Мини-ЭВМ «Электроника-100» – шаг к гражданским системам реального времени

Трояновский В.М.

...Обратимся... к гражданским применениям аналогов PDP-8. Для промышленного выпуска изделий нужны стенды и высоко автоматизированное оборудование. И в середине 60-х гг. лидером этого направления признавалась американская фирма DEC. Вполне естественным выглядит решение МЭП воспроизвести у себя хорошо зарекомендовавшую себя модель PDP-8 и использовать ее для автоматизации собственного производства. С одной из таких моделей – «Электроникой-100», воспроизведенной в Воронежском ПО «Электроника» и серийно выпускавшейся в Калининграде – поработал и автор этой статьи. Следует отметить, что вместо американского телетайпа в «Электронике-100» использовали чешскую электрифицированную печатающую машинку «Консул-254», а также встроенные и периферийные устройства (таймер, АЦП), выпускаемые как самим Калининградским заводом, так и поставляемые по кооперации.

На опытно-показательном заводе «Хроматрон», где изготавливались первые в стране цветные кинескопы, создавалась комплексная система автоматизации предприятием, удостоенная в 1974 г. Государственной премии СССР. С использованием «Электроники-100» были разработаны две подсистемы для автоматизации технологических процессов, причем первая заработала уже через 2 месяца. И хотя фактически был задействован один контур управления и распечатка сведений о каждом измерении, эта АСУТП была тиражирована впоследствии на 3 заводах и проработала еще 16 лет, т.к. за счет оптимизации режима травления приносила экономический эффект.

Для второй подсистемы распечатка необходимых сводок «в лоб» с помощью медленного «Консула» не вписывалась во временные рамки решения всех остальных задач подсистемы. А рядом, в другой подсистеме, работала ЭВМ «Электроника К-200», и шепотом говорили, что это – гражданский аналог боевой информационно-управляющей системы «УЗЕЛ» для подводных лодок. Подумалось, что для таких-то систем наша скромная задача диспетчирования – просто пустяк! Попросили показать документацию, сопровождавшую ЭВМ «Электроника К-200» на заводе «Хроматрон». В документации относительно этой задачи значилось следующее: работа организована по принципу: «Первым пришел – последним вышел»!

Пришлось нам самим за несколько месяцев разработать для «Электроники-100» так называемую «программу-диспетчер», фактически реализовавшую важнейшие функции операционной системы реального времени (мультипрограммный режим работы, работа по прерыванию, наличие служб времени, ввода/вывода, учет приоритетов и др.). На базе этой универсальной программы удалось решить еще немало задач по созданию АСУТП как в Москве, так и в Зеленограде.

Сейчас можно только удивляться, как эту программу, какой не было и у американского прототипа машины, удалось реализовать в 2К 12-разрядной ЭВМ, оставив еще 2К для всех остальных задач! По современным меркам [7], говоря словами Академика РАН, директора Института системного программирования РАН, заведующего кафедрой системного программирования ВМиК МГУ, председателя Российской ассоциации свободного программного обеспечения (РАСПО) В.П. Иванникова «Операционная система – небольшая программа. Ну, семь миллионов строк… Нужно делать микроядро операционной системы, которое состояло бы не из семи миллионов строк, а скажем, из нескольких десятков тысяч, но чтобы код этот действительно не содержал ошибок. Это безумная задача. Но для маленьких программ она может быть решена».

И мы эту задачу решили, а свой опыт (все алгоритмы и даже коды программы-диспетчера) изложили в книге [8]: Акушский И.Я., Трояновский В.М. «Программирование на «Электронике-100» для задач АСУТП», изданной в 1978 г. «Советским радио» тиражом 23 тыс. экз., т.е. практически для каждого программиста, работающего на выпущенных миниЭВМ. Первая часть книги – фактический учебник по этой новой тогда ЭВМ, вторая часть книги содержит описание новых научных и технических результатов по применению статистических методов в управлении производственными процессами и построению программ реального времени.

О важности такой открытости я впоследствии получил два подтверждения. Первый раз это случилось на конференции в Северодонецке в том же 1978 г., где рассматривались вопросы разработки миниЭВМ ряда «Параметр», «М-600», «М-7000», которые воспроизводились в Минприборе с американских аналогов фирмы HP. Круг обсуждавшихся вопросов уж очень близко соприкасался с рассмотренными в моей книге. Самой книги у меня с собой не оказалось, и я пошел в книжный магазин, чтобы иметь отработанный материал для дискуссий. И что же? В городе, где разрабатывались машины совсем иной архитектуры, книги не оказалось, сказали – давно распродана!

В другой раз свою книгу про «Электронику-100» я увидел в конце 90-х годов в руках у студента-вечерника в МИЭТ, который на мой вопрос: «Зачем ему эта книга – ведь ЭВМ-то уже давно не выпускается?» ответил: «Здесь ценные алгоритмы!». Уместно вспомнить, что для АСУТП стандарты предусматривают наличие 5 минимальных компонент: техническое обеспечение, программное обеспечение, информационное обеспечение, организационное обеспечение и обслуживающий персонал. Практически всем этим компонентам и их открытым, гражданским применениям послужила наша книга.

Был еще один аспект применений «Электроники-100». Для технического обеспечения АСУТП важную роль играют устройства связи с объектом (УСО). В СКБ Калининградского завода для этой цели выпускались отдельные устройства. Но миниЭВМ выпускались уже десятками в месяц (против единиц – для больших ЭВМ), а надвигавшиеся микроЭВМ – уже сотнями и даже тысячами в месяц. Тут МЭП выступал своеобразным локомотивом научно-технического прогресса в нашей стране. Но как быть с периферийными устройствами для ЭВМ и УСО?

