Технические характеристики УВК М4

Представление чисел с фиксированной запятой

Разрядность .................... 23 двоичных разряда

Оперативная память... 1024 23-разрядных чисел

Постоянная память .... 1024 23-разрядных чисел

Быстродействие........ 50 тыс. операций сложения

или вычитания в секунду, 5,2 тыс. операций деления в секунду

В качестве элементной базы применялись транзисторы и ди­оды, оперативная и постоянная память строилась на ферритовых сердечниках с использованием ламповых генераторов тока.

Эти УВК выпускались серийно с 1964 г. в течение 15 лет. Они не имели иностранных аналогов и создавались коллективом раз­работчиков ИНЭУМ под руководством М.А. Карцева исключи­тельно на базе собственных технических решений.

Одной из наиболее удачных разработок УВК в начале 1960-х гг. был построенный на полупроводниковых приборах УМ1-НХ, разработанный в КБ-2 электронной техники в Ленинграде под руководством Ф.Г. Староса [7]. Эти комплексы использовались, в частности, в системе автоматического контроля и регулирования Белоярской АЭС. Система управления состояла из двух УМ1-НХ, работающих в режиме горячего резерва.

Важным направлением работ в 1960-х гг. были работы по ав­томатизации мощных энергоблоков «котел-турбина-генератор». Разработанные в ИНЭУМ УВК М7 были введены в эксплуата­цию на блоке 200 МВт Щекинской ГРЭС (М7-200) в 1966 г. и на блоке 800 МВт Славянской ГРЭС (М7-800) в 1969 г. Системы уп­равления энергоблоками на базе УВК М7 выполняли функции поддержания нормальных режимов работы блока с оптимизаци­ей их по минимуму расхода топлива.

В 1965 г. ИНЭУМ возглавил работы по созданию Агрегатной системы средств вычислительной техники (АСВТ). Система была предназна­ в первую очередь для автоматизации технологических процессов и автоматизированных систем управления предприя­тиями. Хотя в эти годы первые отечественные интегральные схе­мы еще находились в стадии разработки и опытной эксплуата­ции, уже в 1970 г. в ИНЭУМ были созданы первые в стране управ­ляющие вычислительные комплексы третьего поколения. Иерар­хическая система таких комплексов на микроэлектронной базе (АСВТ-М) включала в себя модели М4000/М4030, М400 и М40, каждая из которых занимала свое место в составе интегрирован­ных производственных систем.

Необходимо особо отметить, что в архитектуре АСВТ-М обеспечивалось сопряжение и взаимодействие разных типов ЭВМ, выполняющих определенные функции на каждом уровне в иерархических системах управления. Были разработаны техниче­ские и программные средства для организации однородных и не­однородных многомашинных комплексов.

Комплексы АСВТ-М в совокупности с другими агрегатными комплексами государственной системы промышленных прибо­ров и средств автоматизации составили техническую базу систем автоматизации в энергетике, машиностроении и других отраслях промышленности.

Достаточно широкое применение, особенно в отечественной электронной промышленности, получили микроэлектронные УВК серии «Электроника», разработанные ПО (производствен­ное объединение) «Светлана».

С начала 1970-х гг. в ИНЭУМ по инициативе его руководите­ля, крупного ученого в области теории управления, вычислитель­ной техники и информатики, академика АН СССР Б.Н. Наумова создается международная система малых электронно-вычисли­тельных машин (СМ ЭВМ).

Малые ЭВМ — это эффективная техническая база для ком­плексной автоматизации и управления сложными технологичес­кими объектами (установками, цехами, предприятиями), науч­ными исследованиями, процессами обучения и обработки ин­формации в непромышленной сфере. Система малых ЭВМ как система совместимых технических и программных средств нача­ла разрабатываться с 1974 г. путем интеграции научно-техничес­кого и производственного потенциала целого ряда стран. Ком­плекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских ра­бот по СМ ЭВМ выполнялся более чем 30 институтами и предприятиями СССР, Болгарии, Венгрии, ГДР, Республики Куба, Польши, Румынии и Чехословакии.

В связи с достижениями в разработке и внедрении управляю­щих вычислительных комплексов ИНЭУМ становится головной организацией по разработке СМ ЭВМ, определяющей научно-техническую и производственную политику в данной области.

Система малых ЭВМ была создана и развивалась по модуль­ному принципу, когда каждая ЭВМ представляет собой ком­плекс, скомпонованный из отдельных модулей. Модуль пред­ставляет собой функционально и конструктивно оформленное изделие, которое является минимальной единицей комплексирования при компоновке комплексов СМ ЭВМ.

СМ ЭВМ включала в себя: широкий набор базовых моделей микро- и мини-ЭВМ; базовый ряд процессоров различной про­изводительности и устройств оперативной памяти; широкую но­менклатуру устройств внешней памяти, периферийных, отобра­жения информации, связи с объектом, телекоммуникационных, внутримашинной и межмашинной связи. СМ ЭВМ была пред­назначена для построения управляющих вычислительных ком­плексов, широко используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Одна из важных отличительных особенностей СМ ЭВМ за­ключалась в том, что система включала также промышленные контроллеры и устройства связи с объектом.

