Развитие средств вычислительной техники

Научно-технический прогресс во многом определяется развитием нового класса изделий микроэлектроники — микропроцессорных средств вычислительной техники (МСВТ), которые можно встраивать в аппаратуру разнообразных управляемых объектов. Первая отечественная 12-разрядная мини-ЭВМ «Электроника-100» позволила решить целый ряд задач, связанных с управлением технологическими процессами, созданием контрольноизмерительного и испытательного оборудования.

Переход к разработке и производству больших и сверхбольших интегральных схем существенно расширил сферу применения мини-ЭВМ, повысил требования к их функциональным характеристикам, результатом чего явилось создание ряда про граммно совместимых 16-разрядных мини-ЭВМ: «Электроника 100/16И», «Электроника 100-25», «Электроника 79».

Разработка мини-ЭВМ «Электроника 100-25» обеспечила решение важнейших задач и в первую очередь — создание системы автоматизированного проектирования и многофункциональных измерительных комплексов. На качественно новом уровне задачи автоматизированного проектирования могут быть решены с помощью универсальной высокопроизводительной 16-разрядной мини-ЭВМ «Электроника 79», производство которой осваивается в настоящее время.

Создание высокопроизводительных мини-ЭВМ в свою очередь определило быстрое развитие электронной техники. Рост степени интеграции БИС требует постоянного развития систем автоматизированного проектирования (САПР), наращивания их вычислительной мощности и увеличения функциональных возможностей. Проводится сопряженная разработка сложных изделий вычислительной техники и перспективной элементной базы.

Для удовлетворения потребности отрасли в САПР создается новый ряд 32-разрядных мини-ЭВМ, характеризующихся повышенной точностью вычислений, мощной системой команд, большими объемами оперативной и внешней памяти. ЭВМ нового ряда программно и аппаратно совместимы с 16-разрядными ЭВМ, что дает возможность использовать прикладное программное обеспечение, уже освоенное потребителями.

Разработка 32-разрядных ЭВМ существенно повышает производительность систем автоматизированного проектирования. Если САПР на базе мини-ЭВМ «Электроника 100-25» используется для проектирования БИС, содержащих до 30 тыс. элементов, а на базе ЭВМ «Электроника 79» — до 300 тыс. элементов, то системы с использованием ЭВМ «Электроника 82» позволят проектировать БИС, содержащие до 2—3 млн. элементов, что обеспечит дальнейшее развитие элементной базы средств вычислительной техники.

Успехи микроэлектроники, опыт в разработке мини-ЭВМ позволили выпустить микро-ЭВМ «Электроника 60», которая по своим техническим характеристикам превосходит все предыдущие. Большой набор модулей этой ЭВМ, связанных через общую магистраль, обеспечивает сопряжение со стандартными периферийными и аналоговыми устройствами и программный обмен по прерыванию.

Программное обеспечение «Электроники 60» включает комплекс диагностических программ, перфоленточную операционную систему, средства программирования и отладки на языке БЭЙСИК. Высокая эффективность применения этой ЭВМ достигается благодаря широкому набору команд, использованию восьми методов адресации и программной совместимости с СМ ЭВМ.

В настоящее время создан ряд программно и функционально совместимых микро-ЭВМ, перекрывающих по своим техническим характеристикам все возможные области применения (1) и не уступающих по производительности и объему адресного пространства мини-ЭВМ «Электроника 100/16И» и «Электроника 100-25».

Снижение трудоемкости в производстве МСВТ позволило в сжатые сроки наладить массовый выпуск микро-ЭВМ на предприятиях отрасли и внедрить их в различные звенья технологического процесса, системы обработки информации, измерительное и испытательное оборудование.

Архитектурные и схемотехнические решения микро-ЭВМ «Электроника 60» обеспечили создание программно и аппаратно совместимых с ней одноплатных микро-ЭВМ «Электроника НЦ-80-01», «Электроника 60Т», «Электроника С5-41», «Электроника НЦ-80-01Д». В их разработке эффективно использовались новые достижения микроэлектроники: сверхбольшие интегральные схемы, нескоммутированные логические матрицы, оптимальная технология и т.д.

Для тех областей применения, где основными критериями являются стоимость и малые габариты, разработана микро-ЭВМ «Электроника 60-1», выполненная на базе микропроцессорного набора л-канальных МДП БИС. Она отличается существенно улучшенными характеристиками: вдвое более высоким быстродействием (600 тыс. операций/с) и увеличенной в четыре раза емкостью оперативной памяти (до 1 Мбайта). Разрабатываются перспективные микро-ЭВМ «Электроника НЦ» с использованием БИС КМОП-технологии для тех областей применения, где необходима минимальная потребляемая мощность.

Постоянно возрастающая сложность технологических процессов, создаваемой аппаратуры и приборов требует выпуска массовой, дешевой, малогабаритной 32-разрядной микро-ЭВМ широкого применения, которую следует считать переходным этапом к созданию одноплатной микро-ЭВМ такого класса, отвечающей требованиям массового производства и применения.

В ряд одноплатных микро-ЭВМ входят «Электроника С5-41» и «Электроника НЦ-80-01 ДМ» с быстродействием до 0,8 млн. операций/с, аппаратным умножением и делением, совместимые на уровне команд с «Электроникой 60».

