Операционная система «Диспак» для ЭВМ БЭСМ-6: состав, структура и особенности конфигурации

Операционная система «Диспак» для ЭВМ БЭСМ-6: состав, структура и особенности конфигурации. Часть 1

Брухис Л.А., Ильин А.П.

Аннотация

Последняя ЭВМ БЭСМ-6 была списана из ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» в г. Сосновый Бор и передана в Политехнический музей в 2012 г. и, казалось бы, история этой машины, в течение десятилетий служившей на благо отечества, должна была бы закончиться. Однако данное событие имело неожиданный эффект, а именно, в руки группы энтузиастов в составе Л.А. Брухиса, С.В. Вакуленко и М.Ю. Ярославцева попали образы «системных» дисков БЭСМ-6 №345. С их помощью был создан полноценный эмулятор данной вычислительной машины, позволяющий использовать практически все возможности имеющегося программного обеспечения (за исключением ряда специализированных ведомственных модулей).

В 2023 г. году Л.А. Брухисом и А.П. Ильиным начата работа по дизассемблированию и редактированию исходных текстов ОС «Диспак». Цель данной работы состояла в подробном документировании ОС с целью внесения в неё модификаций в ходе выполнения практических задач спецкурса «Введение в информационную безопасность и математические основы криптографии» в СУНЦ МГУ.

Знание структуры ОС «Диспак», процедур и параметров предварительной настройки (генерации) системы являются базовыми для её эффективного использования и внесения изменений, необходимых для решения учебных задач по созданию и проверке эффективности алгоритмов обеспечения безопасности ОС.

Введение

ЭВМ БЭСМ-6 эксплуатировалась в течение весьма длительного периода — с 1966[1] по 2012[2] г. Операционная система Диспак (название происходит от слов «Диспетчер пакетов») (далее — ОС) являлась наиболее распространённой на данной машине[3]. Данная ОС также эксплуатировалась на многопроцессорном вычислительном комплексе «Эльбрус-1» (процессор «СВС») и «Эльбрус-КБ», совместимого с БЭСМ-6 по системе команд, однако обладавших лучшими техническими характеристиками.

В период активной эксплуатации БЭСМ-6 коллективом разработчиков ОС[4], а также сотрудниками организаций-эксплуатантов[5] был опубликован ряд материалов, в котором были раскрыты её основные возможности. Наиболее полное описание ОС содержится в книге В.Ф. Тюрина, изданной в 1985 г.[6].

Тем не менее, в приведённой литературе, во-первых, подробно не описана архитектура ОС, включая состав и назначение конкретных модулей. Такими сведениями, как правило, обладали члены относительно небольшого по численности коллектива разработчиков из ИТМиВТ им. С.А. Лебедева АН СССР и системные программисты крупных предприятий (ВНИИЭФ, ВНИИТФ, НИТИ имени А.А. Александрова, ВЦ СО АН СССР, УзНПО «Кибернетика» и др.).

Во-вторых, исправления и дополнения в тексты ОС в версии для БЭСМ-6 вносились вплоть до конца 1988 г., а в некоторых организациях, вплоть до начала-середины 2000-х гг., что также не было отражено в соответствующей литературе.

Тексты системного ПО для ЭВМ долгое время не воспринимались среди профессионалов и музейных работников (за исключением небольшого круга энтузиастов) как ценная информация, подлежащая сохранению. В следствие чего, значительная часть текстов была утрачена.

ОС Диспак версии 117А для ЭВМ БЭСМ-6

На сегодняшний день сохранился лишь образ системного диска №2053 для БЭСМ-6 №345, который был передан из ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» в г. Сосновый Бор[7] группе энтузиастов — бывших системных программистов ИТМиВТ (Л.А. Брухис, С.В. Вакуленко, М.Ю. Ярославцев)[8].

С апреля 2023 г. авторами данной статьи ведётся работа по дизассемблированию содержимого зон[9] 400-777 имеющегося образа диска, содержащих двоичный код ОС, а также по восстановлению имён меток, комментариев, перекрёстных ссылок на основании имеющихся текстов ОС Диспак для МВК «Эльбрус-1» (с процессорами «СВС»)[10], а также технической документации, переданной в Политехнический музей вместе с ЭВМ БЭСМ-6 № 345[11].