Во всем мире эти вопросы тоже остро стояли, и решение, как ни странно, предложили физики-ядерщики. В международном ядерном исследовательском центре (Цюрих, Швейцария), где ставилось самое лучшее и передовое оборудование, включая разнородные ЭВМ, возникла проблема унификации устройств сопряжения ЭВМ с научным оборудованием. Специальный комитет на протяжении ряда лет выработал концепцию создания безлицензионного оборудования CAMAC (Computer Aided for Measurement And Control – Контроль и измерение с помощью ЭВМ). И такое оборудование, выполняющее фактически роль модульного УСО, легко сопрягаемого с любыми ЭВМ, стало разрабатываться и выпускаться в разных странах. Термин «CAMAC» в нашей стране легко преобразовали в «КАМАК», а за выпуск аппаратуры взялся тот же Калининградский завод. Первой отечественной ЭВМ, к которой КАМАК был подключен, оказалась «Электроника-100». Однако КАМАК, принятый в нашей стране за стандарт в академических учреждениях, оказался слишком изящным для задач АСУТП, о чем мне пришлось написать специальную статью [9], кстати – первую публикацию о КАМАКе на русском языке.

В ходе работ с «Электроникой-100» был приобретен бесценный и многогранный опыт, использованный при разработке программного обеспечения для первых отечественных микроЭВМ. За счет применения первых микроЭВМ ряда «Электроника-НЦ» удалось повысить эффективность использования импортного прибора для научных исследований в 20 раз. Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления для цеха производства микросхем на пластинах, за счет удачных архитектурных и аппаратно-программных решений, а также научно-обоснованного подхода, обрела высокую надежность и живучесть, несмотря на наличие в системе потенциально ненадежных элементов.

Автор является Главным конструктором по оснащению всего семейства отечественных диалоговых вычислительных комплексов (ДВК) базовым программным обеспечением и их применению в САПР изделий электронной техники системы «Кулон-III». В СССР к 1985 г. было изготовлено и внедрено ДВК больше, чем всех остальных ЭВМ, вместе взятых. Работы по созданию ОС ДВК дали экономический эффект в миллионы рублей.

И это все – просто следующие шаги от первых применений «Электроники-100». Конечно, они становились все увереннее, привлекали все больше молодежи, переросли в преподавание в вузе и написание учебных пособий [10]. Но, может быть, преувеличена значимость гражданских применений ЭВМ? Увы, опыт фирмы DEC свидетельствует об обратном. Архитектура 16-разрядной ЭВМ PDP-11 оказалась столь простой, надежной и удачной, что была принята в качестве стандарта для военных применений в США. Ряд PDP-11 постоянно пополнялся, включив в себя с одной стороны микроЭВМ LSI-11/03, а с другом стороны – супер-миниЭВМ PDP11/70[1]. Вслед за PDP-11 появились вычислительная сеть DECnet и совместно с Intel и Xerox создан Ethernet, разработаны 32-разрядные VAX и микроVAX, но…

Обращает на себя внимание тот факт, что открытый фонд программного обеспечения для DEC-программ был создан только в 1987 году. Военные приложения сыграли c ЭВМ фирмы DEC злую шутку, ограничив круг общения программистов. Для сравнения укажем, что фирма IBM тщательно готовилась к выходу на рынок персональных компьютеров, и когда в 1984 году вместо ожидаемых $ 5 млрд. получила только $ 4 млрд., сочла недостаточным развитие программного обеспечения для своих компьютеров. Именно тогда появились нынешние программные гиганты Microsoft и Borland, взявшиеся за создание прикладных программ для IBM-совместимых компьютеров. Через несколько лет число таких программ насчитывало десятки тысяч наименований, в то время как каталог программ для DEC-машин ограничивался 800 наименований. В результате с 90-х годов фирма DEC отказалась от производства своих оригинальных компьютеров, перешла на архитектуру Intel и вновь стала специализироваться на выпуске высокоскоростных микросхем и рабочих станций для их проектирования. В свете изложенного можно констатировать, что опыт открытых применений «Электроники-100» и широкое освещение этих приложений, дополненные освоением и выпуском на заводе-изготовителе ЭВМ системы КАМАК, сыграли важную роль в развитии отечественных работ по широкому внедрению систем реального времени на мини- и микроЭВМ.

Список литературы

http://www.compgramotnost.ru/istoria-computera/poyavilas-pervaya-evm

Б.Н. Малиновский. История вычислительной техники в лицах.

Гальперин М.П. Прыжок кита. – СПб.: Политехника-сервис,2010–352 с.

Шура-Бура М.Р. Интерпретирующая система ИС-2 для М-20 / В кн.: Стандартные программы для машин типа М-20, I, М., 1963, с. 3-20.

http://www.wikiznanie.ru/ru-wz/index.php/%D0%AD%D0%92%D0%9C

Леонид Черняк. Памяти Digital Equipment Corporation / «Открытые системы», № 03, 2002.

Разрабатывать собственную операционную систему нет резона. http://yarcenter.ru/content/view/24709/79/

Акушский И.Я., Трояновский В.М. «Программирование на «Электронике-100» для задач АСУТП. М.: Советское радио, 1978 г.

Трояновский В.М. Система КАМАК и задачи ее применения в АСУТП. «Приборы и системы управления», № 3, 1976.

Трояновский В.М. Информационно-управляющие системы и прикладная теория случайных процессов: Учебное пособие. М.: Гелиос АРВ, 2004. 304 с.

Источник: yarcenter.ru

Комментарии: