Вычислительная техника в МИНЭЛЕКТРОНПРОМЕ СССР

Процессора, удовлетворяющего всем предъявленным требованиям, в «детском конструкторе» НЦ-1/ЦКС не было. Поэтому был разработан новый процессор (ГК И.П. Селезнев), который использовался в КВС и в качестве процессора обработки, и в качестве процессора связи. Настройка на определённую функцию производилась установкой в его модуль НМК-1 индукционных карт с соответствующими микропрограммами.

Для запоминающей подсистемы был разработан специальный процессор мультиплексор (ГК В.Л. Глухман), управляющий обменом информации (каждый с каждым) между модулями ОЗУ-1 и внешними ЗУ на магнитных дисках, барабанах и лентах типа ЕС ЭВМ.

Обмен информацией между модулями осуществляется через сложную систему коммутации, включающую коммутационные модули и магистрали: ввода-вывода, запоминающей подсистемы, управления питанием и прямой сигнализации. Новыми для того времени элементами были магистраль управления питанием (программное включение, выключение и диагностика блоков питания) и средства прямой сигнализации (сигнализация о неисправностях, возникающих в модулях КВС).

Программная система

Для КВС «Связь-1» было разработана модульная реконфигурируемая программная система, состоящая из базовой операционной системы и системы программирования.

В базовую операционную систему входят пакет управляющих программ, модуль диагностики и модуль восстановления вычислительного процесса.

Система программирования включает язык ассемблера, транслятор с него и систему автоматизированной отладки программ.

При разработке базового программного обеспечения использовался принцип его модульности, позволяющий осуществлять реконфигурацию системы при минимальных переработках базовых модулей.

Конструкция КВС

Немало проблем возникло и в связи с особыми требованиями заказчика к конструктивному исполнению КВС. В телефонии повсеместно применялись специализированные стойки, так называемые «стативы», пришедшие из времён, когда основным коммутирующим элементом были шаговые искатели. Это были довольно лёгкие стойки высотой 2,6 м, предназначавшиеся для размещения в капитальных зданиях. А для КВС «Связь-1» требовалось обеспечение повышенной механической прочности, обеспечивающей их целостность в случае землетрясения. Телефонные стандартные стативы этим требованиям не удовлетворяли. Пришлось разрабатывать новые стативы повышенной прочности и подтверждать их устойчивость испытаниями с массогабаритными эквивалентами электронных блоков.

Конфигурации КВС

КВС может иметь широкий спектр конфигураций. Требования к каждой из них определяются спецификой её конкретного применения.

КВС минимальной конфигурации содержит один процессор и один модуль памяти с соответствующими периферийными устройствами.

КВС максимальной конфигурации содержит 16 процессоров, 16 модулей памяти общей ёмкостью 1М байт, 28 модулей коммутации и 58 различных внешних устройств.

Центральная восьмиконечная звезда из коммутационных модулей КМ-1 образует коммутатор 1, обеспечивающий возможность обращения любого процессора к любому другому процессору и к любому модулю оперативной памяти (ОЗУ). Причём вариантов путей такого обращения всегда несколько, что позволяет обойти любой, вышедший из строя модуль. К каждому модулю коммутатора КМ-1 подключено по два процессора и модуля ОЗУ. Все модули ОЗУ объединены дублированной магистралью, что является ещё одним путём межмодульного общения. Процессоров в системе три типа: шесть процессоров обработки данных, шесть процессоров связи и четыре процессора-мультиплексора. Каждый процессор имеет прямой доступ в память одного модуля ОЗУ ёмкостью 64К байт, к остальным модулям, общей ёмкостью 1М байт, процессор имеет доступ через модули коммутации. Модули ОЗУ имеют прямые связи с тремя коммутаторами. Коммутатор 2 обеспечивает наиболее короткую связь процессоров-мультиплексоров с внешними ЗУ на магнитных барабанах, дисках и лентах, в качестве которых применялись стандартные устройства ЕС ЭВМ.

В соответствии с требованиями достоверности передачи данных КВС программным способом может быть настроен как одноканальная 16-процессорная система или как дублированная 2;8-процессорная система. Во втором случае оба канала одновременно обрабатывают одни и те же данные, результаты сравниваются. В случае несовпадения автоматически производится последовательная проверка обоих каналов. Если оба исправны, производится перезапрос данных, если есть неисправность – она устраняется.

Разработка КВС «Связь-1» проводилась большим коллективом специалистов. Главным конструктором был Д.И. Юдицкий, научным руководителем П.В. Нестеров, Зам. гл. конструктора А.А. Попов. Активное участие принимали: М.Д. Корнев, Н.А. Смирнов, Н.М. Воробьёв, В.Р. Горовой, П.П. Силантьев, В.А. Савельичев, А.И. Коекин, А.Ф. Григорович, В.С. Бутузов, В.Л. Глухман, В.А. Меркулов, Б.А. Михайлов, А.М. Михайлов, Е.М. Зверев, В.С. Мищенко, П.Н. Казанцев, И.И. Евдокимов, М.И. Кушнир, И.П. Селезнев, В.И. Бриккер, В.С. Петровский, В.С. Травницкий и др.

КВС и его программное обеспечение были разработаны, проект принят заказчиком, конструкторская и программная документация во второй половине 1976 г. переданы, как и предусматривалось договором, Красной заре для серийного производства.

В это время в Зеленограде произошла уже упомянутая нами реорганизация, НИИТТ (правопреемник СВЦ) от продолжения работ отказался. Дальнейшую работу над КВС «Связь-1» Красной заре пришлось осуществлять самостоятельно. В НПО «Красная заря» было освоено серийное производство КВС, но уже с наименованием «Связь-М». Он выпускался в течение многих лет и был базовым КВС для различных систем связи, разрабатываемых и выпускаемых в те годы НПО «Красная заря».

