Компьютеризация корабельных радиоэлектронных систем

Компьютеризация корабельных радиоэлектронных систем

Опыт показывает, что успех любой ответственной работы зависит от качества личности человека, способного возглавить и обеспечить ее выполнение. Но такие люди встречаются довольно редко.

Человек, о котором пойдет речь, — один из них. За 16 лет плодотворной творческой жизни в Киеве он сделал то, что другой не сумел бы осуществить за несколько десятилетий.

Ивану Васильевичу Кудрявцеву в киевский период своей деятельности (1958—1975) удалось создать мощный Научно-исследовательский институт радиоэлектроники — КНИИРЭ, обеспечивший разработку, проектирование и изготовление целого ряда важнейших радиоэлектронных систем с применением ЭВМ для Военно-морского надводного и подводного флота СССР.

По его инициативе институт, первым в Советском Союзе перешел к созданию компьютеризированных корабельных радиоэлектронных комплексов, где использовались разработанные по настоянию И.В. Кудрявцева микроэлектронная база и специализированные корабельные ЭВМ — первые в Украине и СССР. Комплексы включали в себя все необходимые технические и программные средства для решения основных задач на флоте: получение информации об окружающей обстановке, управление оружием, в том числе ракетным, навигация и др.

Комплексы в полном составе отлаживались в Киеве и в готовом виде поставлялись флоту. Для этого были созданы уникальные стенды, имитирующие корабельную обстановку. Позже такой подход, связанный с появлением вычислительной техники и ее возможностями, будет назван системным.

В 1975 г. Ивана Васильевича Кудрявцева не стало. Секретность работ того времени сделала его имя практически неизвестным даже в Украине, хотя на Западе этого человека знали и очень интересовались его деятельностью. "Умер крупный организатор военной промышленности СССР", - оповестило мир информационное агентство Би-Би-Си.

Необходимость применения ЭВМ для разрабатываемых систем Ивана Васильевича почувствовал сразу. И стал искать выход. Вначале отправил в Вычислительный центр НАН Украины, созданный в 1957 г. в Киеве, группу молодых специалистов, — выпускников Киевского политехнического института. Узнав, что Министерство авиационной промышленности создало самолетную ЭВМ "Пламя", добился разрешения на применение ее в одной из разрабатываемых систем. Это явилось вторым важным условием успеха.

В 1967 г. творческий коллектив, где он был главным конструктором, завершил работы по первой системе ("Успех"). Основные участники разработки (И.В. Кудрявцев, В.П. Алексеев, Б.М. Хаскин, И.Г. Кобылянский, В.Ю. Лапий) получили Государственную премию СССР. Вдохновленный успехом, Иван Васильевич поставил задачу создания ЭВМ для систем Военно-морского флота СССР.

Создание семейства компьютеров "Карат"

Семейство специализированных ЭВМ "Карат", которые использовались в системах, разработанных под руководством И.В. Кудрявцева было создано в лаборатории Вилена Николаевича Плотникова (1930 - 2000). Инженерный талант и научное предвидение этого человека позволили КНИИРЭ стать пионером в самых новых на то время направлениях развития вычислительной техники и микроэлектроники.

... "Караты" до сих пор плавают во многих морях и океанах.

В то время, когда вычислительную технику взяла в плен гигантомания и возникли суперЭВМ с чрезвычайно сложными системами команд, В.Н. Плотников отстоял упрощенную архитектуру и структуру команд. Через 10 - 15 лет западные фирмы назовут такое решение RISC-архитектурой.

Высокая надежность "Каратов" — 2000 часов наработки на отказ — на порядок превышала "привычную" для того времени цифру.

Минимизация схемных решений и системы команд, выбор структуры и унификация позволили разработать ряд модификаций под различные по составу и объему решаемых задач системы, без заметной избыточности аппаратурных затрат.

Эксплуатационные показатели — высокая надежность и ориентация на требования систем военного назначения — обеспечили минимальные затраты на их обслуживание, а агрегатный метод ремонта позволил снизить уровень квалификации обслуживающего персонала без ущерба для надежности. Выделение ядра вычислителя и аппаратуры обмена способствовали простоте использования ЭВМ практически во всех основных системах, в том числе и в режимах многомашинной обработки информации.

Более 20 лет "Караты" обеспечивали потребности института в средствах ВТ. Они использовались в различных системах обработки информации, управления и контроля, размещаемых на надводных и подводных судах Военно-морского флота. Были разработаны три модификации "Карата", различные по емкости памяти и массо-габаритным характеристикам. Все модификации машины имели одинаковую систему команд, быстродействие, разрядность, внешние связи и были построены на однотипных взаимозаменяемых блоках. Машина выполнялась как конструктивно законченное изделие, предназначенное для самостоятельной поставки. Эксплуатация ее осуществлялась только в составе системы после установки в приборный шкаф с необходимым комплектом узлов сопряжения с остальными приборами и размещения в постоянной памяти (путем прошивки) рабочих программ.

Серийно ЭВМ "Карат" изготовляли на Киевском заводе "Буревестник".