Микропроцессорные промышленные контроллеры получили развитие с 1980-х гг. Они представляют собой набор аппаратных и программных средств связи с объектом, предназначенных для построения высокоскоростных распределенных микропроцес­сорных систем, рассчитанных на управление технологическими процессами, сбор данных и регистрацию хода технологического процесса для локальных и распределенных объектов управления. Модули УСО в таких контроллерах обеспечивают ввод-вывод сигналов с широкого диапазона типов датчиков (дискретных, аналоговых, частотных и др.).

В основу создания технических и программных средств СМ ЭВМ были положены следующие актуальные и сегодня принципы:

• требуемая надежность для соответствующего класса системы (АСУТП, АСУП, САПР, АСНИ и др.);

• достаточная производительность для соответствующего класса системы;

• функциональная полнота для соответствующего класса системы;

• коммуникативность (сопряжение) с сетями ЭВМ различных конфигураций;

• полнота системной программной поддержки;

• программная и техническая преемственность вновь разрабаты­ваемых средств по отношению к ранее созданным техническим и программным средствам;

• открытость и развиваемость технических и программных средств;

• простота и эффективность диагностики работоспособности технических средств;

• оперативный и качественный сервис технических средств;

• доступность по цене.

В 1970-е и 1980-е гг. СМ ЭВМ становятся массовыми средст­вами вычислительной техники. Номенклатура основных уст­ройств СМ ЭВМ составляла свыше 1000 наименований, включая мини- и микро-ЭВМ, управляющие, информационно-вычисли­тельные и измерительные комплексы. С 1974 по 1990 г. было выпущено около 80 тыс. вычислитель­ных комплексов СМ ЭВМ. На их основе выпускались измерительно-вычислитель­ные комплексы широкого применения ИВК-1 и ИВК-2, проблемно-ориентированные ИВК-3, ИВК-4, ИВК-7, ИВК-8, для АНИ – ИВК-20 (с КАМАК) и автоматизированных рабочих мест (АРМ) широкого назначения на их основе. С начала 1980-х гг. работы по СМ ЭВМ нового поколения проводились в ИНЭУМ по двум основным архитектурным лини­ям.

Перваявключала широкую номенклатуру управляющих вы­числительных комплексов семейства СМ 1800. Первоначально модели этой линии представляли собой 8-разрядные микроЭВМ (микропроцессор КР58О), построенные по магистрально-модульному принципу с системным интерфейсом И41 (Multibus). Всего было разработано и выпускалось 14 модификаций СМ 1800. В 1986 г. был начат серийный выпуск первой 16-разрядной модели этого семейства — СМ 1810 (микропроцессор К1810). Бы­ло разработано шесть модификаций СМ 1810 общего применения и четыре модификации для работы в промышленных условиях (СМ1814).

В 1990 г. было завершено создание 32-разрядного вычисли­тельного комплекса СМ 1820 на базе микропроцессора Intel 80386. В составе этой линии СМ ЭВМ была разработана широкая номенклатура внешних устройств, устройств связи с объектом, сетевых средств, адаптеров различных интерфейсов (С2, RS-422, ИЛПС, Bitbus, ИРПР и др.)

Во всех разработках семейства СМ 1800 был принят и реали­зован принцип магистрально-модульной архитектуры, позволив­ший практически непрерывно осуществлять процесс эволюци­онного развития всех модулей семейства в направлении повыше­ния производительности и удовлетворения функциональным требованиям области применения.

Системное программное обеспечение семейства СМ 1800 включало в себя инструментальные операционные системы (ДОС 1810, БОС 1810), исполнительные операционные системы реального времени (ОС СФП, БОС1810), операционные системы общего назначения (Микрос-86, ДЕМОС, МДОС).

Вторая архитектурная линия СМ ЭВМ была представлена ря­дом совместимых моделей мини-ЭВМ разной производительно­сти. Нижние модели этой линии включали 16-разрядные малые ЭВМ СМЗ, СМ4, СМ 1300, СМ 1420. Все эти модели были постро­ены на базе системного интерфейса «Общая шина» и отличались по мощности вычислительных ресурсов (тип процессора, объем оперативной памяти и др.).

Развитием СМ 1420 являлся вычислительный комплекс СМ 1425, в котором был применен 22-разрядный системный ма­гистральный параллельный интерфейс (МПИ) и который имел более развитые архитектурные возможности.

Особое место в этой архитектурной линии занимали 32-раз­рядные мини-ЭВМ СМ 1700 с интерфейсом ОШ и СМ 1702 с ин­терфейсом МПИ. Архитектура этих машин обеспечивала под­держку виртуальной памяти, программную и аппаратную совме­стимость с 16-разрядными моделями СМ ЭВМ, а также развитую систему диагностирования.

