Чем заменить микро-ЭВМ "Электроника-60"?

Введение

Не случайно вопрос о возможности замены машины "Электроника-60" вынесен в заголовок данного раздела сайта. Дело в том, что эта машина активно использовалась в СКБ ВТ с тех пор, как она появилась у нас в начале 80-х годов. На ней научились программировать очень многие наши специалисты: и программисты (в первую очередь, конечно), и схемотехники. На "Электронике-60" были разработаны несколько автоматизированных систем, например, система управления табло для заводского конференц-зала, автоматизированная система сбора данных с пультов оператора для завода, автоматизированная система контроля объемного монтажа и печатных плат изделия НЦ-1. НЦ-2. Впоследствии приобретённый опыт использовался для работы с различными модификациями ДВК (от ДВК-1 до ДВК-4), МС-1212, комплексом ВУМС и далее с нашим контроллером МПСУ. К сожалению, сегодня у нас не осталось ни одного экземпляра этой машины хотя бы в качестве музейного экспоната, как нет и ДВК. Всё было списано и разобрано в прежние годы.

Кроме того, что машина "Электроника-60" нам хорошо известна и оказала большое влияние, в том числе, и на формирование одного из основных направлений разработки, она, как оказалось, в нашей стране до сих пор где-то работает. Об этом можно судить, например, по обсуждению на форуме сайта http://forum.ixbt.com/. Приведём несколько выдержек из этого обсуждения.

Конференция: Электронные устройства и компоненты, тема обсуждения: "Чем можно заменить устаревшие ЭВМ "Электроника-60" .
  "Задача состоит в том, чтобы, не переделывая программное обеспечение, заменить процессорный модуль М2 на что-то современное… И замечу, что это проблема (многих) заводов, ранее оснащённых станками-автоматами и автоматическими линиями"
  "В СССР в массовом порядке выпускалась ЭВМ "Электроника-60" (PDP-11), и управление установками, станами и пр. ложилось на её электронные плечи. Так вот; это "старьё" выходит из строя, а чем попало, его не заменишь т.к. периферия и софт заточены под это железо"
  "Да это LSI-11. Не далее как год назад по инету пытался найти решение замены. Объявился даже какой-то разработчик LSI который даже предложил эмуляторы, которые он до сих пор пишет"
  "Вспомнил, что вам подойдет. Если у вас процессор М1 или М2, т.е. "Электроника-60", вам подойдет целиком процессорная плата от ДВК-1 и ДВК-2. Там процессор 1801ВМ1 или ВМ2"
  "…в интернете есть информация об одноплатном микроконтроллере "Кварц-60.1". Похоже этот "Кварц 60.1" самый реальный вариант. Одноплатный микроконтроллер "Кварц-60.1" - эффективный вариант модернизации систем ЧПУ 2С42-61, 2С42-65 и 2Р22, выполненных на базе микроЭВМ "Электроника-60", используемых для управления фрезерными, горизонтально-расточными, координатно-расточными и токарными станками "

Из приведённой информации понятно, что "Электроника-60" до сих пор ещё привлекает внимание. Кстати, об этом свидетельствует также то, что в интернете можно найти достаточно подробные сведения об устройстве этой машины, о системе её команд. Вот две ссылки, на которые можно обратить внимание:

"Электроника-60" Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Первый компьютер - "Электроника-60"

В СССР были выпущены также ряд книг, посвящённых "Электронике-60". Наверное, можно найти где-то в технических библиотеках комплект документации на "Электронику-60", на платы и на программное обеспечение. В СКБ ВТ, к сожалению, при наших частых переездах из одного помещения завода в другое с лишней документацией пришлось расстаться. Остались отдельные разрозненные экземпляры.

От "Электроники-60" до МПСУ

"Электроника-60"

Вспоминая работу с "Электроникой-60" в первые годы её появления в СКБ ВТ, следует отметить с одной стороны значительный рост возможностей создания различных систем на её базе, расширение кругозора наших специалистов, а с другой стороны ряд "мелочей", осложнявших работу с этой машиной, особенно с первыми её модификациями. Первые машины, которые к нам поступили (а они у нас были действительно одними из первых, произведённых в Воронеже), представляли собой плоские железные ящики чёрного цвета. На лицевой стороне этого ящика пульт управления с тремя клавишами, а с тыльной стороны свисают кабели для периферийных устройств. К периферийным устройствам относились электрическая печатающая машинка (ЭПМ) "Consul-260", фотосчитывающее устройство (ФСУ) FS-1501 и перфоратор ПЛ-150М. Эти устройства надо было покупать отдельно, что было не так просто сделать. Нас "спасло" то, что все эти устройства входили в состав комплексов на базе "Электроники К-200", "Электроники НЦ-2" и "5Э37", которые производились на заводе. Последние два, как мы знаем, являются разработками нашего СКБ ВТ. Поэтому проблем с получением "периферии" у нас практически не было.

Совсем другое дело, что при создании любой системы на базе "Электроники-60" и при её эксплуатации отмечалось достаточное количество недостатков, присущих этой машине. Перечислим те, которые наиболее запомнились:

1) В стандартную конфигурацию первых моделей машины входили: плата процессора М1 (позднее М2), интерфейсная плата В1 для подключения ЭПМ "Consul-260" и ФСУ FS-1501, интерфейсная плата В21 для подключения перфоратора ПЛ-150М. Все они были вставлены в разъёмы типа РППМ 16*72, которые в 4 ряда впаяны в кросс-плату "корзины". Всякий раз, когда надо было вынуть плату из этих разъёмов, приходилось прикладывать немалое усилие, чтобы вытащить плату из разъёмов. И если "половинчатая" плата В21 вынималась более-менее легко, то "полные" платы М2 и В1 приходилось тащить основательно. Специальные рычаги по краям наружного металлического обрамления платы, которые мы называли "уши", довольно часто не выдерживали усилий и ломались. Ещё хуже дело обстояло тогда, когда надо было вставить в "корзину" дополнительные платы собственно разработки. Стоило конструктору чуть-чуть ошибиться в шаге "ламелей" печатного разъёма на плате, или такую же ошибку допускали при изготовлении печатной платы, как ничего не работало из-за отсутствия контактов. А если элементы на плате были смонтированы чуть выше положенной высоты, или плата изогнулась во время "усиленного запихивания" в разъёмы, тогда можно было ожидать замыкания с соседними платами. Как только не пытались выходить из этих ситуаций: напильником подтачивали текстолитовые края и паз ключа печатного разъёма платы, нагибали торчащие конденсаторы, клеили кусочки изоляционной ленты на "головы" транзисторам, прокладывали тонкую плоскую фотоплёнку между платами… И ругали тех неизвестных нам инженеров, которые придумали столь неудобную конструкцию.

2) Неоднократно при создании систем одной "корзины", в которую можно было поставить всего 4 "полные" платы, и в стандартной конфигурации оставалось свободного места всего на 3 "половинчатых" платы, приходилось использовать дополнительную "корзину". Для объёдинения системной магистрали (интерфейс МПИ по ОСТ 11.305.903-80) использовались коннекторы собственного изготовления, которые состояли из двух "половинчатых" плат и кабеля-шлейфа между ними. Например, в СКБ ВТ был разработан и изготавливался такой коннектор. Но при расположении плат в двух "корзинах", если они использовали систему прерывания при обмене с процессором, необходимо было скрупулёзно разобраться в прохождении линий запроса и предоставления прерывания, которые проложены в "корзинах" весьма хитро. А ещё не перепутать порядок установки плат коннектора. Часто малейшая ошибка приводила к тому, что система не работала. А ещё следовало не забывать про 120-омное согласование линий интерфейса. И так далее.

3) Программы для первых машин разрабатывались с использованием машинных кодов. Например, ассемблер, который входил в комплект поставки машины, в СКБ ВТ вообще не применялся. И это вовсе не проблема программистов, а проблема ввода транслятора в машину. Огромную бобину перфоленты с ассемблером надо было ввести с "фотосчитки". Кто это делал, хорошо себе представляет, насколько это не простая задача. А вот порвать единственную перфоленту очень легко. Когда она вылетала из ФСУ, то могла свалиться на пол, зацепиться за любой предмет на столе и т.д. Сделать достаточное число копий перфоленты с хорошим качеством тоже было не просто. ФСУ грешили ошибками при вводе, а перфораторы иной раз не совсем качественно пробивали дорожки. Вот и приходилось тщательно готовиться к вводу длинных перфолент. К сожалению, в условиях лаборатории разработчика системы, а не машинного зала вычислительного центра, часто не удавалось достичь полной сохранности перфолент.

4) Программа вводилась программистом с клавиатуры ЭПМ "Consul-260", который являлся и устройством терминального ввода, и одновременно принтером. Программа действительно "набивалась", потому что шуму при вводе было достаточно. Чуть позднее, конечно, появилась возможность ввода с клавиатуры дисплея (использовалась плата УПО), что немного облегчило труд программистов.

ДВК

В середине 80-х годов в СКБ ВТ на смену "Электронике-60" стали поступать ДВК. Мы не будем рассказывать здесь, что это такое, потому что по ДВК достаточно подробно можно посмотреть по следующим ссылкам:

Диалоговый вычислительный комплекс (ДВК)

Музей советских компьютеров (фотографии ДВК)

В СКБ ВТ за период вплоть до конца 90-х годов активно использовались комплексы ДВК различных моделей: от первых ДВК-1 до последних ДВК-4. В конечном итоге их вытеснили компьютеры IBM PC.

ДВК были программно и аппаратно (по шине МПИ) совместимы с серией микро-ЭВМ "Электроника-60", МС 1212 (тоже применялись в СКБ ВТ). Выпускались ДВК на заводе Квант Министерства электронной промышленности СССР. А МЭП - это наше "родное" министерство. СКБ ВТ участвовало в важных проектах, разработках, проводимых в МЭП, поэтому для всех новых разработок в СКБ ВТ совершенно естественным образом поступали самые новые модификации ДВК.

ДВК выгодно отличались от "Электроники-60" по многим параметрам. Например, ДВК-2М комплектовался при покупке такими периферийными устройствами, как НГМД (накопитель на гибких магнитных дисках), дисплей с интерфейсом ИРПС, принтер с интерфейсом ИРПР; объем ОЗУ пользователя 56 Кбайт; программное обеспечение включало в себя операционную систему RT-11SJ, что значительно повысило эффективность разработки программ. Конструкция ДВК была немного удобнее, чем у "Электроники-60", хотя и унаследовал "корзину" с четырьмя "этажами" для плат. Но зато корпус ДВК можно было сравнительно легко разобрать, чтобы визуально контролировать: правильно ли платы при установке проходят по направляющим и насколько надёжно вставляются в разъёмы.

Итак, ДВК имел несомненные плюсы по сравнению с "Электроникой-60". Поэтому комплексы ДВК очень активно применялись в СКБ ВТ, для них было разработано множество программ, работающих в ОС RT-11 (редакторы, драйвера устройств, системы программирования, САП и САПР, тестовые программы, программы систем АСК и т.д.).

Но оставались существенные общие с "Электроникой-60" недостатки: эти машины плохо приспособлены к работе в жёстких условиях эксплуатации и не имели достаточного набора модулей, применяемых в системах АСУТП. Хотя надо сказать, что многие разработчики в стране при создании систем управления на базе "Электроники-60" и ДВК самостоятельно разрабатывали недостающие платы, адаптеры и т.п., не ограничиваясь штатными платами и контроллерами, для подключения различных устройств, устанавливали их в дополнительные "корзины". Однако трудно себе представить, что подобные комплексы работали надёжно, поскольку и конструкция, и сравнительно низкая помехозащищённость при "длинной" шине МПИ, вряд ли могли давать такую возможность.

УКПО, УСО

Еще в середине 70-х годов (1973,1974 годы) в СВЦ (Специализированном вычислительном центре) Зеленограда (см. http://www.electronics.ru/files/article_pdf/1/article_1068_550.pdf) был разработан и изготовлен УКПО (универсальный комплект периферийного оборудования) для связи с объектами, специально предназначенный для управляющей ЭВМ "Электроника НЦ-1"

История создания НЦ-1 изложена в статье Бориса Михайловича Малашевича "Разработка вычислительной техники в Зеленограде. "Детский конструктор" "Электроника НЦ-1". Приведу достаточно обширную цитату из этой статьи.

"НЦ-1 задумывалась как управляющая ЭВМ, ей были нужны устройства связи с объектами (УСО). Такое УСО - "Унифицированный комплект периферийного оборудования" (УКПО), включающее общий блок и 12 сменных модулей, было разработано и для НЦ-1 (ГК В.М. Трояновский). Внешние размеры блока УКПО соответствовали популярным в мире стандартам КАМАК и "Евромеханика" "Приказом МЭП от 6 февраля 1974 года серийное производство мини-ЭВМ "Электроника НЦ-1" было поручено Псковскому заводу радиодеталей (ПЗРД) Псковского объединения "Рубин". Для сопровождения производства там было образовано СКБ Вычислительной техники (СКБ ВТ). Специалисты СКБ ВТ и ПЗРД прошли в СВЦ полный курс обучения и стажировку, необходимые для обеспечения производства НЦ-1 в Пскове. ПЗДР сначала несколько лет выпускал НЦ-1, а затем СКБ ВТ уже самостоятельно провело её модернизацию на новой элементной базе. Новая модель "Электроника НЦ-2" в обычном исполнении и "Электроника 5Э37" специального назначения (для систем ПРО) более 15 лет выпускались на ПЗРД. Эти ЭВМ до сих пор работают на объектах. Получило дальнейшее развитие и УКПО, со временем переработанное в микропроцессорную систему управления (МПСУ), которая многие годы выпускалась как самостоятельный продукт и стала основой для ряда других разработок СКБ ВТ".

Сначала в СКБ ВТ была выполнена доработка УКПО с тем, чтобы его можно было подключать к "Электронике-60". Подключение блока (каркаса) УКПО к шине "Электроники-60" производилось при помощи коннектора и специального согласующего модуля. Таким образом, модули УКПО управлялись через удлинённую магистраль ЭВМ. В составе модулей были платы цифрового входа (ПцВх), цифрового выхода (ПцВых), платы релейного выхода, ЦАП. АЦП и т.д. Затем УКПО было преобразовано в УСО (устройство связи с объектами), которое отличалось элементной базой, меньшими размерами каркаса и модулей, соответствующими стандарту 4U. Расширилась номенклатура модулей. Конструкция УСО учитывала требования, предъявляемые к оборудованию, эксплуатируемому в промышленных условиях. Каркас модулей КМ-13 позволял устанавливать в него до 13-ти модулей. Модули достаточно легко вставлялись по направляющим и фиксировались невыпадающими винтами. Разъёмы типа СНП-34С-90 системной магистрали (розетки впаивались в кросс-плату), обеспечивали надёжное контактирование с модулями. Одновременно с разработкой модулей и внедрением их в производство на Псковском заводе радиодеталей с середины 80-х годов в СКБ ВТ активно разрабатывалось программное обеспечение для УСО, которое было предназначено для облегчения пользователям УСО его применения при создании различных систем управления. Базой (платформой) для разработки программного обеспечения являлся, конечно же, ДВК.

Действительно, полная совместимость системной шины (Q-BUS) позволяла при помощи коннектора и согласующей платы М108 в каркасе УСО объединять ДВК с УСО и получать, таким образом, комплекс для разработки и отладки программного обеспечения, который также использовался как управляющий, чему было не мало практических примеров. Как готовые программные продукты с 1987 года пользователям УСО СКБ ВТ начал поставляться две системы программирования УСО: одна была основана на языке Quasic, а вторая на языке релейно-функциональных схем (РФС). Комплекс ДВК-УСО имел достоинства, которые заключались в следующем: регистры модулей УСО напрямую доступны в пультовом режиме в области адресации внешних устройств; программы работы с УСО могли запускаться с дискеты в операционной системе RT-11; автономные программы для УСО (без поддержки операционной системы) могли запускаться из модулей репрограммируемых ПЗУ. Недостаток такого комплекса заключается в том, что кабель коннектора, удлиняющего системную магистраль ДВК, не может быть длинным, поэтому УСО располагается рядом с ДВК; и поскольку плата процессора находится в ДВК, то последний должен постоянно находиться во включенном состоянии.

МПСУ

Параллельно с расширением номенклатуры модулей УСО, которые позволяли подключать все большее количество разнообразных источников сигналов и исполнительных устройств в СКБ ВТ разрабатывались процессорные модули в формате УСО. Первым таким модулем стал М126. Этот модуль практически полностью повторил плату процессора ДВК типа MC 1201.02 на основе процессора КМ1801ВМ2.

М126 имеет один внешний порт с интерфейсом ИРПС, к которому подключается терминальное устройство (алфавитно-цифровой дисплей, пульт оператора и т.д.). Параллельный порт ИРПР в этой плате отсутствовал. Но чтобы обеспечить возможность вывода информации на печать, позднее был разработан специальный модуль управления принтером М207. Далее на КМ1801ВМ2 последовательно были созданы платы процессора: М131 с двумя последовательными портами ИРПС и М231 с возможностью замены в колодках микросхем ОЗУ на микросхемы ПЗУ.

Плата процессора обычно вставлялась в каркас КМ-13 на второе посадочное место (если считать слева направо), чтобы обеспечить правильное прохождение сигналов системы прерывания для других модулей, стоящих правее и использующих прерывание в процессе работы. Вместе с процессором УСО превращалось в микропроцессорную систему управления, сокращённо МПСУ. Название МПСУ (или "промышленный контроллер МПСУ) закрепилось за такой конфигурацией. Плату процессора стали называть "контроллер МПСУ". Действительно, в таком виде система приобрела черты промышленного контроллера. МПСУ (каркас с модулями) мог устанавливаться в непосредственной близости от датчиков и исполнительных механизмов, а управление производилось удалённо по каналу ИРПС, например, с дисплея типа 15ИЭ-00-13. Каркас КМ-13 может устанавливаться в стойку. Разработка программ для МПСУ производилась вначале на ДВК. Поскольку имеет место программно-аппаратная совместимость (если, конечно, не использовать различающиеся адреса и прерывания внешних устройств), то программы в МПСУ переносились копированием файлов (если к МПСУ подключен накопитель на ГМД) или программированием модулей РПЗУ.

Дальнейшее развитие МПСУ происходило с учетом пожеланий заказчиков в нескольких направлениях:

[В содержание материала]

[На главную] [На титульную]