Кибернетическая картина мира

Рис. 28. Вычислительная система самолетовождения ВСС-85

Предполагалось использовать ВСС-85 кроме самолетов Ил-96 и Ту-204 также и на ближне-магистральном самолете Ту-334, разработка которого проводилась в это время в ОКБ им. А.Н. Туполева. Тем не менее, разработчики ОКБ «Электроавтоматика», опираясь на новейшие достижения микроэлектроники, предложили смелое и прогрессивное решение: объединить функции ЦВМ и пульта в одном блоке при общем сокращении размеров оборудования и его веса. В дальнейшем такой принцип совмещения функций вычислительной машины и других функций найдет в работах ОКБ «Электроавтоматика» достаточно широкое распространение. Новый комбинированный блок назвали пульт-вычислитель – ПВ-334. На основе этого ПВ334 планировалось создание 4-машинной (4 ПВ-334) глубоко резервированной вычислительной системы ВСС-ПВ-334.

В дальнейшем ПВ-334 путем некоторых усовершенствований было придано свойство применимости к широкому классу объектов (вплоть до наземных).

Внешнийвидвариантапульта-вычислителяприведеннарис.29. ПВ является многофункциональным высокопроизводительным экранным пультом-вычислителем, позволяющим решать задачи

Рис. 29. Многофункциональный экранный пульт-вычислитель ПВ-95 (справа панели блока несколько выдвинуты)

341

самолетовождения, навигации, спецзадачи и задачи обеспечения взаимодействия с радиотехническими средствами навигации и посадки. Построен по модульному принципу, допускается комплектация модификаций ПВ по требуемой заказчиком конфигурации.

Благодаря модульному принципу проектирования ПВ и использованию базового комплекта модулей появилась возможность за короткий период проектировать ПВ, удовлетворяющий требованиям заказчика по вычислительной мощности и необходимой номенклатуре и количеству каналов приема и выдачи информации.

Отдельно следует рассматривать разработку образцов семейства базовых ЦВМ: СБ3541 и СБ3542. Эта работа явилась отражением очередной попытки государства ввести разработку специализированных ЦВМ в «оборонной пятерке» министерств в какие-либо организационные рамки и унифицировать эти работы. Эта попытка, как и несколько более ранних аналогичных попыток, не увенчалась успехом. В данном случае основной причиной стала начавшаяся в этот период государственная перестройка народного хозяйства и ее негативные последствия.

СБ3541 и СБ3542 явились дополнительной генерацией ЦВМ четвертого поколения. Можно считать, что СБ3541 находится у истоков создания в ОКБ «Электроавтоматика» ЦВМ уже с 90-х годов.

Основанием для разработки явилось решение Военнопромышленной комиссии ВПК при ЦК КПСС и Совете Министров

СССР № 456 от 16.12.1986 г. На основании этого решения рабочая группаВПКсформулировалаобщиетехническиетребованияОТТна работу, именуемую «семейство базовых ЭВМ», коротко – СБХХХХ, где символы Х образовывали конкретный тип ЦВМ. Работа была распределена между рядом министерств, авиационной промышленности были поручены два типа бортовых СБ: моноблок СБ3541 и одноплатная ЦВМ для встраивания в аппаратуру – СБ3542.

Техническое задание на ОКР СБ3541 и СБ3542 утверждено командиром войсковой части 25966-Б 13.03.1991 г.

Для выполнения этой работы были использованы научнотехнические заделы, которые, как уже говорилось выше, постоянно и независимо накапливались у разработчиков ЦВМ в ОКБ «Электроавтматика». В конкретном случае были использованы два варианта макета новой ЦВМ, спроектированных с использованием транзисторно-транзисторной (ТТЛ) и комплементарной (КМОП) технологий БИС в 1978–1980 гг. и изготовленных в опытном производстве. Внешний вид этих макетов приведен на рис. 30.

342

Рис. 30. Макеты СБ ЭВМ

Проведенное макетирование дало возможность начать проектирование опытных образцов ЦВМ, один из вариантов которых приведен на рис. 31.

