Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы - Владимир Липаев

Разработка УМ-2, ее удачные архитектурные и конструктивно-технологические решения получили свое развитие и практическое внедрение по двум направлениям: была разработана управляющая ЭВМ «Электроника К-200» и управляющий комплекс с наращиваемыми устройствами ввода-вывода и периферийными устройствами, получивший название «Электроника К-201». Разработки больших интегральных схем послужили базой для развития работ по созданию мобильной машины «Электроника С5» — первого в СССР семейства одноплатных, многоплатных и однокристальной микро-ЭВМ для управления объектами и процессами в реальном времени. Среди этого семейства с оригинальной структурой и архитектурой, в разработке которых приняли участие ученые Института кибернетики АН Украины, следует особо выделить однокристальную микро-ЭВМ «С5-31». [11].

В начале 60-х годов особенно активно развивались мобильные ЭВМ для систем по заказам министерства обороны СССР. Для системы ПВО в Морском научно-исследовательском институте (МНИИ-1) была создана мобильная (в кузовах) полупроводниковая ЭВМ 5Э89 (Главный конструктор – Я.А. Хетагуров) [28]. Разработка завершилась в 1962 году приемными испытаниями и передачей ЭВМ в серийное производство. Ее память составляла 14 тысяч команд, и две тысячи слов оперативной памяти, быстродействие около 60 тыс. операций в секунду. На машине выполнялась обработка информации, поступающей в реальном масштабе времени от радиолокаторов кругового обзора, и автоматизированное сопровождение воздушных целей, истребителей и ракет. Для повышения надежности и производительности была предусмотрена возможность совместной работы двух ЭВМ. До 1970 года ее выпускали на Ульяновском заводе им. Володарского, а затем на Загорском электромеханическом заводе, всего было поставлено в войска около 400 комплектов. В 80-е годы машина прошла модернизацию на новой элементной базе с уменьшением габаритов и энергопотребления, с полным сохранением логики команд ЭВМ 5Э89 и всего комплекса программ РЛУ. Производство модернизированной машины прекратилось только в 1992 году.

В 1969-м году началась разработка ЭВМ 5Э26 для ЗРК С-300 (Главные конструкторы – С.А. Лебедев, B.C. Бурцев) [11]. В 1975-м году началось серийное производство этой мобильной, управляющей, многопроцессорной, высокопроизводительной ЭВМ, которая применялась в ряде оборонных систем. Она была построена по модульному принципу, с высокоэффективной системой автоматического резервирования, базирующейся на аппаратном контроле и обеспечивающей возможность восстановления процесса управления при сбоях и отказах аппаратуры. Работает в широком диапазоне климатических и механических воздействий, с развитым математическим обеспечением и системой автоматизации программирования.

Технические характеристики: производительность 1,5 млн. операций в секунду, длина слова 32 разряда, представление информации естественное, целое слово, полуслово, байт, бит, объем оперативной памяти 32–34 кбайт, объем командной памяти 64-256 кбайт. Независимый процессор ввода-вывода информации по 12 каналам связи – максимальный темп обмена свыше 1 Мбайт/с. Объем 2,5–4,5 м3, потребляемая мощность 5–7 кВт. Выпускалась в двух модификациях, различающихся объемом памяти.

Принципиальные особенности ЭВМ:

впервые в СССР создана мобильная многопроцессорная высокопроизводительная структура с модульной памятью, легко адаптируемая к различным требованиям по производительности и памяти в различных системах управления;

• машина с автоматическим резервированием на уровне модулей и обеспечивающая восстановление вычислительного процесса при сбоях и отказах аппаратуры в системах управления, работающая в реальном времени;

• мобильная машина, снабжена развитым математическим обеспечением, эффективной системой автоматизации программирования и возможностью работы с языками высокого уровня;

• энергонезависимая память команд на микробиаксах с возможностью электрической перезаписи информации внешней аппаратурой записи;

• введена эффективная система эксплуатации с двухуровневой локализацией неисправной ячейки, обеспечивающая эффективность восстановления аппаратуры среднетехническим персоналом.

