Вычислительная техника в МИНЭЛЕКТРОНПРОМЕ СССР

Перевод письма фирмы "ДЭК"

Г-ну Щербине

Президенту В/0"Электроноргтехника" 121200, г. Москва, Г-2ОО,

Смоленская пл.,32/34

Уважаемый господин Щербина!

Нами изучены рекламные материалы на УВК СМ-3, СМ-4, "Электороника-60", "Электроника 100-25", распространяемые в Финляндии.

В частности, из данных материалов, мы поняли, что Ваши компьютеры совместимы по интерфейсу и математическому обеспечение с различными моделями производства "Диджитал Эквипмент Корп.", семейства ПДП-11 Этим письмом считаем необходимым информировать Вас, что компьютеры семейства ПДП-11 защищены патентами, которые действуют во многих странах мира, включая несколько европейских стран.

Все патенты находятся под нашей защитой и лицензии на пользование патентами не передаются другим организациям. Мы не видим возможности, используя которую Вы могли бы избежать нарушения патента при продаже Ваших компьютеров, совместимых по интерфейсу и математическому обеспечению с ПДП-1I, В дополнение к юридическим аспектам данного вопроса мы должны заявить, что "ДЭК" рассматривает копирование продукции других организаций несовместимым с международной коммерческой этикой.

В виду вышеизложенного, мы категорически возражаем против распространения Ваших компьютеров СМ-3, СМ-4, "Электроника-60", "Электроника 100-25". Мы уверены, что Вы сможете оценить объем технологии, использованной при производстве ПДП-1I, и то, что на разработку этой технологии мы затратили значительные средства. Мы уверены, что Вы правильно поймёте нашу позицию в данном вопросе и откажитесь от распространения этих компьютеров.

С уважением, "Диджитал Эквипмент Корпорейшн", Томас С. Сикман

Копия: "Элорг-Дата"

Автору не известно, ответил ли ЭЛОРГ ф. DEC, но в стране это письмо никаких последствий, кроме разговоров в «курилках», не имело.

Но вернёмся к микропроцессорам и микро-ЭВМ.

Разработчики микропроцессоров в НИИ Точных технологий (НИИТТ), переведённые в 1976 г. из ликвидированного СВЦ, не умели и не хотели заниматься прямым копированием зарубежных интегральных схем (ИС) и микро-ЭВМ, как это делали в воронежском ПО «Электроника». Но и развивать свою архитектуру типа НЦ им запретили. В этой ситуации им пришлось делать функциональные аналоги, программно совместимые с ЭВМ фирмы Digital Equipment Corporation (DEC), США. Нарушая, естественно, их патентное право.

16-разрадные PDP-11-совместимые микропроцессоры

Как мы уже говорили, в 1980 г. в НИИТТ на основе n-МОП технологии была разработана однокристальная ЭВМ К1801ВЕ1 (ОЭВМ) с архитектурой типа НЦ, программно совместимая с уже промышленно выпускаемой микро-ЭВМ "Электроника НЦ-03Т" В 1981 г. на её основе сделали однокристальный процессор – К1801ВМ1.

Создавая архитектуру НЦ, окончательная итерация которой была реализована в микро-ЭВМ НЦ-03, -04, -05 и НЦ-80Т (К1801ВЕ1), разработчики изучали многие зарубежные и отечественные мини- и микро-ЭВМ, в т.ч. PDP-11/03, -11/30, -11/34, -11/40, -11/70 и заимствовали из них много ценных идей и решений. Поэтому между архитектурами ЭВМ PDP-11 и НЦ было много общего, но архитектура НЦ появилась на свет на 7 лет позже PDP и впитала в себя многие из достижений этого семилетия, т.е. была более прогрессивна. Естественно, что архитектура DEC тоже последовательно совершенствовалась от модели к модели, но требования программной и аппаратной совместимости моделей накладывали на это совершенствование весьма жёсткие ограничивающие рамки. Архитектура НЦ на тот период была свободна от таких рамок, т.к. она изначально разрабатывалась для ряда ЭВМ с различной вычислительной мощностью и этот ряд ещё только создавался.

Микропроцессоры типа ВМ1

С целью расширения области применения микропроцессора К1801ВМ1 была заложена возможность реализации в нём системы команд (СК) либо НЦ, либо PDP.

Первая партия микропроцессора К1801ВМ1 была выпущена с СК НЦ (190 команд), вскоре запрещённой. Далее ВМ1 выпускался только с СК (64 команды), полностью соответствующей СК микро-ЭВМ LSI-11 и "Электроника 60".