При этом нынешний текст системы, о котором идёт речь в настоящей статье, неизбежно отличается от «исторического», в связи с тем, что у авторов отсутствовали оригинальные тексты ОС Диспак для БЭСМ-6.

Здесь следует отметить, что примерно с 1985 г. чётный номер присваивался версиям для СВС, а нечётный — для БЭСМ-6. Таким образом, последними «заводскими» версиями являются версия 117 от 06.12.1988 (ОС-117)[12] и версии 130 от 16.08.1989 г. (ОС-130)[13]. При редактировании текстов текущей версии ОС, за основу был взят синтаксис ОС-130, имевшийся в распоряжении Л.А. Брухиса.

Для работы в составе тренажёрного комплекса «Диана-Барс» процессор БЭСМ-6 №345 был дополнен устройством КАДОПАМ, обслуживающим канал прямого доступа в оперативную память микро-ЭВМ или ДКС (Диалоговый Канал Связи), для использования в составе многомашинного комплекса К-71. Для работы с данной аппаратурой были внесены существенные изменения и в ОС[14]. Существовало три версии устройства КАДОПАМ, отличавшихся друг от друга по набору функций. На рассматриваемой машине использовалась третья, самая поздняя версия. Аппаратное обеспечение данного устройства изготавливалось и монтировалось непосредственно на заводе САМ в г. Москве, тогда как некоторое дополнительное оборудование — коммутатор-расширитель каналов (КРК), изготавливалось непосредственно специалистами НИТИ имени А.П. Александрова в г. Сосновый бор.

Для обеспечения работоспособности устройства КАДОПАМ, сотрудниками НИТИ В.В. Маличевым и Е.Д. Лисиной в структуру ОС был добавлен ряд новых модулей, а также были внесены изменения в тексты стандартных модулей. Данные изменения были необходимы для введения экстракода 50 '133' (в начальный период - Э50 '132'), для установки различных режимов связи БЭСМ-6 с ДКС и команд чтения и записи из оперативной памяти "Электроники-60" (032 и 132 соответственно). Кроме того, текст системы включает в себя ряд модификаций добавленных авторами статьи. Такая версия ОС Диспак получила номер версии 117А (ОС?117А).

Для перехода между актуальной версией текстов и «эталоном» полностью соответствующим образу диска 2053 из Соснового Бора предусмотрена условная компиляция с параметром «ОТЛ» (от слова – «отладка»). «ОТЛ УСТВ 1» обозначает, что отладочный режим включён. Условная компиляция применялась и для отличий функционирования ОС Диспак в разных организациях и на разных процессорах.

Актуальность работ по дизассемблированию ОС Диспак

С 23 августа 2021 г. на факультете ВМК МГУ имени М.В. Ломоносова была образована Группа по популяризации БЭСМ-6 и в ходе её работы сразу встал вопрос о практическом применении имеющихся в распоряжении материалов, прежде всего, в учебном процессе. Однако это, в большинстве случаев, требовало внесения изменений в ОС Диспак, причём таких, которые было бы весьма затруднительно внести в готовую программу.

Такими учебными задачами, в частности являются: внедрение алгоритмов шифрования паролей записи/считывания информации с дисков; шифрование текстовой или двоичной информации, записываемой/считываемой из архивной системы «АРФА»; расширение набора символов, доступного для пользователя ОС, расширение буферной памяти, используемой при обмене с терминалами и других.

В то же время, в связи с различиями между текстами, имевшейся у рабочей группы версии ОС Диспак для СВС, было необходимо внести ясность в механизм работы модулей предварительной настройки (генерации) системы (ГЕНС, ГЕНС1, ГЕНС2) и программы-транслятора текстовых параметров конфигурации ОС в цифровые (ВЫДИНС).

Уточнения и документирования требовала и структура ОС, так как полный состав её модулей и их функции не были описаны в изданной ранее литературе.

Структура ОС

ОС структурно состоит из нескольких основных частей, взаимодействующих между собой: супервизора, управляющей программы, монитора и блока обработки экстракодов. Основные функции данных блоков уже описаны[15]. Однако в литературе не указано их соотношение с конкретными модулями ОС.

Ряд модулей не имеет определённой принадлежности и содержит программы, задействуемые разными частями ОС: ДИСП70, БОЭК1, ХЛАМ, КОНФУС, ЭКО, СВЯЗЬ7.