Далее, невзирая на постепенное уменьшение финансирования со стороны Министерства обороны и растущие трудности при выполнении работ, коллектив ОКБ нашел в себе силы продолжить разработку ЦВМ СБ3541 (базовая ЦВМ верхнего уровня) и СБ3542 (базовая ЦВМ для встраиваемых применений). На рис. 32 и 33 представлены эти изделия.

Рис. 31. Опытный образец СБ3541

Рис. 32. СБ3541. На правом фото крышка снята

343

Рис. 33. СБ3542

ЦВМ была выполнена на основе отечественного микропроцессорного комплекта серии 1839 разработчик НИИТТ г. Зеленоград, архитектура и система команд была совместима с универсальной ЭВМ VAX11/750.

Благодаря примененному микропроцессорному комплекту МП1839 было в несколько раз по сравнению с ЦВМ 80-4ХХХХ увеличено быстродействие ЦВМ.

Разрабатываемая ЦВМ СБ3541 имела быстродействие до 5 млн операций в секунду с перспективой увеличения быстродействия до 10 млн операций.

Было изготовлено несколько образцов СБ, которые установили на стенды ОКБ.

На основе базовой ЦВМ СБ3541 в дальнейшем были разработаны модификации ЦВМ 90-5ХХ, обеспечившие построение многомашинных вычислительных систем верхнего уровня. ЦВМ 90-5ХХ предполагалось использовать в перспективных комплексах для самолетов МиГ.

Далее работы были остановлены в связи с полным прекращением их финансирования со стороны МО.

Тем не менее, заделы, созданные при разработке СБ3541 и СБ3542, нашли применение при разработке специализированной многопроцессорной СЦВМ ВМ94 (до пяти процессоров) для наземной системы комплекса обороны. Кроме того, на основе СБ3541 был разработан многопроцессорный вычислитель с четырехкратным резервированием для гиростабилизированной платформы космической станции «Марс».

В эти годы – 1994 и далее – была проведена разработка, не оставившая после себя заметного следа, однако ее специфичность заслуживает внимания. Это была большая комплексная работа, но

344

нас интересует ее составная часть – БЦВМ. Необычным для специалистов ОКБ «Электроавтоматика» явилось требование заказчика работы использовать импортную элементную базу: процессор, память, интерфейсы фирмы Intel.

В результате проведенного проектирования появился образец БЦВМ, обладающий следующими характерными особенностями:

– процессор был представлен в виде одноплатной микромашины, в которой использовалась БИС микропроцессора i80486,

– контроллер радиального и последовательного каналов был спроектирован на основе БИС i80386,

– системной шиной была назначена шина параллельного типа

ISA (Industrial Standart Arhitecture) – фактически стандартная шина для персональных компьютеров типа IBM PC и совместимых с ними,

– впервые в практике проектирования БЦВМ была применена весьма прогрессивная технология использования мезонинов на шине ISA,

– при создании стенда сопровождения системы (в т.ч. и БЦВМ) была использована среда разработки лабораторных виртуальных приборов LabVIEW (Laboratory Virtual Engineering Workbench) –

весьма популярная в западных проектах и мало известная в России. Сами разработчики оценивали работу как достаточно консервативную – к этому времени сами БИС процессора и контроллера i80486 и i80386, а также шину ISA нельзя было считать передовыми решениями, они могли быть заменены другими более совершенными. Напротив, технология мезонинов и использование среды

LabVIEW прогрессивны до настоящего времени.

Тем не менее, большая часть этих решений была продиктована заказчиком и выполнена в полном объеме.

Возобновившиеся в конце 90-х годов разработки и модернизации авиационных комплексов потребовали от разработчиков ЦВМ дальнейшего наращивания ее вычислительных мощностей.

Важным шагом было изменение структуры операционной части арифметического устройства новых ЦВМ. Следуя тенденциям развития микроэлектронной базы, с учетом мирового опыта разработчики перешли от использования БИС универсальной архитектуры к RISC-процессорам. Эти БИС предполагалось воспроизвести в России, они были легко доступны по импорту.