Итак, в ходе создания мини-ЭВМ "Электроника НЦ-1", периферийных устройств для неё, ЦКС "Юрюзань", КВС "Связь-1" и ещё нескольких более мелких систем была отработана магистрально-модульная микропрограммируемая архитектура "Электроника НЦ" вычислительных средств класса "мини". При её создании разработчики проанализировали все новейшие тогда зарубежные и отечественные мини-ЭВМ и системы, заимствовали из них прогрессивные идеи, дополнили своими и гармонично увязали в рамках единой архитектуры. Но это был первый этап её создания. К этому моменту технология микроэлектроники подошла к уровню, позволяющему создавать в одном кристалле сложные функционально законченные устройства, наступала эпоха микропроцессоров. А с ними и второй этап развития архитектуры "Электроника НЦ", учитывающий специфику микропроцессоров.

МИКРОПРОЦЕССОРЫ

В первой половине 1970-х годов технология микроэлектроники достигла уровня БИС – больших интегральных схем, обеспечивающих возможность построения сложного функционального устройства в одном кристалле. Первой эту возможность реализовала ф. Intel, выпустившая в 1971 г. 4-разрядный микропроцессор для простейших 4-разрядных микроконтроллеров. В СССР пионерами микропроцессорной техники были Д.И. Юдицкий и М.П. Гальперин (ленинградское ЛКТБ "Светлана"). Но они, имеющие в отличие от ф. Intel богатый опыт создания ЭВМ, пошли иным, более естественным для них путём. Они поставили перед собой задачу создания комплектов микропроцессорных БИС для разработки на их основе микро-ЭВМ. И прекрасно с этой задачей справились.

Более благоприятной ситуация была в Светлане, поскольку там были сосредоточены и микроэлектронные технологии, и разработчики мини-ЭВМ, и уже имелся опыт создания p-МОП БИС для микрокалькуляторов. И все нужные специалисты были сконцентрированы в отделении М.П. Гальперина.

СВЦ был большой докой в компьютерах и имел практический опыт схемотехнической разработки ИС (совместно с Павлово-Посадским заводом "Экситон" и заводом Микрон), но не располагал технологией БИС. Зато рядом были лидеры в этом направлении – НИИТТ и НИИМЭ с заводами "Ангстрем" и "Микрон".

Поиск

Проработку подходов к построению микропроцессора директор СВЦ Д.И. Юдицкий в 1973 г. поручил молодёжной лаборатории 331 В.Л. Дшхуняна. Выбор был не случаен. Основанием для этого выбора были результаты работы лаборатории по созданию гибридных микросхем серий "Конус" и "Круг". А также её активная работа в настройке сложных функциональных ячеей ЭВМ «Электроника НЦ-1». Но, выбрав молодых, Давлет Исламович организовал постоянную шефскую помощь им старших, более опытных товарищей.

Лаборатория была переселена в отдельное помещение и освобождена от других работ. Служба информации все свои силы направила на первоочередное обеспечение группы В.Л. Дшхуняна всеми доступными материалами по микропроцессорной и смежной тематике, а их тогда было ещё очень мало.

В основу разработки была положена идея создания асинхронных микропроцессорных секций, из которых, как из кубиков, должны были потом строиться различные виды вычислительной техники. Т.е. микроэлектронная реализация "детского конструктора" Юдицкого на новом технологическом уровне.

Когда пути построения микропроцессоров стали проясняться, была открыта специальная поисковая НИР «Юз-1», научным руководителем которой Давлет Исламович назначил В.Л. Дшхуняна. Активными исполнителями НИР были специалисты лаб. 321: В.В. Теленков, П.Р. Машевич, Ю.И. Борщенко, В.Р. Науменков, И.А. Бурмистров, С.С. Коваленко и программисты лаб. 221: Я.Н. Кобринский (нач. лаборатории), А.Р. Тизенберг, П.А. Кемарский и Ю.Г. Бобошко и др.

Приступая к работе, молодой коллектив В.Л. Дшхуняна не представлял себе, как многих тонкостей в устройстве и работе ЭВМ, так и конечного результата. Впрочем, чёткого результата не представлял никто: нужно было сформулировать и цель проекта, и пути её достижения. Многое им предстояло изучить самостоятельно, много они узнали от старших товарищей. Регулярно с ними встречался Д.И. Юдицкий, они рассказывали ему о сделанном после предыдущей встречи, он вникал во все тонкости проблем, подсказывал пути их решения. Как вспоминает П.Р. Машевич: «Часто Давлет Исламович задавал неожиданные для нас, молодых инженеров вопросы, особенно по системным функциям процессора, вскрывающие новые проблемы, о которых мы иногда и не догадывались». Кроме того, проблемы создания микропроцессоров регулярно обсуждались на заседаниях НТС, в которых участвовали все ведущие специалисты предприятия. Эти обсуждения, проходившие в духе сотрудничества, так же оказывали большую помощь разработчикам. Так планомерно, но необычайно быстро, молодые инженеры становились лучшими в стране специалистами в области создания микропроцессоров. Большой вклад в становление этого коллектива внесли зам. директора СВЦ по науке П.В. Нестеров и начальник отделения Ю.Е. Чичерин.

В результате напряжённой работы было подтверждено главное решение: на основе анализа и изучения архитектур зарубежных микропроцессоров и лучших современных мини-ЭВМ разрабатывать универсальный комплект микропроцессорных БИС со своей оригинальной архитектурой открытого типа, т.е. позволяющей строить на нем различные ЭВМ. Повторять зарубежные образцы было признано не целесообразным.