ЭВМ Наири

«Наири» – семейство ЭВМ, разработанных в Ереванском НИИ математических машин, включающее:

1. «Наири» (так же называют «Наири-1») - машины первого поколения.
   1. «Наири-М»
   2. «Наири-С»
2. «Наири-2» - машины первого поколения.
   1. «Наири-К»
3. «Наири-3» - машины третьего поколения.
   1. «Наири-3-1»
   2. «Наири-3-2»
   3. «Наири 4»

Характеристика	Наири-1	Наири-М	Наири-С		Наири-К	Наири-2
Объем ОЗУ (36-разрядов)	1К (ферритовое, время обращения 24мкс)				4К	2К
ПЗУ	16К (36-разрядное, на ферритах)
Тактовая частота, кГц	50					100
Скорость вычислений с плавающей точкой, операций/с	100	200				400
Внешние устройства	СТА-2М, РТА-50 (7 знаков/сек)	«Зоемтрон», ПЛ-20, СУ-1	«Консул-254», ПЛ-80, FS-1501			«Консул-254» | РТА-60, «Риони», ПЛ-80, FS-1501
Количество инструкций	44 команд 37 макрокоманд [в оригинале - «псевдооперации»]				50 команд 55 макрокоманд	48 команд 55 макрокоманд
Система команд	Двухадресная
Программы	5 стандартных	6 стандартных			11 стандартных
Площадь	20 м2			20м2	12 м2	20м2

Устройства описанные в строке «внешние устройства»:

1. РТА-50. СТА-2М — рулонный телеграфный аппарат — телетайп. 
2. ПЛ-80 — выходной перфоратор. 
3. Консул-245, «Зоемтрон» — электрическая пишущая машинка. 
4. FS-1501 — фотосчитывающее устройство.

Варианты ЭВМ

Наири-1

Среднее время решения функций:

• Sin x, lg x, e^x и т.д. – 70-100 мс
• Решение системы линейных алгебраических уравнений 20-го порядка – 20 мин
• Вычисление определителей 12-го порядка – 10 мин
• Нахождение собственных значений матрицы 12-го порядка – 14 мин
• Нахождение собственных значений и собственных векторов матрицы 12-го порядка – 1.5 ч
• Решение алгебраического уравнения 42-го порядка – 1.5 ч

Наири-3

ОЗУ — 4К-32К 36 битных байт (время обращения 8мкс)

ПЗУ — 32К для микрокоманд (ПЗУ-А) и 24К 36-разрядных байт для хранения программ (ПЗУ-Э).

Устройства ввода-вывода: «Консул-254», FS-1501, ПЛ-80/2, МП-16-2 (малогабаритный печатающий механизм — принтер).

Программное обеспечение: аналогичен по составу и принципу действия аналогичны остальным машинам семейства «Наири».

Наири-3-1

Усовершенствованная версия Наири-3.

Добавлены устройства ввода с перфокарт, и на алфавитно-цифровую печать (АЦПУ-128-2М). Для хранения данных так же используется НМЛ. Машина теперь занимает 40 м².

В программное обеспечение включены эмуляторы различных машин (Наири-2, Минск-22, Минск-22М), трансляторы языков ALGOL, FORTRAN, COBOL, стандартные программы (по составу аналогичны СП в машинах «Наири-1» и «Наири-2»).

Наири-3-2

Добавлена программа разделения времени между пользователями (1 пользователь — 1 задача), с раздачей приоритетам задачам.

Наири-4

Базовый комплект: ОЗУ 8К-32К, Ввод-вывод: ввод с перфоленты, «Консул», магнитный барабан «Эребуни» (80К).

Расширенный комплект: ОЗУ 32К-128К, шина внешних устройств, устройства ввода аналогичны.

Софт: ОС реального времени, на программном уровне совместима с «Наири-2».

Структура машины

Основные узлы:

• арифметическое устройство (сумматор)
  37-разрядный триггерный регистр-сумматор (См). Выполняет арифметические и логические операции (сложение, сдвиги влево и вправо, сравнение) над двоичными кодами (числа с фиксированной запятой). 37-ой разряд используется в операциях умножения и деления. Состояние сумматора в двоичном виде отображается на пульте управления.
• ОЗУ. Состоит из 1024 (или 2048, или 4096) ячеек. Кроме этого, в ОЗУ находятся 5 ячеек (подобие регистров общего назначения — РОН): a₁..a₅.
• ПЗУ [в оригинале используется название ДЗУ — долговременное запоминающее устройство]. Состоит из 9 кассет по 2048 ячеек. В адресах 0..2047 (кассеты 20 и 21) прошиты программы управления. В адресах 2048..14335 прошиты программы из программного (математического) обеспечения машины.
• Устройство управления.
  Состоит из: 36 битного регистра команд (РгК), 14 разрядного счетчика команд (СчК)
• Пультом управления
  • панель сигнализации: наблюдение за работой и выбор режима.
    • Вкл/выкл питания, кнопки и индикаторы выбора режима, побитный вывод регистров См, РгК, СчК, Рг адреса ПЗУ, Рг адреса ОЗУ, РгВУ.
  • панель управления: проверка и наладка машины, отладка программы.
    • Клавиатура 36-разрядного кода, клавиатура останова по адресу (breakpoint), кнопки сброса регистров, кнопки записи данных с 36-разрядной клавиатуры в регистры (См, РкГ, СчК, РгОЗУ, РгПЗУ), клавиши контроля выполнения микропрограммы (пошаговое выполение - «Серия-тактовый», «Повторение операций», «Циклический сдвиг», «повторение микрокоманды», выполнение команды с пульта управления - «ПУ → РгДЗУ»)
• Внешние устройства
• Блок питания

