: «Эльбрус-1», «Эльбрус-2» и др. На 
момент создания эти модели относились к классу наиболее высокопроизводительной вычислительной техники – суперЭВМ. В настоящее время все они морально устарели и нуждаются в замене.

Актуальными направлениями развития и применения вычислительной техники для систем и средств ракетно-космической обороны следующие:
серийное производство ВК «Эльбрус-90микро», являющегося 
 –
базовым;
проведение мероприятий по обеспечению технологической 
 –
независимости и информационной безопасности ВК «Эльбрус90микро» в соответствии с действующими нормативными документами;
определение технических решений, объемов работ, сроков их 
 –
завершения при замене вычислительных средств на действующих 
объектах ракетно-космической обороны;
анализ вычислительных ресурсов, определение номенклату –
ры и технических решений по оснащению вычислительной техникой перспективных средств ракетно-космической обороны и 
вычислительно-моделирующей базы;
дальнейшее развитие вычислительной техники и общего про –
граммного обеспечения (ОПО) на основе анализа перспективных 
систем вооружения и мирового опыта разработки и применения 
вычислительных средств;
повышение функциональных возможностей ВК «Эльбрус –
90микро» и расширение областей его применения;
широкое использование современных конструктивных реше –
ний и технологий;
продолжение исследований и выполнение проекта по созда –
нию перспективной отечественной вычислительной техники;
завершение разработки микропроцессора «Эльбрус» нового 
 –
поколения, созданного на основе отечественной архитектуры E2К;
продолжение исследований по созданию многопроцессорного 
 –
ВК «Эльбрус-4» на базе микропроцессора «Эльбрус».

Введение

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ 
О ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ
«Эльбрус-90микро» ВК-15

1.1. НАЗНАЧЕНИЕ ВК-15

Вычислительный комплекс ВК-15
является 
высокопроизводительной 
мно гопроцессорной вычислительной 
системой, которая разработана специально для функционирования в среде 
ОС UNIX, обеспечивающей многопользовательский режим вычислений.
Аппаратура ВК-15 имеет сетевое 
оборудование для высокоскоростного 
обмена с ВК аналогичного типа или с 
другими ВК и ЭВМ, а также ряд интерфейсов параллельного и последовательного типов.
Комплекс ВК-15 (рис. 1.1) предназначен для использования в стационарных многоуровневых системах 
управления и обработки информации, 
он также применяется в качестве рабочих станций в вычислительных сетях.

 Рис. 1.1. Внешний вид ВК-15