JUICE
Jan G. Oblonsky, en av de första eleverna i Svoboda och utvecklaren av EPOS-1, påminner om det så här (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. No. 4, October 1980):
Den ursprungliga idén lades fram av Svoboda på sin datorutvecklingskurs 1950, när han förklarade teorin om att bygga multiplikatorer, han märkte att det inte finns någon strukturell skillnad mellan en adderare och en multiplikator i den analoga världen (den enda skillnaden är att använda lämpliga skalor vid ingång och utgång), medan deras digitala implementeringar är helt olika strukturer. Han uppmanade sina elever att försöka hitta en digital krets som skulle utföra multiplikation och addition med jämförbar lätthet. En tid senare närmade sig en av eleverna, Miroslav Valach, Svoboda med tanken på kodning, som blev känt som restklassystemet.
För att förstå dess arbete måste du komma ihåg vad uppdelning av naturliga tal är. Uppenbarligen kan vi med naturliga tal inte representera bråk, men vi kan utföra division med resten. Det är lätt att se att när man delar olika tal med samma givna m kan man få samma återstod, i vilket fall de säger att de ursprungliga talen är jämförbara modulo m. Uppenbarligen kan det finnas exakt 10 rester - från noll till nio. Matematiker märkte snabbt att det är möjligt att skapa ett talsystem där det istället för traditionella tal är resterna av division som kommer att visas, eftersom de kan adderas, subtraheras och multipliceras på samma sätt. Som ett resultat kan vilket nummer som helst representeras av en uppsättning icke -tal i ordets vanliga betydelse, utan en uppsättning sådana rester.
Varför sådana perversioner, gör de verkligen något enklare? Faktum är hur det kommer att bli när det gäller att utföra matematiska operationer. Som det visade sig är det mycket lättare för maskinen att utföra operationer inte med siffror, utan med rester, och här är varför. I systemet med restklasser representeras varje nummer, flersiffrigt och mycket långt i det vanliga positionssystemet, som en tupel av ensiffriga tal, som är återstoden för att dividera det ursprungliga talet med basen av RNS (a tupel coprime -nummer).
Hur kommer arbetet att accelerera under en sådan övergång? I ett konventionellt positionssystem utförs aritmetiska operationer sekventiellt bit för bit. I det här fallet bildas överföringar till nästa mest betydande bit, vilket kräver komplexa hårdvarumekanismer för deras bearbetning, de fungerar som regel långsamt och sekventiellt (det finns olika accelerationsmetoder, matrismultiplikatorer etc., men detta, i är i alla fall icke-triviala och besvärliga kretsar).
RNS har nu möjlighet att parallellisera denna process: alla operationer på rester för varje bas utförs separat, oberoende och i en klockcykel. Uppenbarligen påskyndar detta alla beräkningar många gånger, dessutom är resterna en bit per definition, och som ett resultat beräknar du resultaten av deras addition, multiplikation etc. det är inte nödvändigt, det räcker med att blinka in dem i operationsbordets minne och läsa därifrån. Som ett resultat är operationer på siffror i RNS hundratals gånger snabbare än det traditionella tillvägagångssättet! Varför implementerades inte detta system omedelbart och överallt? Som vanligt händer det bara smidigt i teorin - verkliga beräkningar kan stöta på en sådan olägenhet som överflöd (när det slutliga talet är för stort för att kunna sättas in i ett register), avrundning i RNS är också mycket otrivligt, liksom jämförelse av siffror (strängt taget är RNS inte positionssystemet och termerna "mer eller mindre" har ingen mening alls där). Det var på lösningen av dessa problem som Valakh och Svoboda fokuserade, eftersom fördelarna som SOC lovade redan var mycket stora.
För att behärska principerna för drift av SOC -maskiner, ta ett exempel (de som inte är intresserade av matematik kan utelämna det):
Omvänd översättning, det vill säga återställandet av positionsvärdet för numret från resterna, är mer besvärligt. Problemet är att vi faktiskt behöver lösa ett system med n jämförelser, vilket leder till långa beräkningar. Huvuduppgiften för många studier inom RNS är att optimera denna process, eftersom den ligger till grund för ett stort antal algoritmer, där kunskap om talens position på talraden i en eller annan form är nödvändig. I talteori har metoden för att lösa det angivna jämförelsessystemet varit känt under mycket lång tid och består i en följd av det redan nämnda kinesiska restsatsen. Övergångsformeln är ganska besvärlig, och vi kommer inte att ge den här, vi noterar bara att i de flesta fall försöker man undvika denna översättning, optimera algoritmerna så att de stannar inom RNS till slutet.
