СМ ЭВМ. Детальный обзор

СМ ЭВМ. Детальный обзор.

Г. А. Егоров

В 1974 г. решением Межправительственной комиссии по сотрудничеству социалистических стран в области вычислительной техники (МПК по ВТ) ИНЭУМ был определен головной организацией по созданию Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ), а директор ИНЭУМ Б. Н. Наумов назначен Генеральным конструктором СМ ЭВМ. С 1984 г. директором ИНЭУМ и Генеральным конструктором СМ ЭВМ стал Н. Л. Прохоров. 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.

СМ ЭВМ была построена как агрегатная система технических и программных средств вычислительной техники, нормативного, методического и эксплуатационного обеспечения и стандартов, позволившая добиться рациональной совместимости и унификации системных, архитектурных, схемотехнических и конструктивных решений.

Разработанные принципы технологии и стандарты СМ ЭВМ охватывали все аспекты унификации элементов, узлов и устройств, конструкций, моделей ЭВМ, программных средств с учетом технологии и мощности отечественной промышленности и позволили организовать крупносерийное производство.

Без этой нормативной базы, созданной Советом Главных конструкторов (СГК СМ ЭВМ) с самого начала разработки, было бы невозможным решение поставленной задачи по обеспечению крупносерийного промышленного производства СМ ЭВМ кооперацией специализированных предприятий, находящихся в разных странах.

При разработке СМ ЭВМ были приняты несколько общих принципов, среди которых в качестве важнейших следует отметить:

обеспечение преемственности с выпускавшимися ранее ЭВМ и моделями АСВТ-М: М-400 (СМ 3, СМ 4, СМ 1300, СМ 1420), М 5000 (СМ 1600), М 6000/7000 (СМ-1, СМ-2, СМ 1210, СМ 1634), "МиР" (СМ 1410); 

построение систем с разделением функций, использующих универсальные и специализированные процессоры СМ ЭВМ; 

широкое применение микропрограммного управления для реализации основных функций процессоров и контроллеров; 

применение программируемых контроллеров периферийного оборудования; 

общая для ряда моделей номенклатура периферийного оборудования за счет стандартных интерфейсов периферийных устройств; 

развитая номенклатура адаптеров передачи данных для сопряжения СМ ЭВМ с линиями связи в соответствии с международными стандартами; 

средства сопряжения СМ ЭВМ с ЕС ЭВМ в гетерогенных системах (например, эмуляция терминалов ЕС ЭВМ на СМ ЭВМ и др.); 

построение проблемно-ориентированных комплексов, выпускаемых промышленностью на базе моделей СМ ЭВМ: измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) с аппаратурой КАМАК или АСЭТ ГСП, автоматизированные рабочие места (АРМ) для САПР в машиностроении, радиоэлектронике и строительстве и др.; 

единые для всех средств СМ ЭВМ конструктивы, соответствующие стандартам Международной электротехнической комиссии. 

ИВК, созданные на базе СМ ЭВМ, средств КАМАК или АСЭТ, были ориентированы на автоматизацию сложных экспериментов в реальном времени в различных областях науки и техники. Гибкость и модульность средств СМ ЭВМ, наличие развитых средств сопряжения между ЭВМ и экспериментом в стандарте КАМАК или АСЭТ, наличие проблемно-ориентированных системных и прикладных программных средств СМ ЭВМ обеспечили широкое использование ИВК в системах автоматизации научных исследований, в первую очередь в институтах АН СССР.

Появление СМ ЭВМ позволило в принципе изменить концепцию автоматизированных рабочих мест. Ранее АРМы строились на базе больших ЭВМ, действующих, как правило, в пакетном режиме. С этим была связана низкая эффективность проектирования. АРМы на базе СМ ЭВМ позволили значительно повысить эффективность, обеспечив диалоговый режим проектирования, получение результатов в удобной форме, возможность ввода, редактирования и вывода графических изображений. В составе АРМов был разработан широкий набор базового программного обеспечения машинной графики (ГРИС, ГКС, ИРГИС и др.). Наибольшее применение нашли АРМы, разработанные совместно с предприятиями Минрадиопрома, Минавиапрома, Миноборонпрома для радиоэлектроники (АРМ-Р), машиностроения (АРМ-М), строительного проектирования (АРМ-С), обработки экономической информации (АРМ-Э).

Разработка СМ ЭВМ выполнялась по двум архитектурным линиям.

Первая включала широкую номенклатуру управляющих вычислительных комплексов на базе микро-ЭВМ семейства СМ 1800, построенных по магистрально-модульному принципу.