Для демонстрации потерь в техническом уровне при переводе МП1 на СК DEC приведём два очевидных сравнения: СК – было 190, стало 64; адресное пространство – было 128 КБайт, стало 64 КБайт. Комментарии излишни.

Подчеркнём, что БИС К1801ВМ1, как и последовавшие за ним К1801ВМ2 и К1801ВМ3/ВМ4, вопреки распространённому мнению, не были ни прямыми, ни косвенными аналогами БИС микропроцессоров ф. DEC. Все они были однокристальными (у DEC – многокристальные) и имели встроенную системную магистраль МПИ (отличающуюся от Q-bus и Q-bus-22 ф. DEC и ПО «Электроника» мультипроцессорностью – до 4-х процессоров). Микропроцессоры (МП) имели совершенно другие структурные и схемотехнические решения. В чем-то сначала получались несоответствия, позже устранённые. Конструктивно, для разных условий эксплуатации микропроцессоры и периферийные БИС для них выполнялись в различных корпусах с соответствующей вариацией в обозначениях БИС.

Микропроцессоры типа ВМ2

В 1982 г. в НИИТТ был разработан второй DEC-совместимый 16-разрядный микропроцессор К1801ВМ2, Главный конструктор (ГК) – В.Дшхунян, разработчики В.Науменков, А.Рыжов, И.Бурмистров, Г.Куров и др. От ВМ1 он отличался расширенной СК (72 команды), пополненной командами умножения, деление и арифметики с плавающей запятой. СК ВМ2 была полностью совместима с СК микро-ЭВМ LSI-11/2 и "Электроника 60М". Для повышения быстродействия в ВМ2 был реализован отсутствующий в аналогах конвейер, обрабатывающий одновременно три последовательные команды. Позже был разработаны КМОП варианты микропроцессора – 1806ВМ2, Н1806ВМ2 1836ВМ2 и Н1836МВ2 для различных видов монтажа и условий эксплуатации, а так же специальный вариант для карманной ПЭВМ «Электроника МК-85» – КА1013ВМ1.

Микропроцессоры типа ВМ3 и ВМ4

В июне 1983 г. в НИИТТ разработан третий МП, совместимый с ЭВМ типа PDP-11 фирмы DEC – БИС К1801ВМ3. ГК В.Дшхунян, разработчики П.Машевич, С.Коваленко, В.Горский, Р.И.Волков, Ю.Фортинский и др.

Главное его отличие от ВМ1 и ВМ2 – наличие диспетчера памяти с физическим адресом в 22 бит и адресным пространством до 4М байт. Было применено ряд новых структурных и схемотехнических решений для повышения производительности процессора. Это введение быстрой магистрали ОЗУ, узла для предварительного разбора команд, распараллеливания процесса выполнения команд (конвейер), порт для арифметического сопроцессора с плавающей запятой (позже созданного – К1801ВМ4) и многое другое. ВМ3 обрабатывал 8-, 16- и 32-разрядные данные, с производительностью 1,5 млн. оп/с. МП имел 8 РОН и 4 линии запросов на прерывания.

Базовая СК (75 команд) включала все команды МП ВМ1 и ВМ2. Кроме того реализованы команды расширенной 32-разрядной арифметики. С сопроцессором К1801ВМ4 выполняются команды 32-разрядной арифметики с плавающей запятой. Расширены возможности модификаций команд, общее число доступных пользователю команд превысило 400.

Была разработана также сборка процессора ВМ3 и сопроцессора ВМ4 в виде такого же корпуса типа ДИП.

Комплект однокристальных модулей

МП серий 1801/1806 стали ядром огромного комплекта однокристальных функциональных модулей со встроенной системной магистралью МПИ. Массово производились БИС однокристальных ОЗУ 1К;16 бит (К1809РУ1), ПЗУ 4К;16 (К1801РЕ1 и К1809РЕ1), УФРПЗУ 4К;16 (К573РФ3). В НИИТТ, НИИ НЦ, Светлане и многими другими предприятиями в виде полузаказных БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК) 1801ВП1 (n-MOП), 1806ХМ1, 1515ХМ1, 1537ХМ1 и 1537ХМ2 (КМОП) было разработано огромное количество унифицированных и специальных периферийных функциональных модулей. Эти БИС в различных исполнениях производились Ангстремом (n-МОП и КМОП), Светланой (n-МОП, серия К1809) и даже в Венгрии. Номенклатура таких модулей превышала 500 типов. Функциональная полнота модулей и встроенный МПИ предельно упрощали построение различных систем, обеспечивали их высокие характеристики. В результате микропроцессорный комплект 1801/1806/1836 был наиболее популярным и массовым в стране.

32-разрядные VAX-11-совместимые микропроцессоры

16-разрядные микропроцессоры серий 1801/1806 нашли широчайшее применение. Они работали в персональных компьютерах, управляли разнообразными станками, применялись в системах связи, в управлении технологическими процессами, в различных видах вооружения и военной техники, летали в самолётах и космических аппаратах, плавали в кораблях и подводных лодках и имели массу других применений. Но было немало применений, где их вычислительных ресурсов не хватало. Требовались такие же массовые 32-разрядные микропроцессоры.

В 1985 г. НИИТТ приступил к разработке 32-разрядного микропроцессорного комплекта, архитектурно совместимого с ЭВМ VAX-11/750 ф. DEC, США. ГК – В.Дшхунян, зам. ГК – И.Бурмистров и В.Науменков. Разработчики: Е.Максимов, Г.Полушкин, С.Шишарин, С.Хромов, С.Любимов, В.Прокопов, А.Рыжов, А. Румянцев и др.

В начале 1988 г. были освоены в производстве БИС: центрального процессора КЛ1839ВМ1, контроллера динамической памяти КЛ1839ВТ1 и адаптера магистралей КЛ1839ВВ1. В 1990-91 гг. начаты поставки БИС арифметического сопроцессора Л1839ВМ2, контроллера статической памяти Л1839ВТ2, ПЗУ микропрограмм Н1839РЕ1 и мажоритарный (2 из 3) элемент Н1839ВЖ1. Обмен между процессором, сопроцессором и памятью осуществляется по внутренней 32-разрядной магистрали, а связь с периферией - через МПИ, подключаемый к внутренней магистрали через адаптер КЛ1839ВВ1. Комплект 1839 был существенно мощнее ЭВМ “micro-VAX-I” и несколько превосходил “micro-VAX-II” – упрощённых вариантов ЭВМ VAX-11/750, выпущенных примерно в то же время ф. DEC. Он позволяет строить ЭВМ, программно совместимые с ЭВМ “VAX-11/750”, “micro-VAX-I” и “micro-VAX-II” ф. DEC, «Электроника 82» воронежского ПО «Электроника», а также СМ1700 и СМ1702 из семейства СМ ЭВМ. ЭВМ обрабатывают 7 типов 8, 16, 32 и 64-разрядных данных с фиксированной и плавающей запятой, имеет 14 методов адресации, 32 уровня прерываний, 16 системных и 16 общего назначения регистров. Адресуемая физическая память 16М байт, виртуальная – 4Г байт. Наличие 8-канального мажоритарного элемента обеспечивает возможность построения высоконадёжных троированных ЭВМ и систем. БИС серии 1839 в 2003 г. переработаны на новые топологические нормы и востребованы потребителем до сих пор.

PDP-11-совместимые 16-разрядные ЭВМ

Одноплатные ЭВМ и модули

К началу 80-х г. магистраль МПИ получила довольно широкое распространение в Минэлектронпроме. Первыми в чистом Q-BUS начало работать ОКБ при заводе "Процессор" воронежского ПО «Электроника». Однако принять конструкцию оригинала воронежцы не могли, т.к. она была выполнена в дюймовых размерах. Пришлось делать её метрический аналог, получивший народное название "корзинка". Его основу составляли одинарная и двойная платы размером 135;240 и 280;240 мм, а так же объединяющий их конструктив (4 ряда по две одинарных или одной двойной плате в каждом, использовался счетверённый блок разъёмов). После DEC-переворота на этот же конструктив перешёл НИИТТ. Приняли на вооружение МПИ и в ЛКТБ "Светлана". За удалённостью и, не будучи обласканные руководством Минэлектронпрома, они без лишнего шума спустили на тормозах запрет на оригинальные архитектуры микро-ЭВМ и продолжали развивать свою архитектуру С5, но сочли целесообразным в своём семействе С5-21М воспользоваться получившей широкое распространение магистралью МПИ. Их плата, соответствующая размеру 7U Евромеханики (277,75;220 мм), была близка воронежской и легко с ней компоновалась в специально разработанном конструктиве, так же подобном воронежской корзинке. Таким образом, начиная с 1977 г., когда была разработана микро-ЭВМ "Электроника 60" ("60" – от "60 лет Великой октябрьской революции") интенсивно развивалось семейство одноплатных модулей с магистралью МПИ, номенклатура которых достигла многих десятков.