Программное обеспечение этой линии было представлено широким набором операционных систем (ДОС, ФОБОС, ДИ-АМС, РАФОС, ДОС КП, ОС РВ, ДЕМОС, МОС ВП и др.), сете­вого программного обеспечения для создания локальных и рас­пределенных информационных систем (МИРИС, БАРС, МИС, КАРС и др.), пакетов прикладных программ различного назна­чения.

При разработке архитектуры СМ ЭВМ были предложены и развиты оригинальные принципы построения систем с разделе­нием функций. Благодаря применению этих принципов удалось реализовать на доступной в то время элементной базе двухпро­цессорные вычислительные комплексы, обеспечившие про­граммную совместимость с выпускавшимися ранее ЭВМ серии МИР (для инженерных расчетов) и ЭВМ серии М5000 (для реше­ния коммерческих приложений).

Большое место в номенклатуре СМ ЭВМ занимали контрол­леры и периферийные устройства, а также спецпроцессоры, обеспечивающие значительное повышение производительности ЭВМ для конкретного класса решаемых задач. Здесь прежде всего необходимо отметить спецпроцессор для реализации алгорит­ма быстрого преобразования Фурье, разработанный совместно с Институтом радиотехники и электроники АН СССР и использо­вавшийся для обработки радиолокационных изображений по­верхности планеты Венера.

Отдельно необходимо отметить процессор логического моде­лирования, который являлся специализированным вычислите­лем для ускоренного моделирования цифровых схем. Область применения этого спецпроцессора — системы автоматизирован­ного проектирования сверхбольших интегральных схем (СБИС). Оригинальная потоковая (конвейерная) архитектура спецпро­цессора обеспечивала ускорение моделирования по сравнению с универсальными ЭВМ в среднем в 1000 раз.

Важно подчеркнуть, что индустрия СМ ЭВМ включала разви­тую инфраструктуру технического обслуживания и обучения, ко­торая охватывала всю страну. Комплексы СМ ЭВМ явились мас­совой школой компьютерной грамотности для многих десятков тысяч специалистов, которые входили тогда в мир компьютерных технологий.

В последние годы отечественная компьютерная индустрия испытывает большие трудности. Вследствие объективных про­цессов, происходящих в экономике России в настоящее время, определяющим стало применение импортной микропроцессор­ной и компьютерной техники. Многочисленные западные фир­мы обеспечивают поставку узлов, блоков, ЭВМ, а также ком­плектующих, необходимых для создания автоматизированных информационных систем.

Вместе с тем в ряде областей хозяйственной деятельности и государственного строительства существуют объективные огра­ничения, обусловливающие необходимость применения отечест­венного оборудования. Кроме того, поскольку потребность в уп­равляющей вычислительной технике с развитием производства постоянно растет, а специфические требования потребителей весьма разнообразны, отечественные изделия могут успешно конкурировать на внутреннем рынке с зарубежными.

В этой связи следует отметить выполненные в последние го­ды разработки ИНЭУМ для целей управления, являющиеся су­щественными достижениями отечественной вычислительной техники.

1. Создана широкая номенклатура технических и програм­мных средств многофункциональных промышленных контрол­леров (ПЛК) для систем автоматизации управления в различных отраслях народного хозяйства. В состав ПЛК входят микропроцес­сорные управляющие модули, моноблоки, функционально пол­ный набор модулей связи с объектом, сетевые технические сред­ства (Bitbus, Profibus и др.) для создания распределенных систем управления, кроссовые блоки, а также базовое и инструменталь­ное программное обеспечение.

2. Разработана отечественная лицензионно чистая, UNIX-по­добная операционная система USIX, соответствующая по соста­ву и функциям рекомендациям, стандартам и соглашениям меж­дународного уровня (так называемой методологии открытых си­стем). Операционная система USIX имеет ряд архитектурных особенностей и преимуществ, делающих ее конкурентоспособ­ной на рынке UNIX-систем. Прежде всего необходимо отметить наличие в USIX поддержки режима реального времени и встро­енных средств защиты от несанкционированного доступа.

3. Выполнен ряд разработок для применения компьютерных технологий в медицине, в том числе переносной компьютерный эхоэнцефалодоплерограф, предназначенный для диагностики заболеваний головного мозга, сосудов, артерий и вен головы, верхних и нижних конечностей. Этот прибор соответствует уров­ню западных медицинских приборов данного класса. Благодаря
использованию стандартного программного обеспечения такие приборы легко интегрируются в составе автоматизированных си­стем медицинских учреждений.

4. Создан управляющий вычислительный комплекс в промы­шленном исполнении СМ1820М, архитектура и конструктивное исполнение которого обеспечивают возможность его широкого применения в различных сферах народного хозяйства, в том чис­ле в тепловой и атомной энергетике. Комплекс является развити­ем описанной выше архитектурной линии СМ 1800/1810. В со­став CM 1820M входят вычислительные блоки на базе процессора Pentium и дополнительные модули связи с объектом, подключае­мые через системный интерфейс CompactPCI (cPCI). Комплекс может поставляться в различных конфигурациях по требованиям заказчика.