В 1988-м году линию мобильных, управляющих, многопроцессорных вычислительных систем, начатую ЭВМ 5Э26, продолжила машина 40У6 (серийное производство). Главный конструктор Е.А. Кривошеев) [11]. Эта ЭВМ построена по модульному принципу, с высокой жизнеспособностью за счет дублирования некоторых модулей и резервирования, базирующейся на мощной системе аппаратного контроля и обеспечивающей возможность восстановления процесса управления при сбоях и отказах аппаратуры. ЭВМ работает в режиме жесткого реального времени, рассчитана на работу в широком диапазоне климатических и механических воздействий, имеет развитое обеспечение автоматизации программирования.

Технические характеристики. 32-разрядное слово, плавающая запятая, оперативная память 256 Кб (дублируется), командная память 512 Кб (дублируется), 15-канальный процессор ввода-вывода информации (дублируется). Процессор ввода-вывода имеет 13 специализированных каналов и 2 стандартных канала. Память команд 512 Кб, имеет внутренний контроль по кодам Хемминга, байтовый контроль передач, информация не пропадает от выключения питания, что обеспечивается переходом на аккумуляторное питание. Элементная база Маломощная серия ТТЛ-микросхем, КМОП-микросхемы памяти. Потребляемая мощность 5,5 кВт, объем 2,5–4,5 куб. м.

Программное обеспечение. Трансляторы с автокода, Фортрана, СИ, Паскаль.

Разработка средств цифровой вычислительной техники для бортового оборудования самолетов, ракет, космических аппаратов началась в СССР во второй половине 60-х годов. В это время подавляющее большинство НИИ и приборостроительных КБ минавиа-прома (ОКБ «Электроавтоматика» – ЛНПОЭА, МИЭА, ГосНИИАС, НИИП) и минрадиопрома (НИИ «Аргон» – НИЦЭВТ, ВНИИРА, НПО «Вега», МНИИ «Агат») (везде использованы современные названия) и ряд других предприятий начали разработку макетов различного рода цифровых вычислительных устройств (ЦВУ), бортового оборудования самолетов, а затем ракет и космических аппаратов.

Цифровые вычислительные средства в составе бортового оборудования самолетов появились в начале 60-х годов и за относительно короткий срок практически полностью заменили используемые ранее аналоговые вычислители, поскольку обеспечивали более высокую точность решения задач, характеризовались большей универсальностью применения и обладали широкими логическими возможностями. Эти качества бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) позволяют использовать ее практически во всех подсистемах бортового оборудования самолета, обеспечивают устойчивость БЦВМ к усложнению алгоритмов и позволяют применять более сложные, а значит, и более совершенные алгоритмов управления самолетом и его подсистемами. Они позволили осуществить информационное взаимодействие между отдельными (ранее непосредственно не взаимодействовавшими) подсистемами бортового оборудования и образовать единый комплекс бортового оборудования (КБО), что, в конечном счете, повысило эффективность выполнения полетного задания и безопасность полета.

Решением комиссии Президиума СМ СССР по военно-промышленным вопросам в 1963-м году Научно-исследовательский институт электронных математических машин (НИЭМ) был назначен головным предприятием страны по бортовым ЭВМ [11], а в 1986-м году выделилось в самостоятельное предприятие – НИИ «Аргон». За это время было разработано более 30 типов БЭВМ и вычислительных комплексов на их основе. Создание ряда «Аргон» шло в три этапа. На первом этапе (1964-й год – середина 70-х годов) были разработаны 11 моделей машин для ракетно-космических, авиационных и наземных автоматизированных систем управления. Базой для первых моделей послужил созданный к этому времени научно-технический задел по ЭВМ общего назначения.

К ЭВМ, используемым в составе систем управления летательных аппаратов, предъявлялся ряд специфических требований, которые значительно усложняли проектирование бортовых машин. К числу важнейших требований, во многом определявших выбор основных проектных решений, относились ограничения на массогабаритные характеристики и потребляемую мощность, необходимость придания повышенной надежности функционирования, устойчивости к широкому диапазону внешних воздействий (механических, климатических, радиационных), возможность обмена в реальном времени информацией с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами систем управления.