Разработка систем визуализации в ИНЭУМ

В 1965 году в ИНЭУМе под руководством Н.Н. Ленова началась разработка управляющей машины М-7-800 для двухвального энергоблока 800 МВт Славянской ГРЭС Донбассэнерго (две турбины: 500 и 300 МВт с прямоточным котлом на пылеугольном топливе). Большое число параметров контроля и управления и высокие требования к функциям управляющей вычислительной системы обусловили новый взгляд на качественное улучшение обмена информацией между ЭВМ и оператором.

Для М-7-800 было разработано устройство связи оператора с машиной (УСОМ), в котором впервые в отечественных системах контроля и управления технологическими объектами для представления текстовой и мнемонической информации использована электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Особенностью УСОМ было использование для обеспечения высокого качества отображаемой информации совмещение двух принципов построения дисплеев на ЭЛТ с регенерацией изображения: растрового – для позиционирования на экране и векторного – для прорисовки символов. Соответственно, на ЭЛТ были установлены две отклоняющие системы – низкочастотная для позиционирования знаков и высокочастотная для вычерчивания их контуров. В алфавите устройства был набор специальных символов для формирования технологических мнемосхем. Оператор УСОМ для ввода запросов и команд мог использовать алфавитно-цифровую и функциональную клавиатуры, а также электронный указатель знакоместа на экране, в качестве чувствительного элемента в котором был применён фотоэлектронный умножитель, реагирующий на прохождение светового пятна под апертурой.

Устройство управления УСОМ было спроектировано с использованием унифицированного комплекса логических элементов «Урал-10». Основные разработчики – Ю.В. Нифонтов, В.И. Фукс, А.В. Миронов. Некоторые принципиальные решения были защищены авторскими свидетельствами на изобретения. В 1969 году устройство было передано в эксплуатацию в составе. М-7-800 на СлавГРЭС в городе Славянск УССР.

В начале 1970-х в рамках создания агрегатной системы средств вычислительной техники на микроэлектронной базе (АСВТ-М) для взаимодействия оператора с ЭВМ верхнего уровня М-4000/4030 был разработан комплекс «Диалог» (разработчики – Ю.В. Нифонтов, В.И. Фукс, С.М. Макарова), обеспечивающий через групповое устройство управления (УУ) работу 8 операторских экранных пультов (ЭП). Объём общей памяти поддержки изображений в УУ – 4096 18-разрядных слов, максимальное удаление ЭП от УУ – 300 м. На каждом рабочем месте устанавливались монитор с электронным указателем (световое перо), символьная и функциональная клавиатуры, устройство печати. На рабочем поле монитора, выполненного на базе кинескопа 35ЛК4Б, можно было отобразить 18 строк по 56 символов. УУ обеспечивало автономное и независимое редактирование информации на ЭП по командам с функциональной клавиатуры. Применение группового устройства управления позволило снизить аппаратные затраты в расчёте на одно рабочее место при использовании в многопользовательских АСУ-ТП и АСУ-П. Комплекс «Диалог» в 1972-1973 годах был введён в эксплуатацию и поддерживал многопользовательский режим расчётов на центральной вычислительной машине автоматизированной системы объединённого диспетчерского управления энергосистем Юга (ОДУ Юга) в Киеве.

Эффективность работы комплекса «Диалог» с ЭВМ М-4030 и художественно–дизайнерское оформление ЭП, в котором впервые в отечественной практике вместо привычной серой молотковой краски было применено искусственное покрытие вишнёвого цвета (по проекту промышленного дизайнера А.Е. Тэриана), получили положительные отзывы на международной выставке “Интероргтехника-75” в Москве. Заинтересованность в применении комплекса «Диалог» была проявлена главным конструктором системы обработки данных АС-6 В.А. Мельниковым.

В 1970-1974 годы для автоматизации строившейся Конаковской ГРЭС, мощностью 2400 МВт под руководством Н.Н. Ленова разрабатывалась ЭВМ среднего уровня АСВТ-М. Сложность объекта управления, состоящего в себя восемь энергоблоков по 300 МВт, каждый из которых имел сотни аналоговых и дискретных датчиков, опрашиваемых со скоростью до 400 каналов в секунду, определила необходимость повышения надёжности и производительности вычислительной системы. В архитектуре проектируемой ЭВМ М-400 был реализован принцип организации взаимосвязи процессора, оперативной и внешней памяти и периферийных устройств по магистральному системному интерфейсу «Общая шина». Возможности интерфейса позволяли легко изменять конфигурацию комплекса – подключать дополнительные контроллеры периферийных устройств (внешней памяти, ввода-вывода, визуализации), а также контроллеры, связывающие центральное вычислительное устройство с устройствами связи с объектом (УСО) или с машинами централизованного контроля нижнего уровня АСВТ-М. Дополнительным требованием было обеспечение программной совместимости с семейством популярных в то время мини-ЭВМ PDP-11 корпорации Digital Equipment Corporation (DEC) США[3].

Архитектурные преимущества М-400 позволили при разработке интерактивного графического дисплея ЭПГ-400 с максимальной эффективностью использовать преимущества «общей шины» для организации высокоскоростного доступа в память и использование части её объёма для регенерации изображения на экране ЭЛТ. На этапе эскизного проектирования с участием Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) Сибирского отделения АН СССР была показана возможность оптимизации структуры дисплейного процессора и набора его команд для описания изображения. Дисплейный процессор ЭПГ-400 по каналу прямого доступа считывал слова команд и данных, описывающих векторное изображение, из ОЗУ ЭВМ, расшифровывал их и запускал соответствующий функциональный генератор для формирования последовательность сигналов перемещения и подсветки луча ЭЛТ. Для увеличения производительности дисплейного процессора на его входе был установлен буфер, подкачка информации в который производилась во время построения очередного графического элемента. При этом использовалось не более 2—3 Кслов ОЗУ ЭВМ и не более 15 – 20 % времени работы М-400, оставляя значительный резерв производительности для решения основной задачи и для программируемых графических преобразований.

Для обеспечения требуемых параметров качества изображения в мониторе ЭПГ-400 была применена ЭЛТ высокого разрешения тип 43ЛМ2И.

Основные технические параметры изображения:

размер изображения, мм 240 ? 240

число адресуемых точек 1024 ? 1024

частота регенерации, Гц 50

диаметр светового пятна, мм не более 0,3

погрешность воспроизведения, % 0,5

время построения вектора (максимальной длины), мкс 30

время позиционирования в произвольную точку, мкс 15

время построения символа, мкс 2 – 8,5

число типов линий 4

число градаций яркости 8

Для обеспечения интерактивных возможностей в составе устройства использовались световое перо, функциональная и алфавитно-цифровая клавиатуры. Руководитель разработки – В.И. Фукс, основные разработчики – А.В. Миронов, В.А. Жуков, Е.В. Турецкий.

В эти же годы была утверждена Межведомственная программа работ по САПР с целью обеспечения необходимыми техническими и программными средствами оборонных отраслей промышленности. Программа предусматривала кооперированное производство комплексов и устройств САПР предприятиями «девятки». Головной организацией было определено ЦКБ «Алмаз» (Б.В. Бункин). Перед главным конструктором автоматизированного рабочего места (АРМ) В.В. Преснухиным стояла проблема выбора базового ядра АРМ из двух архитектурных линий АСВТ-М, подготовленных к серийному производству на предприятиях Минприбора СССР – М-400, разработки ИНЭУМ, и М-6000, разработки НИИУВМ (Северодонецк). Решающими факторами стали возможность оснащения их производительным графическим дисплеем и перспективами разработки программного обеспечения.

Задел в разработке системных программ – операционных систем, компиляторов с языков программирования, систем управления базами данных, с одной стороны, и экспертное мнение директора ИАиЭ член-корреспондента АН СССР Ю.Е. Нестерихина и заведующего лабораторией А.М. Ковалёва, имевших опыт создания систем графической визуализации и знакомых с работами ИНЭУМ в этом направлении, с другой, убедили В.В. Преснухина в перспективности использования в АРМ линии М-400 и ЭПГ-400.