Представление данных в памяти

Числа в машине представлены в памяти 5 типов:

• дробные с фиксированной запятой (36 бит — знак, 35 — переполнение, 34..1 — значимая часть)
• с плавающей точкой (36 — знак, 35 — переполнение, 34..8 — мантисса, 7 — знак порядка, 6..1 — порядок)
• целые (аналогичны по строению с дробными с фиксированной запятой)
• длинные (занимают две последовательные ячейки: в первой целая часть числа, во второй — дробная часть, при том в ячейке дробного числа биты 36 и 35 не используются)
• комплексные (занимает последовательно две ячейки: в первой действительная часть числа, а во второй — мнимая. Обе ячейки по структуре аналогичны типу с плавающей точкой)

Программное обеспечение и режимы работы

Режимы работы переключаются нажатием на клавиши «Пуск-1», «Универсальный счетный» и «Выдача памяти».

«Пуск-1»	«Универсальный счетный»	«Выдача памяти»	Название программы	Краткое название
1	0	0	«Дешифрация Исходной Информации»	ДИИ
1	1	0	«Счетный режим»	СС
0	0	1	«Выдача памяти»	ВВ

Так же режимы можно сменять, вводя их краткие названия

Программа ДИИ предоставляет ввод буквенного кода программы, записанной в ПЗУ:

• Тесты
• АП — автоматическое программирование
• СП — стандартные программы. Их можно использовать как самостоятельно, так и как подпрограмму для программы на ЯАП.

1. су - решение системы линейных алгебраических уравнений по схеме Гаусса
2. во — вычисление опеределителя матрицы
   ом — вычисление обратной матрицы
   сч — нахождение собственных чисел матрицы
   св — нахождение собственных векторов матрицы (методом Леверье-Фаддеева)
3. обращение по адресу 2904 - умножение матриц (отсутствует в первых Наири)
4. рк или ду - интегрирование системы обыкновенных дифференциальных уравнений (по формулам Рунге-Кутта)
5. ил - вычисление определенного интеграла (по формуле Симпсона)
6. ау - нахождение корней алгебраического уравнения (методами Берстоу и Бернулли)

Язык АП

Пример программы и ее выполнение на языке АП

В связи с особенностями устройств ввода (используется телетайп), русский и латинский алфавиты объединены (д=q, п=n, т=m, и=u) в один, а так же встроена поддержка нижних и верхних индексов, а так же символ квадратного корня (√) и отношений (≤, ≠, ≥).

Отдельно выделены переменные с именами i, j, к, n — целочисленные.

Операторы языка АП:

• qоnусmuм - присвоение значения переменной
• всmавuм - наращение перменной на число
• ввеqем - ввод значений переменных
• вычuслuм - присвоение переменной значения выражения
• если A=B иqmи к N - оператор условного перехода
• nечаmаем с N v - вывести значение переменной v c N знаками после запятой
• инmервал N - сделать N возвратов каретки
• хранuм n x или хранuм n y z — запоминание значения переменных для построения графика. N — количество значений функции (n=(max-min)/step+1).
• начерmим N гр — построение одного (N=1) или двух (N=2) графиков. Так же выводятся максимальное и минимальное значения. Ось аргумента горизонтальна.
• сnросuм - временная остановка выполнения программы и зацикленный запрос имени переменной и вывода её содержимого.
• массuв к - вывод длины программы
• массuв в - выдача кода программы
• nрограмма N — обращение по адресу N, с которого начинается машинная программа.
• решuм sN A x=0 - решение уравнения N-ного порядка. Коэфциенты равны 0..A
• решuм рA Xm=0 - вычисление корней полинома. A - коэффициенты. принимают значения от 0..m. X - переменная. m - степень уравнения (M<=38)
• осmанов - прекращение выполнения программы до нажатия [Пуск-2]
• кончаем - некультурный оператор, останавливающий работу машины
• исnолним N - начать выполнение программы с N-ного оператора

