Владимир Липаев - Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы

• машина с автоматическим резервированием на уровне модулей и обеспечивающая восстановление вычислительного процесса при сбоях и отказах аппаратуры в системах управления, работающая в реальном времени;

• мобильная машина, снабжена развитым математическим обеспечением, эффективной системой автоматизации программирования и возможностью работы с языками высокого уровня;

• энергонезависимая память команд на микробиаксах с возможностью электрической перезаписи информации внешней аппаратурой записи;

• введена эффективная система эксплуатации с двухуровневой локализацией неисправной ячейки, обеспечивающая эффективность восстановления аппаратуры среднетехническим персоналом.

В 1988-м году линию мобильных, управляющих, многопроцессорных вычислительных систем, начатую ЭВМ 5Э26, продолжила машина 40У6 (серийное производство). Главный конструктор Е.А. Кривошеев) [11]. Эта ЭВМ построена по модульному принципу, с высокой жизнеспособностью за счет дублирования некоторых модулей и резервирования, базирующейся на мощной системе аппаратного контроля и обеспечивающей возможность восстановления процесса управления при сбоях и отказах аппаратуры. ЭВМ работает в режиме жесткого реального времени, рассчитана на работу в широком диапазоне климатических и механических воздействий, имеет развитое обеспечение автоматизации программирования.

Технические характеристики. 32-разрядное слово, плавающая запятая, оперативная память 256 Кб (дублируется), командная память 512 Кб (дублируется), 15-канальный процессор ввода-вывода информации (дублируется). Процессор ввода-вывода имеет 13 специализированных каналов и 2 стандартных канала. Память команд 512 Кб, имеет внутренний контроль по кодам Хемминга, байтовый контроль передач, информация не пропадает от выключения питания, что обеспечивается переходом на аккумуляторное питание. Элементная база Маломощная серия ТТЛ-микросхем, КМОП-микросхемы памяти. Потребляемая мощность 5,5 кВт, объем 2,5–4,5 куб. м.

Программное обеспечение. Трансляторы с автокода, Фортрана, СИ, Паскаль.

Разработка средств цифровой вычислительной техники для бортового оборудования самолетов, ракет, космических аппаратов началась в СССР во второй половине 60-х годов. В это время подавляющее большинство НИИ и приборостроительных КБ минавиа-прома (ОКБ «Электроавтоматика» – ЛНПОЭА, МИЭА, ГосНИИАС, НИИП) и минрадиопрома (НИИ «Аргон» – НИЦЭВТ, ВНИИРА, НПО «Вега», МНИИ «Агат») (везде использованы современные названия) и ряд других предприятий начали разработку макетов различного рода цифровых вычислительных устройств (ЦВУ), бортового оборудования самолетов, а затем ракет и космических аппаратов.

Цифровые вычислительные средства в составе бортового оборудования самолетов появились в начале 60-х годов и за относительно короткий срок практически полностью заменили используемые ранее аналоговые вычислители, поскольку обеспечивали более высокую точность решения задач, характеризовались большей универсальностью применения и обладали широкими логическими возможностями. Эти качества бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) позволяют использовать ее практически во всех подсистемах бортового оборудования самолета, обеспечивают устойчивость БЦВМ к усложнению алгоритмов и позволяют применять более сложные, а значит, и более совершенные алгоритмов управления самолетом и его подсистемами. Они позволили осуществить информационное взаимодействие между отдельными (ранее непосредственно не взаимодействовавшими) подсистемами бортового оборудования и образовать единый комплекс бортового оборудования (КБО), что, в конечном счете, повысило эффективность выполнения полетного задания и безопасность полета.

Решением комиссии Президиума СМ СССР по военно-промышленным вопросам в 1963-м году Научно-исследовательский институт электронных математических машин (НИЭМ) был назначен головным предприятием страны по бортовым ЭВМ [11], а в 1986-м году выделилось в самостоятельное предприятие – НИИ «Аргон». За это время было разработано более 30 типов БЭВМ и вычислительных комплексов на их основе. Создание ряда «Аргон» шло в три этапа. На первом этапе (1964-й год – середина 70-х годов) были разработаны 11 моделей машин для ракетно-космических, авиационных и наземных автоматизированных систем управления. Базой для первых моделей послужил созданный к этому времени научно-технический задел по ЭВМ общего назначения.

К ЭВМ, используемым в составе систем управления летательных аппаратов, предъявлялся ряд специфических требований, которые значительно усложняли проектирование бортовых машин. К числу важнейших требований, во многом определявших выбор основных проектных решений, относились ограничения на массогабаритные характеристики и потребляемую мощность, необходимость придания повышенной надежности функционирования, устойчивости к широкому диапазону внешних воздействий (механических, климатических, радиационных), возможность обмена в реальном времени информацией с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами систем управления.

Создание БЭВМ на. первом этапе велось на основе ряда принципиальных положений, выработанных с учетом специфических требований к бортовым машинам в результате многочисленных исследований, осуществления эскизных и технических проектов. С самого начала было принято решение проектировать БЭВМ на новой для того времени элементной базе – интегральных схемах (ИС). Только применение ИС давало возможность обеспечить необходимые параметры машин, в первую очередь массогабаритные, энергетические и прочностные. Работы по созданию ряда «Аргон» дали мощный толчок развитию элементной базы для ЭВМ оборонного значения. НИЭМ и его преемники, были инициаторами, заказчиками и соисполнителями разработки ряда выпускавшихся крупными сериями ИС. Некоторые из них получили широкое применение не только в бортовых, но и в стационарных ЭВМ.

Введение программной совместимости между моделями БЭВМ в то время было признано нецелесообразным. Это потребовало бы разработки единой для всех машин сложной системы команд, часть из которых во многих случаях оказалась бы излишней. При достигнутом в тот период уровне технологии производства элементов единственным путем удовлетворения разнообразных, жестких требований к бортовым ЭВМ была специализация систем команд к решаемым задачам. Вместе с тем системы команд и организация вычислений для различных моделей строились на основе общих исходных принципов и являлись достаточно близкими. Для повышения плотности компоновки ИС использовался многослойный печатный монтаж. С целью сокращения сроков разработки и числа ошибок при выполнении ручных операций, основные узлы БЭВМ создавались с применением систем автоматизированного проектирования на базе универсальных ЭВМ.