В 1998–2000 гг. в целях сокращения затрат и сроков разработки и использования ранее созданного задела специалистами ОКБ

345

«Электроавтоматика» был спроектирован модуль процессора с с использованием БИС R3081 (в 2003 г. он был заменен на БИС серии 1890, разработчик НИИ СИ РАН) с быстродействием 25–50 млн операций в секунду, совместимый с модулями, ранее разработанными для ЦВМ 90-5ХХХХ. Разработка такого модуля позволила резко увеличить вычислительные возможности ЦВМ 90-5ХХ. ЦВМ с операционной частью арифметического устройства с архитектурой RICS был присвоен шифр ЦВМ 90-6ХХ.

Структурная схема одной из модификаций ЦВМ 90-6ХХХ и ее технические характеристики приведены ниже. Общий вид ЦВМ 906ХХ и комплект входящих модулей показан на рис. 34 и 35.

ЦВМ 90-6ХХХХ было разработано более 10 модификаций с различными объемами памяти и количеством внешних интерфейсов.

Разработанные ЦВМ применяются в авиаци-

Рис. 34. Внешний вид ЦВМ90-6ХХ онных комплексах, установленных на само-

летах Су24, Су25, Ан74, Як130.

Большойвкладв разработкуэтихмашинвнеслиУткинБ.В.,Фомин А. Л., Кирсанова Ю. А., Богданов А. В., Петухов В. И., Смирнов Е. В., Романов А. Н., Васильев Г. А. и многие другие сотрудники ОКБ.

Широкое использование в бортовых комплексах цифровой обработки информации привело к постепенному размыванию понятия

Рис. 35. Конструкция контейнера и модулей, входящих в ЦВМ 90-6ХХХХ

346

БЦВМ как единого целого, так как каждая система (блок) стала включать совокупность технических средств (микропроцессоры) и математического обеспечения для автоматизированной обработки, приема/выдачи и хранения информации.

Эти блоки совмещали в себе не только вычислительные функции, но и специализированные.

Таких блоков в ОКБ было выпущено более 20 различных типов, в частности:

– многофункциональные цветные индикаторы (МФЦИ); – специализированные блоки для различных применений, на-

пример блок БФВИ – блок формирования визуальной информации. В качестве примера на рис. 36 приведена кабина легкого боевого самолета с установленными в ней двумя МФЦИ и одним пультом

управления с плазменной панелью.

МФЦИ содержит устройство приема информации, вычислительный блок для обработки информации и жидкокристаллический экран, т. е. происходит совмещение функции ЦВМ и дисплея. 

На основе ЦВМ 90-5ХХ и -6ХХ (и их модулей) в ОКБ «Электроавтоматика» разработан обширный ряд (более 40) разнообразных средств вычислительной техники, средств управления и индикации для широкого ряда конечных объектов: модификаций самолетов МиГ, Су, вертолетов, самолетов дальней авиации, С-80, Ту, наземных комплексов и др.

Рис. 36. Кабина легкого боевого самолета

347

Далее приведены более подробные потребительские данные поколений БЦВМ ЦВМ-263 и ЦВМ-264, Орбита-10 и Орбита-20, ЦВМ80, ЦВМ90 и их структурные схемы.

Эти данные следует предварить некоторыми замечаниями. Замечание первое.

Основные принципы, положенные в основу проектирования БЦВМ в ОКБ «Электроавтоматика», во всей своей совокупности

иполноте были сформулированы не сразу, но в процессе создания

иэксплуатации образцов БЦВМ различных поколений в составе бортовых комплексов на действующих объектах и в соответствии с прогрессом техники и технологии. Тем не менее, в тексте они введены в рассмотрение уже и для первого поколения БЦВМ.

Замечание второе.

ВМинистерстве авиационной промышленности СССР, начиная с определенного времени, были введены нормативы технического уровня и технологичности, которые определялись для различных видов продукции (в том числе и для БЦВМ) головными институтами министерства на основе изучения лучших мировых образцов аналогичного назначения, с одной стороны, и тенденций внутригосударственного развития техники и технологии, с другой стороны. Эти нормативы были обязательны для выполнения и включались в технические задания на разработку.

Замечание третье.

