Вычислительная техника в МИНЭЛЕКТРОНПРОМЕ СССР

Инициатива была поддержана руководством НЦ и МЭП с одним уточнением: статуса всесоюзной конференции это мероприятие иметь не могло по формальным причинам, назвали его «научно-технический семинар «Микропроцессоры».

Общими усилиями ДНЦ, СВЦ и НИИТТ семинар был подготовлен и при большом стечении специалистов со всей страны проведён в пионерском лагере НИИТТ «Гайдаровец» с 24 по 26 сентября 1975 г. Открыл семинар первый зам. министра В.Г. Колесников, с докладами выступили А.А. Васенков, Д.И. Юдицкий, Ю.Е. Чичерин, В.М. Гусаков, В.О. Филипенко, В.Л. Дшхунян, Ю.М. Петров, Н.М. Воробьёв, В.А. Савельичев, В.Н. Лукашев, В.Г. Сиренко, В.А. Меркулов, Л.М. Попель, Ю.Н. Борщенко, Ю.Г. Бобошко, Я.Н. Кобринский.

В своих сообщениях ряд потребителей поделились уже имевшимся первым опытом применения отечественных микропроцессоров.

Семинар прошёл весьма успешно и для многих потребителей оказался откровением: впервые они получили полную информацию об отечественных микропроцессорах, микро-ЭВМ и перспективах их развития.

Семейство микро-ЭВМ "Электроника НЦ-хх"

На основе микропроцессоров в МЭП разрабатывались и серийно производились микро-ЭВМ и микросистемы.

В качестве основных производителей мини- и микро-ЭВМ в МЭП планировались зеленоградское НПО НЦ и воронежское ПО «Электроника». В Воронеже и Зеленограде строились здания для заводов (в Зеленограде – 4-я секция на южной промзоне для завода «Логика» (ныне Технопарк «Зеленоград»), позже – завод «Квант» на северной промзоне, в Воронеже – завод «Процессор»).

В СВЦ в ходе дальнейшей отработки архитектуры "Электроника НЦ" была разработана оригинальная архитектура микро-ЭВМ, воспринявшая лучшие идеи того времени. В частности в системной магистрали были использованы дополненные технические решения шины Unibus машин фирм DEC, как наиболее удачной, уже имеющей отечественный аналог (ОШ – Общая шина) в мини-ЭВМ ПО «Электроника» (Воронеж») и ИНЭУМ Минпробора, которые повторяли модели ЭВМ ф. DEC. Уже было ясно, что ОШ будет применяться в одной из ветвей СМ ЭВМ, впоследствии ставшей единственной. «В архитектуре НЦ так же было увеличено число программно доступных регистров общего назначения (РОН), что обеспечивало возможность программирования в поле адресов РОН, без использования адресации непосредственно в ОЗУ. Это облегчало программирование и повышало эффективность системы в целом» (Н.М. Воробьёв).

Для автоматизации проектирования и отладки программного обеспечения была создана соответствующая кроссистема на ЭВМ БЭСМ-6 и ЕС ЭВМ, позволяющая быстро и на высоком уровне разрабатывать программное обеспечение микро-ЭВМ параллельно с разработкой аппаратуры. Эти и ряд других, прогрессивных для того времени технических решений, позволяли создавать на основе разработанной в СВЦ архитектуры ряды отечественных микропроцессоров, микро-ЭВМ и микросистем, не уступающих лучшим зарубежным образцам своего времени, что и было подтверждено позже изделиями НЦ-03Т, НЦ-04Т, НЦ-05Т и НЦ-31.

Микро-ЭВМ "Электроника НЦ-01"

В рамках комплексной ОКР «Микропроцессор» в СВЦ была выполнена ОКР «Микропроцессор-Ю» (ГК Д.И. Юдицкий, научный руководитель П.В. Нестеров, ответственный исполнитель Ю.Е. Чичерин). Приказом по СВЦ № 256 от 3 октября 1974 были назначены ответственные исполнители по направлениям:

• Архитектура и ПО микро-ЭВМ и вычислительных средств на их основе – Н.М. Воробьёв,

• Структура вычислительных средств на основе микропроцессоров, в т.ч. инженерной и управляющей микро-ЭВМ – А.А. Попов,

• Проектирование и комплексная отладка микро-ЭВМ – В.Н. Лукашов,

• Разработка управляющего комплекса на базе микро-ЭВМ и его специального ПО – Ю.М. Петров,

• Схемотехническая разработка БИС микропроцессора – В.Л. Дшхунян,

• Устройства ввода-вывода микро-ЭВМ и БИС сопряжения – В.А. Меркулов.

