Мини-ЭВМ

В начале «эры мини-ЭВМ» конструкторы создали так называемые малые вычислительные машины. Малые ЭВМ стали выделять из всей совокупности производимых ЭВМ по их «малой стоимости», причем некоторые ученые приводили такое определение малой машины: это ЭВМ, цена которой уменьшается на 25% в год с начальной цены 60 тыс. долл.

Мини-ЭВМ — в том смысле, в каком их теперь принято классифицировать, появились в середине 60-х гг. Термин мини-ЭВМ родился в 1968 г. Считается, что первой мини-ЭВМ была 12-разрядная машина PDP-5 («Programed Data Processor-5»), созданная фир­мой DEC (Digital Equipment Corp.)[37].

Машина PDP-5 была спроектирована для управления атомным реактором. Через два года фирма DEC усовершенствовала конструкцию PDP-5 и стала выпускать новую модель под названием PDP-8. В принципе PDP-5 и PDP-8 не относились к ЭВМ с коротким машинным словом.

В 1960 г. были выпущены машины CDC-160, TRW-130, IBM-1620, однако основные идеи мини-ЭВМ в них не нашли своего отражения, хотя, в этих машинах впервые была использована относительная и косвенная адресация, что было вызвано короткой длиной слова.

Первые мини-ЭВМ PDP-5 и PDP-8 в идеологическом плане имеют предшественника. Об этом говорил президент фирмы DEC К. Олсон: «Скорее всего, машина PDP-8 была одной из важнейших вех на пути развития вычислительной техники, который начался еще с ЭВМ «Whirlwind-1», созданной Массачусетским технологическим институтом в начале пятидесятых годов». Один из создателей первых мини-ЭВМ К. Олсон ушел из МТИ в 1957 г. и организовал фирму DEC. «По своим размерам «Whirlwind-1» не была малой машиной, — вспоминает он. — Ее схемы занимали несколько огромных стоек высотой 3,0 м и шириной 0,66 м. Однако «Whirlwind-1» была характерной мини-ЭВМ, так как длина машинного слова была относительно коротка (16 разрядов). Эта машина имела систему отображения на ЭЛТ и световое перо, внешнюю память на магнитной ленте, запоминающее устройство на магнитном барабане, а также другое оборудование, которое во многом было сходно с тем, что используется в современных мини-ЭВМ. В ней использованы команды умножения и деления. Главным достоинством «Whirlwind-1» и ключевой идеей, положенной в осно­ву организации машины PDP-8 и сегодняшних мини-ЭВМ, является их доступность: «знакомство с машинами вызывает ощущение, что в них легко разобраться и их несложно использовать»[38].

Вслед за PDP-8 в конце 1965 г. разными фирмами были выпущены еще три мини-ЭВМ: DDP-116,DATA-620, IBM-1800. Разработка этих машин определила некоторые фундаментальные особенности в архитектуре всех последующих мини-ЭВМ. Во-первых, в состав АЛУ было введено несколько регистров в отличие от одного накапливающего регистра, используемого в первых мини-машинах. Во-вторых, в этих машинах была введена система с многоуровневым прерыванием. В-третьих, для машин DDP-116 был разработан комплект программ, получивший название селектора ввода-вывода, предназначенный для управления операциями ввода-вывода. Этот комплект можно считать аналогом одного из ключевых элементов современных операционных систем. В-четвертых, для машин IBM-1800 была разработана программа-монитор, действовавшая в реальном масштабе времени [38].

Так закончился начальный период развития мини-ЭВМ. С конца 60-х гг. начался следующий этап эволюции мини-ЭВМ, в производство которых включились десятки стран.

Период 1970—1974 гг. характеризуется созданием семейств программно-совместимых мини-ЭВМ, среди которых необходимо отметить такие машины семейств, как PDP-11 фирмы DEC, «Nova» фирмы Data General, НР-2100 фирмы Hewlett-Packard, «Minisystem / 700» фирмы Honeywell, «System 7» фирмы IBM и др.

В это время стратегия развития мини-ЭВМ определяется тремя главными требованиями пользователей: низкая стоимость, высокая производительность, простое программирование. Эти улучшенные показатели достигаются главным образом в результате использования БИС, памяти сверхбольшого объема, внешних мини-устройств, новой комплексной системы программного обеспечения.

К началу 80-х гг. многие фирмы выпустили мини-ЭВМ с улучшенными рабочими характеристиками.

Эра отечественных малых ЭВМ началась в 1959 г., когда в ВЦ МГУ была разработана вычислительная машина «Сетунь». Машина имела 18 троичных разрядов (длинное слово) или 9 разрядов (короткое слово). Особенности структуры ЭВМ «Сетунь» предопределили принципы построения малых машин, получивших дальнейшее развитие в мини-ЭВМ. В 1962—1964 гг. «Сетунь» выпускалась серийно. В 1963 г. в Ленинграде была выпущена малогабаритная управляющая вычислительная машина УМ1-НХ, предназначенная для автоматизации управления технологическими процессами. Машина обрабатывала 15-разрядные слова. В УМ1-НХ имелось встроенное устройство связи с объектом. В дальнейшем для снижения стоимости и повышения технологичности и серийности была проведена модернизация машины, после чего она стала одной из самых дешевых отечественных управляющих машин. Коллектив создателей УМ1-НХ (Ф. Г. Старое, С. А. Майоров, В. М. Вальков и др.) был удостоен Государственной премии СССР.