En ytterligare fördel med detta system är att du i tabellform och även i en cykel i RNS kan utföra inte bara operationer på tal, utan också på godtyckligt komplexa funktioner representerade i form av ett polynom (om, naturligtvis, resultat går inte utöver representationsintervallet). Slutligen har SOC en annan viktig fördel. Vi kan införa ytterligare skäl och därigenom erhålla den redundans som är nödvändig för felkontroll, på ett naturligt och enkelt sätt, utan att störa systemet med trippel redundans.
Dessutom gör RNS att kontrollen kan utföras redan i själva beräkningen, och inte bara när resultatet skrivs in i minnet (som felkorrigeringskoderna gör i det konventionella nummersystemet). I allmänhet är detta i allmänhet det enda sättet att styra ALU under arbetets gång, och inte det slutliga resultatet i RAM. På 1960 -talet ockuperade en processor ett eller flera skåp, innehöll många tusentals individuella element, lödda och löstagbara kontakter samt kilometerledare - en garanterad källa till olika störningar, fel och fel och okontrollerade. Övergången till SOC gjorde det möjligt att öka systemets stabilitet till fel med hundratals gånger.
Som ett resultat hade SOK -maskinen kolossala fördelar.
- Högsta möjliga feltolerans "out of the box" med automatisk inbyggd kontroll av korrektheten för varje operation i varje steg - från att läsa siffror till aritmetik och skriva till RAM. Jag tycker att det är onödigt att förklara att för missilförsvarssystem är detta kanske den viktigaste egenskapen.
-
Högsta möjliga teoretiska parallellitet för operationer (i princip absolut alla aritmetiska operationer inom RNS kan utföras i en cykel, utan att ta hänsyn till bitdjupet för de ursprungliga talen alls) och beräkningshastigheten som inte kan uppnås med någon annan metod. Återigen, det finns ingen anledning att förklara varför missilförsvarsdatorer skulle vara så effektiva som möjligt.
Således bad SOK-maskiner helt enkelt om deras användning som en antimissilförsvarsdator, det kunde inte finnas något bättre än dem för detta ändamål under dessa år, men sådana maskiner måste fortfarande byggas i praktiken och alla tekniska svårigheter måste kringgås. Tjeckarna klarade detta strålande.
Resultatet av fem års forskning var Wallachs artikel "Ursprung till koden och nummersystemet för återstående klasser", publicerad 1955 i samlingen "Stroje Na Zpracovani Informaci", vol. 3, Nakl. CSAV, i Prag. Allt var klart för utvecklingen av datorn. Förutom Wallach lockade Svoboda flera fler begåvade studenter och doktorander till processen, och arbetet började. Mellan 1958 och 1961 var cirka 65% av maskinens komponenter, namngivna EPOS I (från tjeckiska elektronkovy počitač středni - medeldator), klara. Datorn skulle tillverkas vid anläggningarna i ARITMA -anläggningen, men som i fallet med SAPO var introduktionen av EPOS I inte utan svårigheter, särskilt när det gäller tillverkning av elementbasen.
Brist på ferrit för minnesenheten, dålig kvalitet på dioder, brist på mätutrustning - det här är bara en ofullständig lista över svårigheter som Svoboda och hans elever fick möta. Den maximala strävan var att få en så elementär sak som ett magnetband, historien om dess förvärv bygger också på en liten industriell roman. För det första var det i Tjeckoslovakien frånvarande som klass; det var helt enkelt inte producerat, eftersom de inte hade någon utrustning för detta alls. För det andra, i CMEA -länderna var situationen liknande - vid den tiden var det bara Sovjetunionen som på något sätt gjorde bandet. Det var inte bara av en skrämmande kvalitet (i allmänhet har problemet med kringutrustning och särskilt med det förbannade bandet från dator till kompaktkassetter förföljt Sovjet till slutet, alla som haft turen att arbeta med sovjetband har en enorm antal berättelser om hur det revs, hälldes etc.), så de tjeckiska kommunisterna av någon anledning väntade inte på hjälp från sina sovjetiska kollegor, och ingen gav dem ett band.