В рамках ОКР «Микропроцессор-Ю» был разработан и изготовлено 2 прототипных образца одноплатной 16-разрядной микро-ЭВМ «Электроника НЦ-01» с быстродействием 250 000 оп/с, с ОЗУ 1К байт и с двумя параллельными программируемыми портами ввода-вывода данных. НЦ-01 была первой попыткой разработки и изготовления принципиально нового тогда продукта – микро-ЭВМ. Их и сделали-то, как и предусматривалось приказом, два образца, что бы самим понять, что это такое – микро-ЭВМ. А, главное, в реальных условиях проверить работоспособность БИС микропроцессора серии 587. Вообще разработчики микропроцессорных БИС обречены на параллельную разработку ЭВМ или системы на их основе, т.к. это единственно возможный способ проверки и отладки самих БИС, подтверждения их работоспособности и разработки рекомендаций по применению, без которых потребитель не сможет сделать свою разработку, а, следовательно, не станет покупателем. Поэтому все производители БИС имеют свои варианты систем на их основе. Так же поступал и СВЦ.

НЦ-01 была встраиваемой управляющей одноплатной ЭВМ без своих органов управления – прототип современных микроконтроллеров, получивших ныне повсеместное применение.

На НЦ-01 была сделана первая попытка применения казавшейся тогда прогрессивной технологии струнного монтажа печатной платы. СВЦ уже имел хорошие результаты по изготовлению многослойных печатных плат, но тогда это была технология не для массового производства – платы получались довольно дорогими. А микро-ЭВМ рассматривались как продукция массовая, требующая надёжной, но дешёвой технологии. Поскольку двустороннего монтажа с существовавшими тогда технологическими нормами на ширину проводников и зазоров для применения БИС не хватало, пришлось искать альтернативные варианты технологии монтажа. Был применён специальный монтажный провод П-ПЛОТ диаметром 0,1 – 0,2 мм в расплавляемой самофлюсующей изоляции. Монтажные точки по прямой, «струной», соединялись этим проводом, полученная «подушка» проводов заливалась белой, эластичной после полимеризации мастикой. Опыт показал, что такой вид монтажа не достаточно технологичен и ремонтонепригоден.

Микро-ЭВМ "Электроника НЦ-02"

На НЦ-01 была доказана теорема существования микропроцессорного комплекта и получен первый опыт разработки изделий на основе БИС. Следующим шагом была задача разработки и выпуска экспериментальной партии управляющей микро-ЭВМ «Электроника НЦ-02» для их применения в реальных условиях. Заданием на её разработку, производство и проведение испытаний был приказ НЦ № 730 от 10.10 1975 г. Главным конструктором был назначен Д.И. Юдицкий, зам. ГК В.А. Меркулов.

Это была трехмагистральная, асинхронная, с раздельными магистралями ОЗУ и внешних устройств, двухплатная 16-разрядная ЭВМ в компактном корпусе с подвижным пультом управления, который легко устанавливался в удобное пользователю положение. В качестве платы процессора была использована НЦ-01, переработанная по результатам испытаний первых двух образцов. На второй плате размещалась полупроводниковая память.

На НЦ-02 был опробован второй вариант технологии струнного монтажа печатной платы. От предыдущего он отличался потенциальной лёгкостью автоматизации. Суть его в следующем: печатная плата с лужёными отверстиями и печатными проводниками питания и «земли» кладётся на лист резины, полая игла, через канал которой проходит провод ПФТЛК в расплавляемой флюсующей изоляции, последовательно обходит требующие соединения отверстия платы, протыкая затем резину. При выходе иглы из отверстия резина зажимает петлю провода. По окончании прошивки платы петли провода, выступающие с нижней стороны резины, обрезаются, резина снимается, плата паяется на волне припоя. В принципе технология, по тем временам, не плохая, особенно для мелкосерийного производства. Но для её отработки требовалось решение многих технических проблем, разработки оборудования и программного обеспечения. Поскольку требовалась технология массового производства, было признано более целесообразным, с целью снижения стоимости плат, развивать технологию многослойного печатного монтажа, в которой у СВЦ уже были хорошие результаты.