Ведутся работы по созданию диалоговых вычислительных комплексов. На базе одноплатной микро-ЭВМ «Электроника НЦ-80-01 Д» создан такой комплекс «Электроника 80-20/2» с дисплеем на электронно-лучевой трубке, автономным термопечатающим устройством и накопителем на гибких магнитных дисках «Электроника ГМД-70М». Разработан более мощный диалоговый вычислительный комплекс «Электроника 80-20/3», который является базовым средством для применения в системах управления, а также в разветвленных сетях, в том числе в системах проектирования.

Предусматривается создание вычислительного комплекса «Электроника НЦ-80-20/4» с дисплеем на цветной ЭЛТ высокого разрешения, который будет обладать расширенным объемом внутренней и внешней памяти и отличаться от ДВК «Электроника 80-20/2» повышенной производительностью, наличием встроенного термопечатающего устройства, накопителя на гибких магнитных дисках емкостью 1 Мбайт, интерфейсов для подключения графопостроителя, кодировщика, программатора, выходом на линии связи.

Дальнейшее практическое внедрение вычислительной техники в народное хозяйство связано с развитием функционально завершенных профессиональных микро-ЭВМ. Компьютеры на рабочем месте инженера, технолога, экономиста, руководителя — задача, которую предстоит решить в ближайшие два-три года.

Наряду с развитием мини- и микро-ЭВМ большое внимание в отрасли уделяется периферийной технике. Организовано производство дисплеев, печатающих устройств, флоппи-дисков. Отсутствие производства мини-дисков, мини-лент, малогабаритных винчестерских накопителей сдерживает создание вычислительных комплексов различного народнохозяйственного назначения и профессиональных диалоговых вычислительных комплексов, применение которых резко поднимет производительность труда инженера, научного работника, руководителей различного ранга.

Опыт создания и использования мини- и микро-ЭВМ подтвердил необходимость комплексного подхода к решению этих вопросов. Такой подход, базирующийся на комплексно-целевом методе планирования, обеспечивает возможность получения рядов унифицированных мини- и микро-ЭВМ, удовлетворяющих требованиям самого широкого круга потребителей. Работа по комплексно-целевой программе позволила сконцентрировать усилия на главных направлениях и значительно поднять уровень разработок.

Эффективность применения выпускаемых мини- и микро-ЭВМ определяется их программным обеспечением. Необходимо вместе с техническими средствами поставлять потребителю развитое программное обеспечение: операционные системы, системы программирования на базе языков высокого уровня (FORTRAN и др.), тестовые и диагностические программы для технического обслуживания.

Внедрение мини- и микро-ЭВМ дает значительный экономический эффект: в металлургии повышается производительность станов горячей прокатки на 2% ; в энергетике экономится топливо на 0,1—0,2% ; в нефтехимии увеличивается выход годной продукции на 1—2% ; в станках с числовым программным управлением обеспечивается высвобождение около 20% станочников и обслуживающего персонала, повышение производительности оборудования на 10—15% , сокращение времени переналадки при переходе на новую продукцию в 2—5 раз.

В отдельных случаях достигается уменьшение трудоемкости изготовления изделий в 5—10 раз, снижение их стоимости в 2—6 раз, повышение надежности в 5—10 раз, уменьшение габаритов и потребляемой мощности в 10—20 раз. Так, например, применение микро-ЭВМ «Электроника 60» в установках микросварки типа ОЗУН позволило сэкономить более 100 тыс. руб.; в системе диагностического контроля печатных блоков телевизоров — 181,1 тыс. руб.; в устройстве защиты и автоматики УКМП технологических процессов выработки электроэнергии на ТЭС и АЭС — 354,0 тыс. руб.

Применение микро-ЭВМ типа «Электроника С5» в системе оптимизации процессов бурения глубоких скважин для бурильных установок «Узбекистан-2» обеспечивает повышение скорости проходки при добыче нефти, газа и полезных ископаемых на 15% . Экономия текущих затрат на эксплуатацию и обслуживание АСУТП в производстве синтетических волокон с применением микро-ЭВМ типа «Электроника НЦ» по сравнению с системой на базе ЭВМ типа СМ-2 составляет 140 тыс. руб. на один комплект.

Работа с многочисленными потребителями МСВТ позволила выдвинуть на первый план задачи комплексного повышения надежности мини- и микро-ЭВМ, удобства их эксплуатации, сервисного обслуживания, обучения потребителей и др.

С этой целью введена электро-термотренировка и осуществляется 100% -ный входной контроль комплектующих изделий, созданы постоянные курсы обучения потребителей ЭВМ, отделы гарантийного и послегарантийного обслуживания. Организованы специальные службы качества, которые совместно с крупными потребителями разрабатывают мероприятия по повышению качества и надежности ЭВМ.

Анализ тенденций развития средств вычислительной техники в нашей стране и за рубежом с учетом будущих достижений в области элементной базы показывает, что в ближайшее время появится возможность реализации процессоров и универсальных мини- и микро-ЭВМ на нескольких кристаллах, создания мощных вычислительных систем на пластине и кремниевых компиляторов.

Одним из путей выполнения поставленных задач является совершенствование технологических процессов, направленное на снижение трудозатрат, экономию дефицитных материалов, повышение надежности изделий. Необходимо освоить процессы создания функциональных узлов на керамических платах методом толстопленочной технологии и структур многослойного многофункционального основания, на котором можно с высокой плотностью размещать многовыводные ИС, используя безвыводные держатели и ленточные носители. Дальнейшее развитие должны получить методы тестового контроля БИС, СБИС и систем на их основе с использованием сигнатурного анализа.