Som ett resultat av detta tilldelade generalingenjörsminister Karel Poláček en subvention på 1,7 miljoner kronor för extraktion av tejp i väst, men på grund av byråkratiska hinder visade det sig att utländsk valuta för detta belopp inte kunde frigöras inom gränsen av ministeriet för allmän teknik för importteknik. Medan vi hanterade detta problem missade vi beställningsfristen för 1962 och fick vänta hela 1963. Slutligen, endast under den internationella mässan i Brno 1964, som ett resultat av förhandlingar mellan statskommissionen för utveckling och samordning av vetenskap och teknik och statskommissionen för ledning och organisation, var det möjligt att uppnå import av bandminne tillsammans med ZUSE 23 -datorn (de vägrade sälja tejpen från Tjeckoslovakien separat på grund av embargo, jag var tvungen att köpa en hel dator från den neutrala schweizaren och ta bort magnetenheterna från den).
EPOS 1
EPOS I var en modulär unicast -rördator. Trots att den tekniskt sett tillhörde den första generationen maskiner var några av de idéer och tekniker som användes i den mycket avancerade och genomfördes massivt bara några år senare i andra generationens maskiner. EPOS I bestod av 15 000 germaniumtransistorer, 56 000 germaniumdioder och 7 800 vakuumrör, beroende på konfiguration hade den en hastighet på 5–20 kIPS, vilket inte var dåligt då. Bilen var utrustad med tjeckiska och slovakiska tangentbord. Programmeringsspråk - autokod EPOS I och ALGOL 60.
Maskinens register samlades på de mest avancerade nickel-stål magnetostriktiva fördröjningslinjerna för dessa år. Det var mycket svalare än Strela kvicksilverrör och användes i många västerländska konstruktioner fram till slutet av 1960 -talet, eftersom sådant minne var billigt och relativt snabbt användes det av LEO I, olika Ferranti -maskiner, IBM 2848 Display Control och många andra tidiga videoterminaler (en tråd brukar lagra 4 teckensträngar = 960 bitar). Det användes också framgångsrikt i tidiga stationära elektroniska räknare, inklusive Friden EC-130 (1964) och EC-132, programmerbara miniräknare Olivetti Programma 101 (1965) och programmerbara miniräknare Litton Monroe Epic 2000 och 3000 (1967).
I allmänhet var Tjeckoslovakien i detta avseende en fantastisk plats - något mellan Sovjetunionen och fullvärdigt Västeuropa. Å ena sidan fanns det i mitten av 1950 -talet problem även med lampor (kom ihåg att de också fanns i Sovjetunionen, även om det inte var så försummat), och Svoboda byggde de första maskinerna på 1930 -talets monströst föråldrade teknik - reläer, å andra sidan, i början av 1960-talet blev ganska moderna nickelfördröjningslinjer tillgängliga för tjeckiska ingenjörer, som började användas i inhemsk utveckling 5-10 år senare (när de föråldrades i väst, för till exempel den inhemska Iskra-11 ", 1970 och" Electronics-155 ", 1973, och den senare ansågs så avancerad att han redan fick en silvermedalj vid utställningen av ekonomiska prestationer).
EPOS I, som du kanske gissar, var decimal och hade rika kringutrustning, dessutom levererade Svoboda flera unika hårdvarulösningar i datorn som var långt före sin tid. I / O -operationer i en dator är alltid mycket långsammare än att arbeta med RAM och ALU, det beslutades att använda inaktiv tid för processorn, medan programmet det körde åtkom långsamma externa enheter, för att starta ett annat oberoende program - totalt sett, på detta sätt var det möjligt att köra upp till 5 program parallellt! Det var världens första implementering av multiprogrammering med hårdvaruavbrott. Dessutom infördes extern (parallell lansering av program som arbetar med olika oberoende maskinmoduler) och interna (pipelining för divisionen, den mest mödosamma) tidsdelningen, vilket gjorde det möjligt att öka produktiviteten många gånger.
Denna innovativa lösning anses med rätta vara frihetens arkitektoniska mästerverk och användes massivt i industridatorer i väst bara några år senare. EPOS I multiprogrammerande datorkontroll utvecklades när själva idén om tidsdelning fortfarande var i sin linda, även i den professionella elektriska litteraturen under andra halvan av 1970 -talet kallas den fortfarande för mycket avancerad.
Datorn var utrustad med en bekväm informationspanel, där det var möjligt att övervaka processernas framsteg i realtid. Designen antog initialt att tillförlitligheten för huvudkomponenterna inte var idealisk, så EPOS I kunde rätta till enskilda fel utan att avbryta den aktuella beräkningen. En annan viktig egenskap var möjligheten att hetbyta komponenter, samt ansluta olika I / O -enheter och öka antalet trummor eller magnetiska lagringsenheter. På grund av sin modulära struktur har EPOS I ett brett spektrum av applikationer: från massdatabearbetning och automatisering av administrativt arbete till vetenskapliga, tekniska eller ekonomiska beräkningar. Dessutom var han graciös och ganska stilig, tjeckerna, till skillnad från Sovjetunionen, tänkte inte bara på prestanda, utan också på utformningen och bekvämligheten av deras bilar.
Trots brådskande förfrågningar från regeringen och ekonomiska ekonomiska subventioner kunde ministeriet för allmän maskinbyggnad inte tillhandahålla den nödvändiga produktionskapaciteten vid VHJ ZJŠ Brno -anläggningen, där EPOS I skulle tillverkas. Ursprungligen antogs det att maskiner av denna serie skulle tillgodose behoven i den nationella ekonomin fram till omkring 1970. Till slut blev allt mycket tristare, problemen med komponenter försvann inte, dessutom ingrep det kraftfulla TESLA -bekymret i spelet, vilket var fruktansvärt olönsamt att producera tjeckiska bilar.
Våren 1965, i närvaro av sovjetiska specialister, genomfördes framgångsrika statstester av EPOS I, där dess logiska struktur, vars kvalitet motsvarade världsnivån, särskilt uppskattades. Tyvärr har datorn blivit föremål för ogrundad kritik från vissa dator "experter" som försökte driva igenom beslutet att importera datorer, till exempel skrev ordföranden för den slovakiska automationskommissionen Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? In: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Förutom prototyper, producerades inte en enda dator i Tjeckoslovakien. Ur världens utveckling är den tekniska nivån på våra datorer mycket låg. Exempelvis är energiförbrukningen för EPOS I mycket hög och uppgår till 160-230 kW. En annan nackdel är att den bara har programvara i maskinkod och inte är utrustad med det nödvändiga antalet program. Konstruktionen av en dator för inomhusinstallation kräver en stor bygginvestering. Dessutom har vi inte helt säkerställt importen från utlandet av magnetband, utan vilken EPOS I är helt värdelös.
Det var stötande och ogrundad kritik, eftersom ingen av de angivna bristerna direkt relaterade till EPOS - dess energiförbrukning berodde enbart på den elementbas som användes och för en lampmaskin var ganska tillräcklig, problemen med bandet var i allmänhet mer politiska än tekniska, och installationen av någon stordator i rummet och är nu förknippad med dess noggranna förberedelse och är ganska svårt. Programvaran hade inte en chans att dyka upp ur luften - den behövde produktionsbilar. Ingenjör Vratislav Gregor invände mot detta:
EPOS I -prototypen fungerade perfekt i 4 år under oanpassade förhållanden i tre skift utan luftkonditionering. Denna första prototyp av vår maskin löser uppgifter som är svåra att lösa på andra datorer i Tjeckoslovakien … till exempel övervakning av ungdomsbrottslighet, analys av fonetiska data, förutom mindre uppgifter inom vetenskapliga och ekonomiska beräkningar som har betydande praktisk tillämpning. När det gäller programmeringsverktyg är EPOS I utrustad med ALGOL … För den tredje EPOS I har cirka 500 I / O -program, tester, etc. utvecklats. Ingen annan användare av en importerad dator har någonsin haft program tillgängliga för oss så snabbt och i så stor mängd.
Tyvärr, när utvecklingen och acceptansen av EPOS I var klar, var den verkligen väldigt föråldrad och VÚMS började utan att slösa tid parallellt bygga sin helt transistoriserade version.
EPOS 2
EPOS 2 har utvecklats sedan 1960 och representerade toppen av världens andra generationens datorer. Den modulära designen gjorde det möjligt för användare att anpassa datorn, precis som den första versionen, till den specifika typen av uppgifter som skulle lösas. Medelhastigheten var 38,6 kIPS. För jämförelse: den kraftfulla bankstorramen Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, den legendariska Seymour Cray -maskinen, som också användes i Dubna i sovjetiska kärnkraftsprojekt, hade en effekt på 81 kIPS, till och med genomsnittet i IBM 360/40, varav en serie senare klonades i Sovjetunionen, utvecklades 1965, i vetenskapliga problem gav endast 40 kIPS! Enligt standarderna i början av 1960-talet var EPOS 2 en bil i toppklass med de bästa västerländska modellerna.
Tidsfördelningen i EPOS 2 styrdes fortfarande inte av programvara, som i många utländska datorer, utan av hårdvara. Som alltid fanns det en plugg med den förbannade tejpen, men de gick med på att importera den från Frankrike, och senare behärskade TESLA Pardubice produktionen. För datorn utvecklades ett eget operativsystem, ZOS, och det flashades till ROM. ZOS -kod var målspråk för FORTRAN, COBOL och RPG. Tester av EPOS 2 -prototypen 1962 lyckades, men i slutet av året var datorn inte färdig av samma skäl som EPOS 1. Som ett resultat skjuts produktionen upp till 1967. Sedan 1968 har ZPA Čakovice i serie producerat EPOS 2 under beteckningen ZPA 600 och sedan 1971 - i en förbättrad version av ZPA 601. Seriell produktion av båda datorerna slutade 1973. ZPA 601 var delvis programvarukompatibel med MINSK 22 -serien av sovjetiska maskiner. Totalt tillverkades 38 ZPA -modeller, som var ett av de mest pålitliga systemen i världen. De användes fram till 1978. Även 1969 gjordes en prototyp av den lilla ZPA 200 -datorn, men gick inte i produktion.
När vi återvänder till TESLA bör det noteras att deras ledarskap verkligen saboterade EPOS -projektet med all kraft och av en enkel anledning. År 1966 sköt de till Tjeckoslovakiens centralkommitté tilldelningar på 1, 1 miljard kronor för köp av fransk-amerikanska stordatorer Bull-GE och behövde inte alls en enkel, bekväm och billig inhemsk dator. Trycket genom centralkommittén ledde till att inte bara en kampanj inleddes för att misskreditera Svobodas och dess instituts verk (du har redan sett ett citat av detta slag, och det publicerades inte någonstans, utan i huvudpressorganet för kommunistpartiet i Tjeckoslovakien Rudé právo), men också i slutändan Ministeriet för General Machine Building beordrades att begränsa produktionen av två EPOS I, totalt, tillsammans med prototypen, gjordes så småningom 3 stycken.
EPOS 2 fick också en hit, TESLA -företaget gjorde sitt bästa för att visa att denna maskin var värdelös och genom ledningen av GD ZPA (Instrument and Automation Factories, som VÚMS tillhörde) drev tanken på en öppen tävling mellan utvecklingen av Liberty och den nyaste stordatan TESLA 200. Fransk datortillverkare BULL var 1964, tillsammans med den italienska tillverkaren Olivetti, köpte amerikanerna General Electric, de påbörjade utvecklingen av en ny stordator BULL Gamma 140. Men dess lansering för amerikanen marknaden avbröts, eftersom Yankees bestämde att den skulle konkurrera internt med sin egen General Electric GE 400. Som ett resultat hängde projektet i luften, men sedan dök representanter för TESLA framgångsrikt upp och för 7 miljoner dollar köpte de en prototyp och rättigheterna till sin produktion (som ett resultat producerade TESLA inte bara cirka 100 sådana datorer utan lyckades också sälja flera i Sovjetunionen!). Det var den här tredje generationens bil som heter TESLA 200 som skulle slå den olyckliga EPOS.
TESLA hade en helt färdig seriell felsökad dator med en komplett uppsättning tester och programvara, VÚMS hade bara en prototyp med en ofullständig uppsättning kringutrustning, ett oavslutat operativsystem och enheter med en bussfrekvens 4 gånger mindre än de som är installerade på den franska stordatorn. Efter en inledande körning var EPOS -resultaten, som väntat, nedslående, men den geniale programmeraren Jan Sokol modifierade avsevärt den vanliga sorteringsalgoritmen, de anställda som arbetade dygnet runt tog tankarna på hårdvaran och fick tag på ett par snabba enheter liknande TESLA, och som ett resultat vann EPOS 2 en mycket kraftfullare fransk stordator!
Under utvärderingen av resultaten från den första omgången, Sokol, under en diskussion med ZPA, talade om de ogynnsamma förhållandena i tävlingen, enades med ledningen. Men hans klagomål avvisades med orden "efter kampen är varje soldat en general". Tyvärr påverkade EPOS seger inte hans öde i stor utsträckning, till stor del på grund av den olyckliga tiden - det var 1968, sovjetiska stridsvagnar körde genom Prag, undertryckte Pragkällan och VÚMS, alltid känd för sin extrema liberalism (från vilken dessutom, nyligen flydde med Svoboda) hälften av de bästa ingenjörerna till väst) blev mildt sagt inte uppskattad av myndigheterna.
Men sedan börjar den mest intressanta delen av vår historia - hur den tjeckiska utvecklingen utgjorde grunden för de första sovjetiska missilförsvarsfordonen och vilket otrevligt slut väntade dem i slutändan, men vi kommer att prata om detta nästa gång.