С учётом потребности для комплексирования АРМ серийное производство М-400 с 1974 года было организовано на Киевском заводе ВУМ. Первые образцы ЭПГ-400 были изготовлены на львовском Производственном объединении им. В.И. Ленина, а серийное производство было передано на Гомельский завод радиотехнического оборудования (ГЗРТО). Там же осуществлялось комплексирование различных конфигураций АРМ. Сотни комплексов АРМ, поставленные оборонным предприятиям, научно-исследовательским и учебным институтам, стали базой внедрения современных технологий проектирования и подготовки производства. Свидетельством заинтересованности конструкторов к внедрению САПР служил неподдельный интерес к выставочным демонстрациям работающих образцов АРМ посетителей, многие из которых десятки лет проработали за чертёжными досками в своих КБ и «не могли представить, что ЭВМ сможет заменить кульман!»

Экранный пульт (графический) ЭПГ-400 был первым в семействе производительных графических терминалов, разработанных в ИНЭУМ.

ЭПГ-СМ (СМ 7300) –модернизированный вариант ЭПГ-400 и выполненный в конструктивах системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). Международные испытания были проведены в 1978 году. Серийно выпускался на заводе «Терминал» (Винница) для комплектования АРМ и измерительно-вычислительных комплексов (ИВК) на базе моделей СМ ЭВМ, программно-совместимых с М-400– СМ-З, СМ-4, СМ-1420. Поставлялся на экспорт – в ВНР, ГДР и другие страны.

ЭПГ-2 СМ (СМ 7206) – графическая терминальная станция с встроенной 16-разрядной микро-ЭВМ СМ-1300. Приёмочные испытания – 1984 год. Завод изготовитель – «Энергоприбор» (Москва). Станция обеспечивала эксплуатацию в двух режимах:

в качестве автономной вычислительной системы с графической формой представления информации;

в качестве высокопроизводительного графического терминала, подключённого к основной ЭВМ.

Разрешающая способность графического дисплея 1024 ?1024 точек, при этом число адресуемых точек полного изображения 8192 ?8192. Дисплейный процессор был выполнен на базе БИС микропроцессорных наборов, что позволило расширить набор его функций по масштабированию и смещению изображений, как в статическом, так и в динамическом режимах, реализации переходов с относительной адресацией и других.

ЭПГ-3 (СМ 7317) – цветной графический растровый терминал с разрешающей способностью экрана 768 ? 1024 пикселей. Число цветов изображения – до 16. Приёмочные испытания – 1987 год. Предназначался для работы в составе АРМ на базе старшей модели СМ ЭВМ З2-разрядой СМ-1700. Характеристики устройства обеспечивали, в том числе, и работу с 3D объектами. Завод изготовитель – литовское ПО «Сигма» (Вильнюс).

Использование терминалов ЭПГ поддерживалось разработанными в ИНЭУМ пакетами программ базового программного обеспечения АРМ (БПО АРМ), о также пакетом программ графической корневой системы (ПП ГКС) –реализацией графического стандарта GKS, предоставлявшего пользователю аппаратно-независимые средства для разработки прикладных программ.

Фото 1. УСОМ М-7-800

Фото 2. Компоновка монитора ЭПГ-400

Фото 3. Изображение на экране монитора ЭПГ-400

Фото 4. ЭПГ-СМ (СМ 7300)

Фото 5. ЭПГ-2 СМ (СМ 7206)

Фукс В.И.

Литература

Нифонтов Ю.В., Фукс В.И. Устройство для индикации знаков на экране электронно-лучевой трубки. Авт. св. СССР № 283684. – Опубл. Б.И., 1970, № 31.

Боярченков М.А., Ландау И.Я., Преснухин В.В., Филин А.В., Фукс В.И. Автоматизированное рабочее место конструктора на базе машин СМ ЭВМ. — «Приборы и системы управления», 1977, № 11. — С. 7—8.

Naumov B.N., Filinov E.N., Fooks V.I. Interactive Computer Graphics for the SM EVM series. - Proceedingsof the Society for Information Display, 1979, v. 20, № 4, p. 163—165

Фукс В.И., Лубков А.А. Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки. Авт. св. СССР № 798791. – Опубл. Б.И., 1981, № 6.

Фукс В.И. Обеспечение интерактивных графических возможностей САПР. – В кн.: Автоматизация проектирования. – М.: Машиностроение, 1986. – С. 272—281.

Источник: vk.com

Комментарии: