Файл: История развития средств вычислительной техники (Сущность и виды средств вычислительной техники).pdf
Добавлен: 04.04.2023
Просмотров: 234
Скачиваний: 2
К разработке и производству вычислительных машин в нашей стране, в соответствии с решениями правительства конца 1950-х годов, подключилось очень много сильных научных коллективов ряда министерств и ведомств. Основными ведущими из них в дальнейшем стали Минприбор СССР (малые счетные и управляющие ЭВМ, периферийное оборудование) и Минрадиопром СССР (большие электронных счетные машины). Академия наук СССР и Академии наук союзных республик также серьезно занимались проблемами создания и совершенствования вычислительных машин и их изготовлением в основном для специфических нужд обороны страны и научных исследований.
В 1965 году был образован Минприбора СССР, поэтому разработка и производство малых ЭВМ и управляющих вычислительных комплексов (УВМ) получили новый существенный импульс в своем развитии. Главенствующая роль здесь принадлежала выдающемуся организатору производства, крупному государственному деятелю, Министру СССР Константину Николаевичу Рудневу.
В первые же дни работы министерства было создано Главное управление по производству средств вычислительной техники, в номенклатуру которых входили:
- электронные вычислительные машины;
- управляющие вычислительные комплексы;
- периферийное оборудование;
- устройства числового программного управления станками и оборудованием;
- настольные счетно-клавишные машины;
- счетные машины;
- кассовые аппараты.
В 1968-1976 гг. на предприятиях министерства было организовано серийное производство ЭВМ серий М6000 и М7000 (разработки Главного конструктора В. В. Резанова, НПО “Импульс”), которые в те годы стали основой построения АСУТП практически во всех сферах народного хозяйства, в ряде оборонных министерств и на атомных электростанциях. За 10 лет Киевский завод ВУМ, Северодонецкое НПО “Импульс” и Тбилисское НПО “Элва” выпустили более 18 тысяч комплексов М6000, а на их базе было создано более 15 тысяч АСУТП [15, c.84].
На развитие средств вычислительной техники оказывали так называемое “давление” системщики, т.е. создатели АСУ. АСУП. АСУТП и систем автоматизированного проектирования (САПР). Эти обстоятельства и привели к такому новому фундаментальному понятию в компьютерной технике, как управляющие ЭВМ, т. е. ЭВМ с развитой периферией в сторону объекта управления (устройства связи с объектом, контроллеры, локальные сети и т. п.).
К концу 1970-х годов в СССР были созданы значительные производственные мощности для выпуска универсальных и специализированных ЭВМ периферийного оборудования. Заводы Минприбора СССР и оборонных министерств выпустили около 20 типов универсальных ЭВМ, различных по архитектуре, структуре, элементной базе и программному обеспечению (ПО). Одновременно с ними были разработаны и выпускались специализированные наземные и бортовые ЭВМ, к характеристикам которых предъявлялись более жесткие требования в соответствии с их назначением.
Многообразие типов ЭВМ требовало значительных затрат не только на их производство, но и на программирование задач, решаемых с их помощью. Именно так и возникла задача создания семейства ЭВМ, которые обладают достаточным уровнем модульности и унификации узлов и устройств, который позволил бы организовать их крупносерийное специализированное производство.
Для решения этой проблемы на правительственном уровне было принято решение о создании программно-совместимых Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). Создание ЕС ЭВМ было поручено Минрадиопрому СССР, с этой задачей он успешно справился. Минприбору СССР было поручено возглавить разработку и организовать серийное производство вычислительных машин серии СМ ЭВМ. Генеральным конструктором был академик Борис Николаевич Наумов.
При создании СМ ЭВМ, впервые в нашей стране были приняты международные стандарты МЭК на размерные ряды конструкций электронного оборудования. Именно это обеспечило их конструктивную совместимость с изделиями ведущих зарубежных фирм и позволило открыть широкую перспективу развития международной интеграции в области вычислительной техники.
Важнейшие, с точки зрения пользователей, массовые области применения обеспечивались созданием проблемно-ориентированных комплексов СМ ЭВМ Поэтому они выпускались заводами-изготовителями в конфигурациях, отвечающих заказным спецификациям и снабженных ПО для решения задач в этих отраслях, например, комплексы автоматизированных рабочих мест конструктора-технолога для предприятий машиностроения и радиоэлектроники, измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) для автоматизации научных исследований и т. д. Примером более сложных решений, служит специальный ИВК на базе ЭВМ модели СМ-4 и Фурье-процессора, который создан в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ, г. Москва, Минприбор СССР) и институтом радиотехники и электроники АЯ СССР для обработки радиолокационных изображений поверхности Венеры, получаемых с искусственного спутника [10, c.78].