Машинные команды

Общий вид команды:

f_iA₁ΘA₂zm+

f — код машинной команды (состоит из 1 буквы, 2-х буквенные операции с числами с плавающей запятой для «Наири-С» и «Наири-М») или макрокоманды (состоит из 2-х букв).

i — индекс машинной команды, принимает значения от 1 до 3. Так же его может и не быть совсем. (существуют 4 типа сложения, 4 умножения, 2 логических сложения)

A₁ — адрес первого операнда или параметр

Θ — признак модификации команды. Он указывает что является аргументом A₂ — число или адрес, а если число, то какова его длина. Значения Θ:

• Θ=н (накопитель), первый аргумент это адрес.
• Θ=к (короткий), то первый аргумент это короткое число (биты 14...1).
• Θ=п (правый), то первый аргумент это число 1..18 бит, если команда безусловная и 1..14, если команда условная.
• Θ=л (левый), то первый аргумент это число 19..36 бит в безусловной команде, и 19..32 в условной.

A₂ — адреса второго операнда. Чаще всего в него и заносится результат.

z — признак условности команды. Благодаря расширенным возможностям ввода символов условия записываются привычными знаками: =, ≠, ≤, ≥, <, >, |, ∞. При признаке «|» команда выполняется при нажатой клавише «вариант» на пульте. А признак «∞» означает выполнение команды в случае переполнения.

m — адрес ячейки, содержимое которой проверяется на заданное условие.

+ - признак формирования команды. Если он установлен, то к коду команды прибавляется число, находящееся в 1 ячейке.

Список команд машинного языка

Код	Индекс 0	Индекс 1	Индекс 2	Индекс 3	Индекс 4
С	А2=А1+А2	А2=РОН2+A1	А2=А1+А2 анализ на переполнение	А2=РОН2+A1 анализ на переполнение	-
В	А2=А2-А1	А2=РОН2-А1	А2=А2-А1 анализ на переполнение	А2=РОН2-А1 анализ на переполнение	(для Наири2/К) Вычитание модулей
У	А2=А1*А2	А2=РОН2*А1	А2=А1*А2 анализ на переполнение	А2=РОН2*А1 анализ на переполнение	-
Д	А2=А2/А1	А2=РОН2/А1	А2=А2/А1 анализ на переполнение	А2=РОН2/А1 анализ на переполнение	-
А	Right Shift (А2) на А1 = А2	Right Shift (А2) на А1 = А2	-	-	-
Б	Left Shift (А2) на А1 = А2	Left Shift (А2) на А1 = А2	-	-	-
Г	Right Shift (A2) на А1 = А2 Right Shift (A2+1) на А1 = А2	Left Shift (A2) на А1 = А2 Left Shift (A2+1) на А1 = А2	-	-	-
Х	Нет операции	-	-	-	-
L	A2 && A1 = A2	РОН2 && A1 = А2	-	-	-
Л	A2 or A1 = A2	РОН2 or A1 = А2	-	-	-
М	A2 (+) A1 = A2	РОН2 (+) A1 = А2	-	-	-
И	Переход без возврата	Переход с возвратом	Переход с остановом	Переход по ключу	-
Е	Изменение на А1 и запоминание в А2 СчК	Относительный переход (СчК=СчК+А1)	(для Наири2/К) Переход по набору	(для Наири2/К) Переход по разряду	-
П	А2=А1	А2=РОН2	-	-	-
Н	Нормализация (А1) = А2	Нормализация (РОН2) = А2	-	-	-
Ч	А2=РгВУ	-	-	-	-
О	А1 на печать	Модифицированный вывод А1	-	-	-
К	См=А1 Останов	См=РОН2 Останов	-	-	-
З	(для Наири2/К) РОН7=А1	(для Наири2/К) РОН7=А1	-	-	-

Список макрокоманд

Операции с числами с плавающей точкой
Сп	Сложение	Вп	Вычитание
Ов	Обратное вычитание	Уп	Умножение
Дп	Деление	Од	Обратное деление
Вм	Вычитание модулей	Ут	Умножение
Операции с целыми числами
Ут		Умножение
Дт		Деление
Операции с длинными числами
Сд	Сложение	Вд	Вычитание
Уд	Умножение	Дд	Деление
От	Отсылка
Операции с комплексными числами
Ск	Сложение	Вк	Вычитание
Ук	Умножение	Дк	Деление
Операции перевода форм чисел
Нд		Нормализация
Дн		Денормализация
Кп		Квадратный корень
Ln		Вычисление логарифма
Ex		e^x
Sn		sin(x)
Cs		cos(x)
Tg		Tg(x)
As		ArcSin(x)
Ac		ArcCos(x)
At		ArcTg(x)
Пп		Печать числа с плавающей точкой
Пт		Печать целого числа
Пч		Печать дробного числа
Пд		Печать длинного числа
Пк		Печать команды
Пс		Печать содержимого
Пи		Печать индекса