В этот же период в Институте кибернетики АН УССР под руководством В. М. Глушкова и Б. Н. Малиновского были разработаны управляющие вычислительные машины «Днепр».

В 1971—1975 гг. было освоено производство управляющих вычислительных комплексов АСВТ-М, М-6000, М-7000, М-400, М-40, ставших основой технической базы АСУ ТП и системы автоматизации научных экспериментов. Вычислительный комплекс М-7000, разработанный Северодонецким НПО «Импульс» имени XXV съезда КПСС, был удостоен Большой золотой медали Лейпцигской ярмарки. Мини-ЭВМ, созданные в социалистических странах, отличались своими высокими техническими параметрами и развитым программным обеспечением. Это — ИЗОТ-310 (НРБ); ЕС-1010, ТПА/70 (ВНР), Роботрон-4000,-4200 (ГДР); СИД-1000, СИД-2000 (Куба); МЕРА-400 (ПНР); Феликс-32 (СРР), РПП-16 (ЧССР). Однако работы проводились без надлежащей координации, и это не позволяло взаимно использовать полученные результаты из-за несовместимости машин в техническом и программном отношении.

Учитывая важность координации работ в этом направлении вычислительной техники для развития народного хозяйства социалистических стран, в середине 1974 г. было принято решение об организации совместных работ по мини-ЭВМ в рамках Межправительственной комиссии по сотрудничеству социалистических стран в области вычислительной техники. Для организации разработки мини-ЭВМ (СМ ЭВМ) был создан Совет главных конструкторов СМ ЭВМ.

По плану разработки средств СМ ЭВМ предусматривалось создание за период 1976—1980 гг. первой очереди функционально полного набора технических средств для компоновки различных систем автоматизации. В 1977—1979 гг. прошли испытания 28 компонентов программного обеспечения — операционных систем и пакетов прикладных программ.

В 1977 г. принята «Концепция развития СМ ЭВМ второй очереди, в 1978 г. — «Предварительный проект второй очереди СМ ЭВМ». Разработана «Программа ОКР по созданию второй очереди СМ ЭВМ».

Как отмечает руководитель работ академик Б. Н. Наумов, «создание СМ ЭВМ первой очереди привело к значительному повышению технического уровня малых ЭВМ, выпускаемых промышленностью социалистических стран. В 5 раз уменьшились физические размеры комплексов, в 2 раза снизилась их стоимость, показатели надежности улучшились в 2 раза. Этого удалось достичь благодаря переходу в процессорах к микропрограммному управлению, использованию микросхем с повышенной степенью интеграции и улучшенным контактам разъемов, применению малогабаритных источников питания, использованию компактных периферийных устройств, повышению технологичности конструкций».

Модели СМ-ЭВМ первой очереди по своему техническому уровню значительно отличаются от машин — предшественников серии АСВТ-М, но сохраняют программную совместимость с последними (СМ-1, СМ-2 с М-6000, М-7000 и СМ-3, СМ-4 с М-400).

За разработку и организацию серийного производства комплексов технических и программных средств СМ-3 и СМ-4 в 1981 г. коллективу создателей во главе с академиком Б. Н. Наумовым в 1981 г. была присуждена Государственная премия СССР.

В моделях второй очереди СМ ЭВМ предусмотрено значительное расширение номенклатуры мини-ЭВМ с учетом их специализации. В 1982 г. была разработана международная программа развития СМ ЭВМ до 1987 г. (третья очередь СМ ЭВМ). Особое внимание уделяется разработке технических и программных средств для построения локальных вычислительных сетей и разработки микро-ЭВМ в рамках СМ ЭВМ [42].

В рамках второй очереди СМ ЭВМ была выпущена мини-ЭВМ СМ-1300, которая программно совместима с СМ-3, но превосходит последнюю по производительности в 2—2,5 раза. В середине 80-х гг. серийно выпускается ее модификация СМ-1300.01, оперативная память которой увеличена в 2 раза по сравнению с СМ-1300.

В рамках третьей очереди СМ ЭВМ была выпущена мини-ЭВМ СМ-1420, программно совместимая с СМ-4 и с емкостью оперативной памяти 2 Мбайта. На базе моделей СМ-4 и СМ-1420 отечественной промышленностью был освоен выпуск двухпроцессорных неоднородных вычислительных комплексов СМ-1410 и СМ-1600 [43, 46].

Наряду с разработкой мини-ЭВМ в рамках СМ ЭВМ в СССР в середине 70-х гг. была разработана серия мини-ЭВМ «Электроника-100», которая предназначалась для использования в качестве управляющих вычислительных комплексов, научно-технических расчетов, в работе в составе больших вычислительных систем. В 1982 г. коллективу создателей этой серии мини-машин была присуждена Государственная премия СССР [44].

Аркадий Петрович Частиков
"Вычислительная техника и ее применение" 1988/1