Так сложилось, что основные производственные мощности по выпуску СМ ЭВМ были сосредоточены на Украине: Киевское НПО “Электронмаш”, Северодонецкое НПО “Импульс”, Винницкий завод “Терминал”, Одесский завод “Электронмаш”, Черновицкий завод “Электронмаш”, Лубянский завод “Счетмаш”. Все эти заводы являлись базовыми предприятиями по выпуску всего семейства СМ ЭВМ (СМ-1 — СМ-4) и периферийного оборудования, их модификаций и последующих поколений (СМI2IО, СМI6З4, СМ 1700, СМ 1702), управляющих вычислительных комплексов (УВК) на базе малых ЭВМ, а таюке широкой гаммы периферийного оборудования.
Это был огромный научно-технический и производственный комплекс, который способен был решать крупнейшие народнохозяйственные задачи.
В целом к середине 1980-х годов практически во всех отраслях промышленности работало более 140 тыс. УВК различных модификаций, которые производились предприятиями Минприбора СССР.
В микроэлектронике еще в начале 1960-х годов была выдвинута концепция однородных микроэлектронных логических и вычислительных структур, которые состояли из однотипных функциональных элементов с одинаковыми связями между ними (тип нейронных сетей). Концепция разрабатывалась под руководством д-ра технических наук, профессора, академика ГССР Ивери Варламовича Прангишвили. В работах И.В. Прангишвили и его сотрудников было показано, что использование избыточности, регулярности, параллельности и перестраиваемости однородных структур и связей является кардинальным принципом повышения надежности и производительности логических и вычислительных устройств, автоматической адаптации их к выполняемым функциям.
Первой в реализации исследований была микро-ЭЦМ ПС-300, которая создана Институтом проблем управления (ИПУ) АН СССР и Минприбора совместно с НПО “Элва” (г. Тбилиси) в 1976 г. Дальнейшее развитие нетрадиционных принципов динамической перестраиваемости вычислительных средств привело к разработке высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем с перестраиваемой структурой (ПС) [6, c.89].
На указанных принципах ИПУ, совместно с НПО “Импульс” (г. Северодонецк), в 1975-1980 гг. были разработаны и освоены в серийном производстве микропроцессорные ВК ПС-2ООО, которые ориентированы на решение векторно-матричных задач большой размерности, в первую очередь, в геофизике, метеорологии, при обработке спутниковой информации и т. д. с производительностью до 100 млн. оп./с.
С 1981 по 1989 гг. Северодонецкий НПО “Импульс” выпустил около 180 ЭГВК ПС-2000 и свыше 240 мультипроцессоров ПС-2000. ЭГВК-2000 применялись прежде всего для обработки данных сейсмической разведки месторождений нефти и газа. На период до 1990 г. в отрасли Мингео СССР успешно эксплуатировалось около 90 экспедиционных ЭГВК ПС-2000, которые обеспечивали углубленную обработку значительной части данных сейсмической разведки нефти и газа.
Именно на базе нескольких комплексов ПС-2000 и были созданы высокопроизводительные системы обработки гидроакустической и телеметрической информации в реальном масштабе времени. Телеметрический вычислительный комплекс центра управления космическими полетами (ЦУП) использовал с 1986 г. вплоть до 1997 г. систему предварительной обработки телеметрической информации на базе ЭГВК ПС-2000, которая была связана в единый комплекс с центральной системой обработки на базе многопроцессорного ВК “Эльбрус- 2”. Первые комплексы ПС-2000 поступили в ЦУП в 1982 г., последние поступили в 1988 г.
На базе ПС-2000 в нашей стране был решен ряд важнейших для науки и практики задач. Так, сотрудники ИПУ и ВНИИ геофизики решили прямую задачу магнитотеллурики, которая имела большое значение для поиска рудных ископаемых. Совместно с Институтом прикладной механики (г. Новосибирск) была разработана и параллельная версия метода индивидуальных частиц, позволившая решить сложные задачи физической гидродинамики. В НПО “Энергия” была сдана первая очередь системы обработки данных быстроизменяющихся процессов, которые были связаны с телеметрией комплекса “Энергия-Буран”. Решен ряд задач ядерной тематики совместно со специалистами ВНИИЭФ (г. Саров, бывший Арзамас) и НИТИ (г. Сосновый Бор, Ленинградская обл.).
К концу 1980-х годов в ИПУ было создано новое поколение ЭВМ серии ПС - ПС2IОО, с более мощной производительностью, но из-за развала страны они не были реализованы в серийном производстве.
Наряду с малыми ЭВМ и УВК, предприятия Минприбора выпускали и широкую гамму настольных вычислительных машин, кассовые аппараты, периферийное оборудование для ЭВМ, устройства числового программного управления (УЧПУ) для станков, автоматизированные места конструктора, технолога, диспетчера, управленца, программируемые контроллеры и микроконтроллеры, растровые графические и другие цветные видеотерминалы и т. д. [5, c.112].
С начала 1980-х гг. большое развитие в производстве и применении получили программируемые контроллеры (ПК) и микроконтроллеры. Выпуском такой техники в Минприборе СССР занималось более 20 предприятий. Контроллеры выпускались и Минрадиотехпромом, и Минрадиопромом, и Минэлектронпромом, а также рядом других министерств. Выпуск контроллеров к середине 1980-х гг. только предприятиями Ми- прибора СССР превышал 100 тыс, единиц в год. Одним из первых разработчиков и изготовителей контроллеров в отрасли приборостроения было НПО САУ, г. Харьков, директором которой являлся К.И. Диденко. Этим же предприятием изготавливался программируемый микроконтроллер (МПК) МП59.01, который был предназначен для комплектования отдельных узлов гибких производственных систем и агрегатных станков с числом входов и выходов до 20.
Нельзя, конечно, не остановиться хотя бы вкратце на выпуске устройств числового программного управления (УЧПУ) металлообрабатывающими станками. В начале 1950-х гг. за рубежом и в Советском Союзе начались интенсивные работы над созданием программно-управляемых станков.
Одна из первых в Минприборе СССР систем цифрового программного управления газорезательным станком была создана Киевским институтом автоматики в начале 1960-х гг. Такой станок предназначался для изготовления деталей сложного профиля из листового проката, куда была включена разметка и маркировка. Система управления станком обеспечивала автоматическое двухкоординатное перемещение рабочих органов по программе, записанной на магнитную ленту, а также выдачу команд для исполнения всех вспомогательных технологических операций.
С 1967 г. министерство поручило выпуск УЧПУ Ленинградскому электромеханическому заводу (ЛЭМЗ), который впоследствии и стал головным предприятием отрасли по их разработке и производству. В 1974 г. выпуск УЧПУ достиг 5 000 шт. Однако потребность в них постоянно росла. К производству подключились Томский завод “Контур”, Нальчикский завод “Телемеханика” и ряд других предприятий министерства. Только заводом ЛЭМЗ к 1989 г. было изготовлено свыше 28 000 шт. УЧПУ [4, c.78].
Сегодня перед нашей страной стоят сложнейшие и, кажущиеся невыполнимыми, задачи. Уже не «догнать» или «уменьшить отставание», а создать под стратегическим руководством и контролем государства современную электронно-вычислительную и управляющую технику, электронику, микро- и наноэлектронику, микросистемную технику. То есть, необходимо осуществить огромный скачок в мир сегодняшней техники. Примером такого действия в недавней истории была Япония после Второй мировой войны, для этого в стране должны найтись средства. И они есть. Нам необходимо понять, что без собственного обновленного промышленного производства Россия существовать не сможет.
Заключение
Самыми первыми вычислительными приспособлениями были собственные пальцы человека. Когда этого средства оказывалось недостаточно, в ход шли камушки, палочки или ракушки. Складывая такой набор десятками, а затем и сотнями, человек учился считать и пользоваться средствами измерения чисел. Именно с таких камушков и ракушек началась история развития вычислительной техники. Раскладывая их по разным столбцам (разрядам) и добавляя или убирая нужное количество камушков, можно было производить сложение и вычитание больших чисел. При многократном сложении можно было выполнять даже такое сложное в то время действие, как умножение.
Затем начинается история развития средств вычислительной техники. Первым средством для вычисления стали изобретенные на Руси счеты. В них числа разбивались на десятки с помощью горизонтальных направляющих с косточками. Эти счеты стали незаменимым помощником для торговцев, чиновников, приказчиков и управляющих. Такие люди умели пользоваться счетами просто виртуозно. В дальнейшем такое необходимое устройство проникло и в Европу.
Самым первым механическим устройством для счета, которое знает история развития вычислительной техники, стала счетная машина, которую в 1642 году построил выдающийся французский ученый Блез Паскаль. Его механический «компьютер» мог производить такие действия, как сложение и вычитание. Эту машину именовали «Паскалина» и состояла она из целого комплекса, в котором устанавливались вертикально колеса с нанесенными цифрами от 0 до 9. Колесо при полном обороте цепляло соседнее колесо и поворачивало его на одну цифру. Количество колес определяло количество разрядов вычислительной машины. А если на ней устанавливали пять колес, то машина могла уже проводить операции с огромными числами вплоть до 99999.