Первые модели этой линии представляли собой 8-разрядные микро-ЭВМ (микропроцессор КР580), построенные по магистрально-модульному принципу с внутренним интерфейсом И41 (Multibus).

В 1986 г. был разработан и начат серийный выпуск первой 16-разрядной модели этого семейства – СМ 1810 (микропроцессор К 1810); всего предложено шесть модификаций СМ 1810 общего применения и четыре модификации для промышленных условий (СМ 1814).

В 1990 г. была завершена разработка 32-разрядного вычислительного комплекса СМ 1820 на базе микропроцессора Intel 80386. Всего было разработано и выпускалось 26 модификаций семейства СМ 1800.

В состав этой линии СМ ЭВМ входила разработана широкая номенклатура внешних устройств, устройств связи с объектом, сетевых средств, адаптеров различных интерфейсов (C2, RS422, ИЛПС, BITBUS, ИРПР и др.)

Во всех разработках семейства СМ 1800 был принят и реализован принцип магистрально-модульной архитектуры, что позволило обеспечить практически непрерывный процесс эволюционного развития всех модулей семейства как в части повышения производительности, так и удовлетворения функциональным требованиям области применения.

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

Возможность использования достаточно широкой номенклатуры серийно-выпускаемых технических и программных средств семейства СМ 1800 позволяла удовлетворить требования таких областей применения, как АСУТП, АСНИ, ГПС, системы обработки экономической и текстовой информации и др.

Соисполнителями на всех стадиях разработки семейства СМ 1800 являлись заводы-изготовители Киевское ПО "Электронмаш" и ПО "Орловский завод УВМ им. К. Н. Руднева".

Вторая архитектурная линия СМ ЭВМ была представлена рядом программно совместимых моделей мини-ЭВМ разной производительности. Младшие модели этой линии включали 16-разрядные ЭВМ (СМ 3, СМ 4, СМ 1300, СМ 1420) на базе системного интерфейса "Общая шина" (ОШ).

Развитием СМ 1420 стал вычислительный комплекс СМ 1425, в нем был применен 22-разрядный магистральный параллельный системный интерфейс МПИ и он имел более развитые архитектурные возможности.

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

Программное обеспечение этой линии было представлено широким набором операционных систем (ДОС, ФОБОС, ДИАМС, РАФОС, ДОС КП, ОС РВ, ДЕМОС, МОС ВП и др.), сетевого ПО для создания локальных и распределенных сетей ЭВМ (МАГИСТР, РЕЛОКС, ММК, Сеть СММ, Колос), информационных систем (МИРИС, БАРС, МИС, КАРС и др.), пакетов прикладных программ различного назначения.

Все модели архитектурной линии серийно изготовлялись на заводах КПО "Электронмаш" (Киев), заводе "Энергоприбор" (Москва) и ЛПО "Сигма" (Вильнюс), которые принимали самое непосредственное участие и на стадиях разработки

При создании архитектуры СМ ЭВМ были развиты оригинальные принципы построения систем с разделением функций, благодаря которым 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 М 5000 (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. Прежде всего необходимо отметить спецпроцессор для быстрых преобразований Фурье, разработанный совместно с Институтом радиотехники и электроники АН СССР и использовавшийся для обработки радиолокационных изображений поверхности планеты Венера. Для этого крупномасштабного исследования, проведенного АН СССР под руководством академика В. А. Котельникова, требовались вычислительные мощности, эквивалентные супер-ЭВМ, которыми ИРЭ АН СССР не располагал. Задачу удалось решить с помощью мини-ЭВМ, расширенной спецпроцессором Фурье.

Другим примером является параллельный матричный процессор (ПМП) для решения задач фильтрации, операций с векторами и матрицами, выполнения Фурье преобразований и т. д.

Необходимо отметить и процессор логического моделирования, который являлся специализированным вычислителем для ускоренного моделирования цифровых схем. Область применения этого спецпроцессора – системы автоматизированного проектирования СБИС. Оригинальная потоковая (конвейерная) архитектура спецпроцессора обеспечивала ускорение моделирования по сравнению с ЭВМ общего назначения в среднем в 1000 раз.

С 1974 по 1990 гг. по разработкам ИНЭУМ было выпущено более 60 000 вычислительных и управляющих комплексов СМ ЭВМ, а также измерительно-вычислительных комплексов (ИВК) и автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе СМ ЭВМ.

Важно подчеркнуть, что индустрия СМ ЭВМ включала в себя развитую по всей стране инфраструктуру технического обслуживания и обучения. Средства СМ ЭВМ явились хорошей школой для многих десятков тысяч специалистов, которые входили тогда в мир компьютерных технологий.