Редактирование: ИК13

МикроЭВМ К145ИК13 (К745ИК13) — основной элемент советских [[ПМК]]. Хотя устройство ИК13 опубликовано разработчиком в 1990 году, а три известные прошивки восстановлены энтузиастами в 2012, советский [[микрокод]] труден для понимания. Многое в нём не изучено и до сих пор остаётся загадкой.

Процессор калькулятора работает на частоте 75-100 кГц. В процессоре есть однобитное АЛУ (арифметическо-логическое устройство) с несколькими источниками и приемниками. Общение между ИК13 и доступ ко внешней памяти производятся по однобитной шине. Архитектура ИК13 не поддерживает произвольный доступ к ячейкам ОЗУ, адресом служит время обращения.

== Оперативная память ИК13 ==
Процессор ИК13 оперирует 4-битными словами — ''тетрадами''. Его динамическая память представлена тремя регистрами M, R и ST объёмом 42 тетрады каждый, а также регистрами S и S1 размером в одну тетраду и однобитными ячейками L, T и П.

Регистры М каждой ИК13 последовательно включены в [[Системная магистраль|системную магистраль]] [[ПМК]]. Через этот регистр ИК13 получает доступ к общей памяти калькулятора, циркулирующей по кольцевой магистрали. Место в общей памяти, доступное для считывания и записи, зависит от временных координат — на каком такте выполняется микрокоманда, осуществляющая обращение к регистру М.

== Постоянная память ИК13 ==
ПЗУ ИК13 однократно запрограммировано при изготовлении микросхемы и не может быть изменено. Оно состоит из трёх раздельных адресных пространств: памяти команд емкостью 256х23 бит, памяти синхропрограмм 128х3х3х6 бит и памяти микрокоманд 68х28 бит.

В [[Режим выполнения программы|режиме исполнения программы]] [[ПМК]] выполняет около 3–4 [[шаг]]ов [[Программа пользователя|пользовательской программы]] в секунду. Для прохождения одного [[шаг]]а такт повторяется 23520 раз, выполняя 560 команд, прописанных в коде ПЗУ.

=== Память команд (ПК) ===
Память команд вмещает 256 команд по 23 бита. Каждая команда содержит три адреса синхропрограмм. Одна команда выполняется за 42 такта.

=== Память синхропрограмм (ПСП) ===
Память синхропрограмм вмещает 128 синхропрограмм, являющихся массивами из девяти шестибитных ячеек. Её объём — 128×3×3×6 бит. Каждая ячейка содержит адрес микрокоманды.

Синхропрограмма так называется оттого, что жёстко засинхронизирована с размером кольцевого регистра и номером такта 0-41 — одного кольцевого цикла. Некоторые исследователи предпочитают называть синхропрограммы ''микропрограммами''.

=== Память микрокоманд (ПМК) ===
Память микрокоманд имеет размер 68×28 бит и вмещает 68 микрокоманд по 28 битов, из которых 27 [[Программируемые микрокалькуляторы. Устройство и пользование. (книга)|документированы]].

За четыре микротакта (один макротакт) процессор выполняет четыре микрокоманды (над одной тетрадой), а по системной магистрали прогоняется одна тетрада битов. Биты микрокоманд определяют, какой набор источников взять для сумматора и куда положить результат.

«Последовательность микрокоманд, выполняемых в течение одного или нескольких макротактов, удобно рассматривать как ''макрокоманду'', соответствующую более высокому архитектурному уровню работы микроЭВМ, отображая ее результаты в общем случае шестнадцатеричными цифрами.» ([[Программируемые микрокалькуляторы. Устройство и пользование. (книга)|Трохименко]], стр. 97)

Четыре адреса от 60 до 63 (от 3c до 3f) содержат по две микрокоманды. Какая из этих «условных» микрокоманд выполнится, зависит от состояния ячейки L (для значения 0 — чётные номера, начиная с 60; для 1 — нечётные, начиная с 61). Таким образом, хоть адрес микрокоманды и 6-битный, но самих микрокоманд 68.

== Структура кристалла ==
* 1-й слой — метал (алюминий) самый верхний
* 2-й слой — полисиликон (поликремний)
* 3-й слой — межсоеденений
* 4-й слой — кремний

== Процессоры на основе микроЭКВМ ИК13 ==
[[Б3-34|«Электроника Б3-34»]] использовала две микросхемы ИК13, различающиеся только прошивкой. В [[МК-61|«Электронике МК-61»]] добавлена третья ИК13, прошивка которой обеспечивает дополнительные функции.

В принятых в СССР обозначениях после ИК13 идут две цифры номера прошивки. Для второго семейства [[ПМК]] после номера прошивки ставился дефис и цифра 2. Также известно, что ранние версии [[Б3-34|«Электроники Б3-34»]] содержали ошибки, исправленные в более поздних [[ПМК]].

=== Главный процессор ИК1302 ===
Процессор [[ИК1302]] отвечает за ввод/вывод и режимы работы ПМК. Известны две его версии:
* [[К145ИК1302]] — диспетчер, контроллер дисплея и клавиатуры, использованный в [[Б3-34|«Электронике Б3-34»]].
* [[К745ИК1302-2]] — диспетчер, процессор, контроллер дисплея и клавиатуры [[МК-61|«Электроники МК-61»]] и [[МК-52|«Электроники МК-52»]].

=== Арифметический процессор [[ИК1303]] ===
* [[К145ИК1303]] — арифметический процессор, использованный в [[Б3-34|«Электронике Б3-34»]].
* [[К745ИК1303-2]] — арифметический процессор [[МК-61|«Электроники МК-61»]] и [[МК-52|«Электроники МК-52»]].

=== Дополнительные функции [[ИК1306]] ===
* [[К745ИК1306-2]] — процессор дополнительных функций [[МК-61|«Электроники МК-61»]] и [[МК-52|«Электроники МК-52»]] (по сравнению с микрокалькуляторами семейства [[Б3-34]]).

== Ссылки ==
* См. статьи [[Микрокод]] и [[Системная магистраль]]
* [http://pmk.arbinada.com/ru/node/1313 Система микрокоманд ИК130x на сайте «Кон-Тики»]
* Книга Я.К. Трохименко [[Программируемые микрокалькуляторы. Устройство и пользование. (книга)| Программируемые микрокалькуляторы. Устройство и пользование.]]
* Статья [https://habr.com/ru/post/505612/ «МК-61: история, эмуляция, устройство»] на Хабре
* Статья [https://habr.com/ru/post/467501/ « Внедрение в архитектуру советских программируемых калькуляторов «Электроника МК-52»»] на Хабре

[[Категория: микросхемы]]
[[Категория: микросхемы ПМК]]
[[Категория: микропрограммирование]]