Наличие внешних (пользовательских) интерфейсов в составе БЦВМ по мнению ОКБ «Электроавтоматика» является важным фактором, который привлекает пользователей и существенно облегчает интеграцию БЦВМ в бортовое оборудование. Однако этой точки зрения придерживались не все разработчики, так, например, НИИЦЭВТ заканчивал структурную схему своих БЦВМ системным интерфейсом, предоставляя пользователям разработку устройств ввода-вывода информации в соответствии с составом комплексируемого оборудования.

Замечание четвертое.

Вприводимых материалах используется понятие «опережающее использование элементной базы». Под ним в данном случае понимается применение в разработках БЦВМ импортной элементной базы, имеющей характеристики, существенно более высокие, нежели их отечественные аналоги, доступные на внутреннем рынке. При этом гарантируется воспроизводство этой базы в согласованные сроки. При такой технической политике появляется

348

возможность своевременно создавать изделия с высокими техническими характеристиками и поставлять их заказчикам. Однако это требует производить импорт воспроизводимых элементов в определенных объемах. Кроме того, разработчик аппаратуры, использующий воспроизводимую элементную базу, может столкнуться с неожиданными трудностями в случае неполного воспроизводства. Так например, может отличаться полученное при воспроизводстве быстродействие изделий электронной техники, требования к входным сигналам, могут отличаться даже типы корпусов.

Эти обстоятельства могут потребовать проведения в сжатые сроки дополнительных проектных работ. Тем не менее, получаемые при такой технической политике результаты окупают затраты.

Начало ХХI в. знаменует собой новый серьезный этап в развитии БЦВМ. Причем главная проблема вновь лежит в области увеличения их производительности.

Кризис подготовлен рядом причин и на основных из них следует остановиться.

Современная жизнь характеризуется резким возрастанием сложности систем, создаваемых человеком. К сожалению, сложность автоматизированных систем, измеряемая объемом информации, которую они производят, с учетом одновременного роста в ряде случае динамики автоматизируемых процессов часто уже превосходит возможности людей по анализу этой информации и принятии правильных решений. Мы имеем возможность наблюдать регулярные катастрофы сложных объектов, которые можно объяснить перегрузкой обслуживающего персонала, недостаточным качеством проектирования управляющих систем, возникновением нештатных ситуаций неуправляемости. Традиционные методы управления не обеспечивают требуемой эффективности последнего в условиях:

– недостаточности априорной информации о внешней среде функционирования,

– большого количества трудно учитываемых факторов нестационарности и субъективного их характера,

– изменяемости целей и критериев качества управления вследствие деградации (отказов, аварий) или целенаправленной реконфигурации.

Все указанные выше явления почти наверняка будут быстро развиваться.

349

Характеристики архитектуры ЦВМ-263, ЦВМ-264

Тип БЦВМ			универсальная, одноадресная, синхронная,
			последовательно-параллельного действия, 16-
			разрядная с фиксированной запятой.
Система прерывания			двухуровневая, один уровень – КПА.
Система команд			одноформатная.
Виды адресации			прямая, непосредственная, индексная.
Система контроля			система тестового встроенного контроля.
			автономная система контроля с использованием КПА.
Основные технические характеристики
Система команд				SEAC/DISEAC
Быстродействие [тыс. оп/с]
регистр-регистр				62
регистр-память				31
Емкости запоминающих устройств
[К слов]				0.256
ОЗУ				8.0
ПЗУ				отсутствует
ЭЗУ
Каналы ввода-вывода				107 Аналоговые сигналы по отраслевой
входные величины
выходные величины				66 нормали 847АТ.
Наработка на отказ Т				200
Потребляемая мощность Р				2000
Масса G
ЦВМ-263				330
ЦВМ-264				350
Степень реализации основных принципов проектирования
Принципы проектирования						Степень реализации
Базовые модели, модификации						частичная.
Обеспечение внешних интерфейсов						полная.
Нормативы технического уровня (НТУ)						НТУ отсутствуют.
и технологии
«4М»		Модульность				частичная – реализована на уровне
						типовых плат.
		Магистральность				отсутствует.
		Микропроцессоры				отсутствует.
		Микропрограммирование				отсутствует.

350