В 1976 г Логикой было изготовлено 5 НЦ-02, а в 1977 г. Ангстремом ещё 35. Все они были применены: в зеленоградском НИИ точного машиностроения для управления входным контролем ИЭТ и роботами; в НИИ ТОП (Горький) для управления автоматами разварки микросхем.

Микропериферия

Появление микро-ЭВМ ещё более обострило проблему периферийных устройств, с которой СВЦ столкнулся уже в обеспечении мини-ЭВМ НЦ-1. Фактически в стране периферийных устройств, соответствующих микро-ЭВМ по габаритам, массе и стоимости не было даже в задумках. Программы и данные для НЦ-01 и НЦ-02 готовились на кроссредствах на больших ЭВМ и выдавались ими в виде перфоленты или перфокарты. Но ввести эту информацию в микро-ЭВМ было нечем. Не ставить же рядом с одно- или двухплатной микро шкаф перфокарточного или большой блок перфоленточного устройства, хотя сначала приходилось. Пришлось придумывать упрощённые варианты, и они были разработаны и изготовлены. Из устройства выбросили все, кроме фотосчитывателей перфорационных отверстий с простейшим интерфейсом для подключения к ЭВМ и канала для ручного протягивания перфоленты или перфокарты. Этим и пользовались. Так была решена проблема ввода. Но ведь необходимо было и выводить информацию на печать, для документирования результатов. Единственное, что тогда было относительно доступно, это электрическая пишущая машинка «Консул-260» чешского производства, применённая в СУПВВ для НЦ-1. Но и она не удовлетворяла многим требованиям. Поэтому в СВЦ ещё в 1973 г. в рамках темы «Ювелир» (ГК В.С. Бутузов) была начата разработка струйного принтера. Это сейчас они являются одним из основных типов принтеров, наряду с лазерными, и основными среди цветных. А тогда и матричных (с ударными иголками) практически не было, причём не только у нас, но и за рубежом они ещё были редкостью. Хотя разработки и матричных, и лазерных, и струйных принтеров уже шли во многих странах полным ходом. И разработка в СВЦ струйного принтера по техническому уровню не уступала зарубежным.

Архитектура семейства микро-ЭВМ "Электроника НЦ-0хх"

Микро-ЭВМ НЦ-01 и НЦ-02 фактически были лабораторией для отработки архитектуры, конструкции, технологии проектирования и изготовления микро-ЭВМ, в то время изделий принципиально нового вида.

Накопленный опыт и изучение зарубежных и отечественных новинок позволили завершить совершенствование архитектуры НЦ семейства базовых программно- и аппаратно-совместимых микро-ЭВМ «Электроника НЦ». Она включила все лучшее, что на тот момент в мире было известно, гармонично сочетая заимствованные и собственные идеи. Архитектура изначально была ориентирована на создание ряда программно-совместимых (снизу – вверх) моделей с возрастающей вычислительной мощностью. Системы команд младших моделей были подмножествами систем команд старших, была заложена возможность дальнейшего развития системы команд. Были сформулированы требования к трём первым моделям ЭВМ семейства "Электроника НЦ-0хх": НЦ-03, НЦ-04 и НЦ-05. В разработке архитектуры активное участие принимали: Д.И. Юдицкий, Н.М. Воробьёв, М.Д. Корнев, А.А. Попов, Н.А. Смирнов, М.М. Хохлов, В.А. Савельичев, С.Г. Догаев, Ю.М. Сокол, П.Н. Казанцев, Ж. Мамаев, Н.С. Буслаева и др. ЭВМ строились по модульному принципу на основе магистрали НЦ. Базовый блок типоразмера 5U Евромеханики содержал блок питания и 18 мест для одноплатных модулей. ПО НЦ-03 (базовое для всего ряда) включало: перфоленточную и дисковую ОС, библиотеку стандартных программ, кроссиситему программирования на БЭСМ-6 и ЕС ЭВМ, Ассемблер, систему отладки, систему контроля, редактор текста и др. Впоследствии описание системы команд НЦ было оформлено в виде стандарта предприятия СТП ЩИ7.1.2-78 «Система микропроцессорных средств вычислительной техники. Программное обеспечение. Система команд семейства микро-ЭВМ «Электроника НЦ»».