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

Использование БЦВМ потребовало определенной унификации радиоэлектронного оборудования самолетов, в результате которой сократились сроки и снизились затраты на разработку и последующую модернизацию. Поэтому на ранних стадиях развития цифровой авионики основное внимание уделялось разработке БЦВМ и средств ее сопряжения с бортовой аппаратурой. Проблема создания программных продуктов обострялась по мере усложнения структуры машин, расширения круга решаемых задач, появления и развития бортовых вычислительных систем.

На основе анализа, проведенного в конце 1970-х – начале 80-х годов, была разработана программа создания семейств, унифицированных БЦВМ для использования на подвижных объектах всех классов. Эта программа была утверждена в 1984-м году решением Государственной Комиссии. В соответствии с ней были начаты работы по созданию унифицированных семейства БЭВМ – СБ3541 и СБ3542 с архитектурой типа «Электроника-32», а в НИИ «Аргон» – СБ5140 с архитектурой «ПОИСК».

На протяжении трех десятилетий БЦВМ качественно изменялись. Их быстродействие увеличилось более чем на три порядка и достигло десятков миллионов операций в секунду, а емкость запоминающих устройств достигает 8 -16 Мб. Одновременно уменьшились вес и энергопотребление. Это было обусловлено совершенствованием элементной базы, архитектуры и структурной организации машин. Замена дискретных компонентов большими интегральными схемами позволила повысить быстродействие машины более чем на два порядка при одновременном снижении на порядок и более энергопотребления и веса. Совершенствование микропроцессоров в 80-х и начале 90 – х годов позволило поднять еще как минимум на порядок быстродействие БЦВМ, также улучшились внутренние и внешние интерфейсы вычислительных машин.

В структуре БЦВМ второго поколения (начало 70-х годов) начинают использоваться элементы конвейеризации, обеспечивающие совмещение в выполнении операций, процессоры, содержащие более совершенные сумматоры и специальные устройства для выполнения операций умножения, деления и вычисления элементарных функций. Структура машин реализуется на интегральных схемах, но остается детерминированной и трудно модернизируемой, т. е., по существу, закрытой. Для написания программ начинают использоваться языки уровня ассемблера, а для их отработки – специальные отладочные комплексы, объединяющие БЦВМ с инструментальной вычислительной машиной. К середине 80-х годов было разработано четыре модификации машины: «Аргон-15» (ОЗУ – 1К, ПЗУ – 24К слов) имеет массу 35 кг и наработку на отказ 500 ч. Быстродействие машины «Аргон-15К» – 500 тысяч, а «Аргон-15-М» – 800 тысяч коротких операций в секунду; имеет наработку на отказ 5000 ч и весит 16,6 кг.

В БЦВМ третьего поколения использованы иерархическая память, включающая сверхоперативную память (РОН, регистры общего назначения), многоуровневая система прерывания, каналы прямого доступа к памяти, а также механизмы защиты информации от несанкционированного доступа. В структуре бортовых машин третьего поколения начинают применяться средства поддержки мультипроцессирования. Структура этих БЦВМ имеет в основном магистрально-модульную организацию и допускает изменение характеристик машины в достаточно широких пределах путем использования необходимого количества соответствующих (унифицированных) модулей, т. е. приобретает некоторую открытость.

Перед разработчиками специализированных, мобильных ЭВМ оборонного назначения в НИЦЭВТе в середине 70-х годов были поставлены качественно новые задачи. Возникла необходимость внедрения бортовых ЭВМ, показавших высокую эффективность при управлении техническими средствами, в автоматизированные системы управления войсками, авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения, системы управления воздушным движением. По требуемым параметрам ЭВМ, предназначенные для работы в таких системах, были близки к стационарным универсальным машинам ЕС ЭВМ (решали преимущественно расчетные и информационные задачи, должны были иметь 32-разрядную сетку, высокую производительность, оперативную и внешнюю память большой емкости, оснащаться сложным программным обеспечением) [11].

В области управляющих ЭВМ под флагом унификации в 80-е годы в НИЦЭВТ велись работы по созданию бортовых машин с архитектурой и системами команд, ЕС ЭВМ. Это позволяло использовать для разработки управляющих программ реального времени стационарные ЕС ЭВМ без применения интерпретаторов и кросс-систем. Ориентировка этих машин на вычислительные задачи приводила к неэффективному их использованию при решении преимущественно логических задач, характерных для бортовых систем управления в реальном времени. Такие машины под маркой А-30, А-50 были использованы в некоторых системах военного назначения. Однако широкий парк, до тех пор применяемых, специализированных машин (серии «Аргон», 5Э26, 40У6) был ориентирован на особенности функциональных задач, и огромный объем испытанных, эксплуатируемых высококачественных прикладных комплексов программ поддерживал актуальность применения для разработки и развития программ реального времени, технологических кросс-систем, в том числе ЯУЗА-6 и РУЗА [11, 18].