Создание малогабаритной и надежной вычислительной машины, имеющей достаточно высокие функциональные параметры, коренным образом изменило ситуацию в морском приборостроении. Отныне разработчики любой системы могли использовать для решения задач программный метод, установив в систему одну или несколько машин. Никаких проблем с получением образцов ЭВМ, с программированием задач и с "прошивкой" узлов постоянной памяти по своим программам у потребителей не было. Отказы машины стали большой редкостью. Например, в навигационных системах образцы ЭВМ работали на объектах по 20 тыс. часов без единого отказа, что в несколько раз превышало требования к их надежности.

Машину использовали в 60 системах и комплексах (больше всего в Минсудпроме).

В простых системах могла применяться ЭВМ в минимальной модификации, а на самых крупных современных судах с несколькими системами на борту можно было встретить 15 и больше ЭВМ типа "Карат" в максимальном варианте.

Руководство КНИИРЭ стремилось внедрить машину в системы гражданского назначения. По заказу Морфлота институт разработал систему "Бриз" для автоматизации судовождения крупнотоннажных судов (танкеров "Кубань", "Победа" и др.). Система "Бриз-1609-УДС" была установлена в Ильичевском морском порту для управления движением судов, предотвращения столкновений и радиолокационного контроля за движением судов в северо-западной части Черного моря.

ЭВМ "Карат" была использована в системе "Аккорд", разработанной совместно с Институтом электросварки им. Е.О. Патона АН Украины — для решения задачи раскроя листов стали на судостроительных заводах.

Создатели семейства ЭВМ "Карат" и систем на их основе были удостоены Ленинских и Государственных премий.

КНИИРЭ завоевал высокий авторитет в области разработки встроенных, высоконадежных, унифицированных ЭВМ, предназначенных для эксплуатации в особо сложных условиях.

В целом вычислительная техника военного назначения, разработанная в КНИИРЭ, была вполне сопоставима с американской.

Компьютеры в корабельных гидроакустических системах

Чтобы лучше представить, что было сделано в Украине для Военно-морского флота СССР, придется вернуться к началу 60-х годов. Именно тогда в Киевском НИИ гидроприборов начали активно разрабатывать так называемые опускаемые вертолетные гидроакустические станции типа "Ока" (главный конструктор — Олег Михайлович Алещенко), которые размещались на вертолетах Ка-25. "Оку" и Ка-25 в шутку называли "длинной рукой Горшкова" (в те годы главнокомандующего Военно-морским флотом СССР). По его инициативе полным ходом шла постройка 12 противолодочных крейсеров-вертолетоносцев и нового типа палубного вертолета для них. Вертолет позволял удлинить "руку" противолодочного корабля и как поисковое средство — носитель гидроакустической системы ГАС, не подверженной ходовым шумам корабля, и как носитель противолодочного оружия.

В Институте кибернетики сформировали специальную группу (В.Н. Коваль, И.Г. Мороз-Подворчан, Н.Н. Дидук, Ю.С. Фишман), которая вместе с О.М. Алещенко, руководителем работ в НИИ, и его сотрудниками (А.М. Резником и др.) занялась разработкой первых в СССР алгоритмов обнаружения и определения координат подводных целей. Натурные испытания проходили летом — осенью 1968 г. в Феодосии и оказались чрезвычайно успешными.

В них, как и в прежних работах, выдающуюся роль играл Олег Михайлович Алещенко, отвечающий за это направление в НИИ гидроприборов.

Осенью 1974 г. вышло правительственное постановление о программе "Звезда", которое предусматривало переоснащение всех кораблей ВМФ СССР новыми гидроакустическими комплексами. Головной организацией по осуществлению этой программы определили НИИ гидроприборов (директор — Юрий Владимирович Бурау, главный инженер — Владимир Иванович Крицин). Главным конструктором назначили О.М. Алещенко. Это была многоплановая работа. Для различных классов надводных кораблей — больших, средних, малых — необходимо было разработать ряд совместимых многоканальных цифровых гидроакустических комплексов, имеющих несколько десятков тысяч пространственных и временных входных каналов получения информации. Предварительные оценки показали, что для них потребуются вычислительные системы производительностью в несколько сотен миллионов операций в секунду, а объем прикладного программного обеспечения составит около миллиона команд. Необходимость большой номенклатуры запоминающих устройств, разнообразной периферии (мониторы, индикаторы обстановок, самописцы, разная печать), требование высокой надежности и др. существенно осложняли разработку. Подобные проекты в СССР и за рубежом в то время еще не выполняли.

Под руководством О.М. Алещенко и В.Ю. Лапия в течение трех лет были созданы три мощные вычислительные комплексы. Впервые в гидроакустике было развито направление специализированных параллельных многоканальных вычислительных комплексов.

В 1984 г. работы по гидролокатору завершили. Весь комплекс занял 200 приборных шкафов. Для обеспечения работы вычислительной части (40 шкафов) подготовили около миллиона команд. Стоимость разработки составила 100 млн. рублей. В 1985 г. комплекс приняли на вооружение и передали в серийное производство. Создатели комплекса получили Государственную премию СССР (Бурау, Алещенко и др.).