К супервизору относятся модули отвечающие за обмен с запоминающими устройствами, ввод данных с перфокарт и с перфоленты, вывод информации на АЦПУ, видеотерминалы, печатные машинки и другие устройства, а именно: ДИСП70 (частично), БОЭК1 (частично), ТЕРМ, ВЗУ, КАЧКА, КИТ, ГРУППА, ДИСКИ, РЕЗАРХ, КОНФУС (частично), СВЯЗЬ, СВЯЗЬ7, ГЕНС, ГЕНС1, ГЕНС2, ОСА, ГЕНС, ВИСП, ВЫЗОВД, ТУПР, БОП2, ДМЛМБ, ХЛАМ (частично), ПЕЧАТЬ, НОМБОБ, ЯНУС, ГП3.

К блоку обработки экстракодов относятся: Э60, Э64, Э71, Э71ТК, ЭКВВОД, ЭК1, ЭК2, ЭК3, ЭК4, ЭК5, ЭК6, ЭК7, ЭКО (частично), БОЭК1 (частично), КОНФУС (частично), ДИСП70 (частично).

К управляющей программе относятся: ПРИКАЗ, ПРИСКВ, ПРИК1, ПРИК2, ПРИК3, ПРИК4, ПРИК5, ПРИК6, ПРИК7, ПРИК8.

К монитору относятся системные программы, обрабатывающие приказы пользователя: АВМД, БОНБОТ, АВМЛ, СМЕ, СМЕНА1, СМЕНА2, СМЕНА3, ПЛБЭСМ, ПИБЭСМ, ЕСПЛ, ЕСУВВК, ГП1, ГП2, ГП4, ГП5, ОСАНЕР, ЕСПИ80, УПРЯЧЬ, ТУПР, ПУСКАЧ, ПРОРОК, СЛОЙКА, СКОР1, СКОР2, УКАЧКА, УПРЯЧЬ, ПРОЦЕС, БОП, БОП1, БОП2, ВЕКТОР, ХЛАМ (частично), ЭКО (частично).

К модулям, обслуживающим аппаратуру многомашинного комплекса К-71 относятся: КОНФУС, СВЯЗЬ7, ЭКО, СМЕНА2, СМЕНА3, отдельные участки модуля МОТТ, ЭК7.

К дополнительным, не входящим в «ядро» системы, модулям, обслуживающим архивную систему «АРФА» относятся: РА, ТРАХ, ОБРАЗ, НЕРЕЗА, АРХИН, КОМАР, СИПРОГ, ГЕН, БАЦ, а также диалоговые программы: КОКА, УСТСНЯ.

К дополнительным модулям, обслуживающим систему диалогового управления ОС «СЕРП» относятся: СЕРП, СЕРП2, СЕРП3, СЕРП4, СЕРП5, диалоговые программы РИТМ, ВЫДИНС.

К дополнительным модулям, обслуживающим бюджетно-статистическую систему «СБОР80» относятся: СБОР80, НАКОПЛ, НАКЗАД, ВЫДАЧ1.

К резидентным модулям системы относятся модули, загружаемые в оперативную память машины. В связи с аппаратным ограничением в 32767 (77777(8)) машинных слов, выделяемых на задачу, объём резидентов был весьма органичен указанным размером памяти. Остальные модули вызывались с системного магнитного диска (МД) или магнитного барабана (МБ), куда переписывались нерезиденты ОС с системного МД в процессе генерации ОС Диспак программой ГЕНС согласно стандартной процедуре вызова нерезидентов, содержащейся в модуле ДИСП70[16].

К резидентам ОС относятся следующие модули: ДИСП70, ВЗУ, ТЕРМ, БОЭК1, ВИСП, ОСА (при наличие АЦПУ ЕС), СВЯЗЬ7 (при наличии связи с ДКС), ЕСМЛ (при наличии НМЛ ЕС), ДМЛМБ, ХЛАМ, ГЕНС (в момент загрузки ОС), КОНФУС (занимает место ГЕНСа после загрузки ОС), КАЧКА, КИТ, ДИСКИ, МОТТ.

Все остальные модули являются нерезидентами. Схема размещения резидентов в ОЗУ, а также структура системного диска №2053 ОС-117А, изложена в файле РУКАВА, входящем в состав текстов ОС[17].

Источник: vk.com

Комментарии: