SOK
Jan G. Oblonsky, jedan od prvih učenika Svobode i programer EPOS-1, ovako se sjeća (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Anali za istoriju računarstva, tom 2., br. 4, oktobar 1980):
Originalnu ideju Svoboda je iznio na svom tečaju za razvoj računara 1950. godine, kada je, objašnjavajući teoriju izgradnje multiplikatora, primijetio da u analognom svijetu nema strukturne razlike između zbrajača i množitelja (jedina razlika je u primjeni odgovarajuće skale na ulazu i izlazu), dok su njihove digitalne implementacije potpuno različite strukture. Pozvao je svoje studente da pokušaju pronaći digitalno kolo koje bi izvršilo množenje i sabiranje s uporedivom lakoćom. Nešto kasnije, jedan od učenika, Miroslav Valach, obratio se Svobodi sa idejom kodiranja, koja je postala poznata kao sistem zaostalih klasa.
Da biste razumjeli njegov rad, morate se sjetiti što je podjela prirodnih brojeva. Očigledno, koristeći prirodne brojeve, ne možemo predstavljati razlomke, ali možemo izvršiti dijeljenje sa ostatkom. Lako je vidjeti da se dijeljenjem različitih brojeva istim danim m može dobiti isti ostatak, u kojem slučaju kažu da su izvorni brojevi usporedivi po modulu m. Očigledno, može postojati točno 10 zaostataka - od nule do devet. Matematičari su brzo primijetili da je moguće stvoriti brojevni sistem u kojem će se umjesto tradicionalnih brojeva pojaviti ostaci dijeljenja jer se mogu zbrajati, oduzimati i množiti na isti način. Kao rezultat toga, bilo koji broj može biti predstavljen skupom ne brojeva u uobičajenom smislu riječi, već skupom takvih ostataka.
Čemu takve perverzije, da li one zaista olakšavaju nešto? Zapravo, kako će to postati kada je u pitanju izvođenje matematičkih operacija. Kako se ispostavilo, mašini je mnogo lakše izvoditi operacije ne s brojevima, već s ostacima, i evo zašto. U sistemu zaostalih klasa svaki broj, višeznamenkasti i vrlo dugačak u uobičajenom pozicijskom sistemu, predstavljen je kao niz jednocifrenih brojeva, koji su ostaci dijeljenja izvornog broja na osnovu RNS-a (a hrpa zamjenskih brojeva).
Kako će se rad ubrzati tokom takve tranzicije? U konvencionalnom pozicionom sistemu, aritmetičke operacije se izvode sekvencijalno bit po bit. U ovom slučaju, transferi se formiraju do sljedećeg najznačajnijeg bita, što zahtijeva složene hardverske mehanizme za njihovu obradu, oni rade, u pravilu, polako i uzastopno (postoje razne metode ubrzanja, matrični multiplikatori itd., Ali ovo, u u svakom slučaju, to je ne-trivijalno i glomazno kolo).
RNS sada ima mogućnost paralelizacije ovog procesa: sve operacije na zaostacima za svaku bazu izvode se zasebno, nezavisno i u jednom ciklusu takta. Očigledno, ovo mnogo puta ubrzava sve izračune, osim toga, ostaci su jednoznačni po definiciji, pa kao rezultat izračunavaju rezultate njihovog sabiranja, množenja itd. nije potrebno, dovoljno ih je umetnuti u memoriju operacijske tablice i odatle čitati. Kao rezultat toga, operacije s brojevima u RNS -u stotine su puta brže od tradicionalnog pristupa! Zašto ovaj sistem nije primijenjen odmah i svugdje? Kao i obično, u teoriji se to događa glatko - pravi proračuni mogu naići na takvu smetnju kao što je prelijevanje (kada je konačni broj prevelik da bi se mogao unijeti u registar), zaokruživanje u RNS -u je također vrlo netrivijalno, kao i usporedba brojeva (strogo govoreći, RNS nije pozicioni sistem i izrazi "manje -više" tu uopće nemaju značenje). Na rješavanju ovih problema usredotočili su se Valakh i Svoboda, jer su prednosti koje je obećala SPC već bile velike.
Da biste savladali principe rada SOC mašina, razmotrite primjer (oni koje matematika ne zanima mogu ga izostaviti):
Obrnuti prijevod, odnosno vraćanje pozicijske vrijednosti broja iz ostataka, je problematičniji. Problem je u tome što zapravo moramo riješiti sistem od n poređenja, što dovodi do dugih izračunavanja. Glavni zadatak mnogih studija u području RNS -a je optimizirati ovaj proces, jer on leži u osnovi velikog broja algoritama, u kojima je, u ovom ili onom obliku, potrebno znanje o položaju brojeva na numeričkoj liniji. U teoriji brojeva, metoda za rješavanje navedenog sistema poređenja poznata je jako dugo i sastoji se u posljedici već spomenute kineske teoreme o ostatku. Formula prijelaza prilično je glomazna i ovdje je nećemo dati, samo primjećujemo da se u većini slučajeva ovaj prijevod pokušava izbjeći, optimizirajući algoritme na takav način da ostane u RNS -u do kraja.
Dodatna prednost ovog sistema je u tome što na tablični način iu jednom ciklusu u RNS -u možete izvoditi ne samo operacije nad brojevima, već i nad proizvoljno složenim funkcijama predstavljenim u obliku polinoma (ako je, naravno, rezultat ne izlazi iz okvira reprezentacije). Konačno, SOC ima još jednu važnu prednost. Možemo uvesti dodatne osnove i time dobiti redundantnost neophodnu za kontrolu grešaka, na prirodan i jednostavan način, bez opterećenja sistema trostrukom redundantnošću.
Štaviše, RNS omogućava da se kontrola izvrši već u procesu samog izračuna, a ne samo kada se rezultat zapiše u memoriju (kao što to rade kodovi za ispravljanje grešaka u konvencionalnom sistemu brojeva). Općenito, ovo je općenito jedini način kontrole ALU -a u toku rada, a ne konačni rezultat u RAM -u. Šezdesetih godina, procesor je zauzimao jedan ormar ili nekoliko njih, sadržavao je hiljade pojedinačnih elemenata, lemljene i odvojive kontakte, kao i kilometre vodiča - zagarantovani izvor različitih smetnji, kvarova i kvarova, kao i nekontrolisanih. Prelazak na SOC omogućio je stotinama puta povećanje stabilnosti sistema do kvarova.
Kao rezultat toga, SOK mašina je imala ogromne prednosti.
- Najveća moguća tolerancija grešaka "out of the box" sa automatskom ugrađenom kontrolom ispravnosti svake operacije u svakoj fazi - od čitanja brojeva do aritmetike i pisanja u RAM. Mislim da nije potrebno objašnjavati da je za sisteme protivraketne odbrane ovo možda najvažniji kvalitet.
-
Najveći mogući teoretski paralelizam operacija (u principu, apsolutno sve aritmetičke operacije unutar RNS -a mogle bi se izvesti u jednom ciklusu, uopće ne obraćajući pažnju na dubinu bita izvornih brojeva) i brzinu izračunavanja nedostižnu bilo kojom drugom metodom. Opet, nema potrebe objašnjavati zašto su računari za odbranu od projektila trebali biti što efikasniji.
Tako su mašine ZSK-a jednostavno molile za njihovu upotrebu kao računara za protivraketnu odbranu, nije moglo biti ništa bolje od njih u tu svrhu u tim godinama, ali takve mašine je ipak trebalo izgraditi u praksi i zaobići sve tehničke poteškoće. Česi su se s tim sjajno nosili.
Rezultat petogodišnjeg istraživanja bio je Wallachov članak "Poreklo koda i brojevnog sistema preostalih klasa", objavljen 1955. u zborniku "Stroje Na Zpracovani Informaci", vol. 3, Nakl. CSAV, u Pragu. Sve je bilo spremno za razvoj računara. Osim Wallacha, Svoboda je u proces privukla još nekoliko talentovanih studenata i diplomiranih studenata, pa je posao počeo. Od 1958. do 1961. godine, oko 65% komponenti stroja, nazvanih EPOS I (iz češkog elektronkovy počitač středni - srednje računalo), bilo je spremno. Računalo je trebalo biti proizvedeno u pogonima tvornice ARITMA, ali, kao u slučaju SAPO -a, uvođenje EPOS -a I nije bilo bez poteškoća, posebno na području proizvodnje bazi elemenata.
Nedostatak ferita za memorijsku jedinicu, loš kvalitet dioda, nedostatak mjerne opreme - samo su nepotpuni popis poteškoća sa kojima su se morali suočiti Svoboda i njegovi učenici. Maksimalna potraga bila je nabaviti tako elementarnu stvar poput magnetske trake, a priča o njenoj akviziciji također se oslanja na mali industrijski roman. Prvo, u Čehoslovačkoj nije bilo klase; jednostavno se nije proizvodilo jer za to uopće nisu imali nikakvu opremu. Drugo, u zemljama CMEA situacija je bila slična - do tada je samo SSSR nekako snimao traku. Ne samo da je bio zastrašujuće kvalitete (općenito, problem s perifernim uređajima, a posebno s prokletom vrpcom od računala do kompaktnih kaseta proganjao je Sovjete do samog kraja, svako ko je imao sreću raditi sa sovjetskom trakom ima ogroman broj priča o tome kako je rastrgan, izliven itd.), pa češki komunisti iz nekog razloga nisu čekali pomoć svojih sovjetskih kolega, a nitko im nije dao vrpcu.
Kao rezultat toga, ministar općeg inženjeringa Karel Poláček dodijelio je subvenciju od 1,7 milijuna kruna za vađenje vrpce na Zapadu, međutim, zbog birokratskih prepreka, pokazalo se da se strana valuta za ovaj iznos ne može osloboditi unutar limita Ministarstva općeg inženjeringa za uvoznu tehnologiju. Dok smo se bavili ovim problemom, propustili smo rok narudžbe za 1962. godinu i morali smo čekati cijelu 1963. godinu. Konačno, tek za vrijeme Međunarodnog sajma u Brnu 1964. godine, kao rezultat pregovora između Državne komisije za razvoj i koordinaciju nauke i tehnologije i Državne komisije za upravljanje i organizaciju, bilo je moguće zajedno postići uvoz memorijske trake sa računarom ZUSE 23 (odbili su zasebno prodati traku iz Čehoslovačke zbog embarga, morao sam kupiti cijeli računar od neutralnih Švicarskih i ukloniti magnetne pogone s njega).
EPOS 1
EPOS I je bio modularni unicast tube računar. Unatoč činjenici da je tehnički pripadao prvoj generaciji strojeva, neke ideje i tehnologije korištene u njoj bile su vrlo napredne i masovno su implementirane samo nekoliko godina kasnije u strojeve druge generacije. EPOS I se sastojao od 15.000 germanijevih tranzistora, 56.000 germanijevih dioda i 7.800 vakuumskih cijevi, ovisno o konfiguraciji, imao je brzinu od 5–20 kIPS, što u to vrijeme nije bilo loše. Automobil je bio opremljen češkim i slovačkim tastaturama. Programski jezik - autokodiranje EPOS I i ALGOL 60.
Registri mašine prikupljeni su na najnaprednijim magnetostrikcijskim kašnjenjima od nikla i čelika za te godine. Bio je mnogo hladniji od žilastih cijevi Strela i koristio se u mnogim zapadnim dizajnom do kasnih 1960 -ih, budući da je takva memorija bila jeftina i relativno brza, koristili su je LEO I, različiti Ferranti strojevi, IBM 2848 Display Control i mnogi drugi rani video terminali (jedna žica obično skladišti 4 znakovna niza = 960 bita). Također se uspješno koristio u ranim stolnim elektroničkim kalkulatorima, uključujući Friden EC-130 (1964) i EC-132, programabilni kalkulator Olivetti Programma 101 (1965) i programabilne kalkulatore Litton Monroe Epic 2000 i 3000 (1967).
Image Općenito, Čehoslovačka je u tom pogledu bila nevjerovatno mjesto - nešto između SSSR -a i punopravne Zapadne Evrope. S jedne strane, sredinom 1950 -ih bilo je problema čak i sa svjetiljkama (sjetimo se da su bile i u SSSR -u, iako ne u toliko zanemarenoj mjeri), a Svoboda je prve strojeve izgradio na čudovišno zastarjeloj tehnologiji 1930 -ih - releji, s druge strane, do početka 1960-ih, češkim inženjerima su postale dostupne prilično moderne linije za kašnjenje od nikla, koje su se počele koristiti u domaćem razvoju 5-10 godina kasnije (do trenutka kada su na Zapadu zastarjele, na primjer, domaća Iskra-11 ", 1970. i" Elektronika-155 ", 1973., a potonja se smatrala toliko naprednom da je već dobio srebrnu medalju na Izložbi ekonomskih dostignuća).
EPOS I, kao što možete pretpostaviti, bio je decimalni i imao je bogatu periferiju, osim toga, Svoboda je u računaru ponudila nekoliko jedinstvenih hardverskih rješenja koja su bila daleko ispred svog vremena. U / I operacije na računaru uvijek su mnogo sporije od rada s RAM -om i ALU -om, odlučeno je da se koristi vrijeme mirovanja procesora, dok je program koji je izvršavao pristupa sporim vanjskim pogonima, za pokretanje drugog nezavisnog programa - ukupno, na ovaj način bilo je moguće paralelno izvršavati do 5 programa! To je bila prva svjetska implementacija multiprogramiranja pomoću hardverskih prekida. Osim toga, uvedeno je vanjsko (paralelno pokretanje programa koji rade s različitim nezavisnim mašinskim modulima) i interno (usmjeravanje za operacije podjele, najzahtjevniji) dijeljenje vremena, što je omogućilo višestruko povećanje produktivnosti.
Ovo inovativno rješenje s pravom se smatra arhitektonskim remek -djelom slobode i masovno je primijenjeno u industrijskim računarima na Zapadu samo nekoliko godina kasnije. Kompjuterska kontrola za više programiranja EPOS I razvijena je kada je sama ideja o dijeljenju vremena bila još u povojima, čak se iu stručnoj električnoj literaturi druge polovine 1970 -ih još uvijek naziva vrlo naprednom.
Računalo je bilo opremljeno prikladnom informativnom pločom, na kojoj je bilo moguće pratiti napredak procesa u stvarnom vremenu. Dizajn je u početku pretpostavljao da pouzdanost glavnih komponenti nije idealna, pa je EPOS I mogao ispraviti pojedinačne greške bez prekida trenutnog izračuna. Još jedna važna značajka bila je mogućnost zamjene komponenti, kao i povezivanje različitih I / O uređaja i povećanje broja bubnjeva ili magnetskih uređaja za pohranu. Zbog svoje modularne strukture, EPOS I ima širok raspon primjena: od masovne obrade podataka i automatizacije administrativnih poslova do naučnih, tehničkih ili ekonomskih proračuna. Osim toga, bio je graciozan i prilično zgodan, Česi su, za razliku od SSSR -a, razmišljali ne samo o performansama, već i o dizajnu i udobnosti svojih automobila.
Unatoč hitnim zahtjevima vlade i hitnim financijskim subvencijama, Ministarstvo opće strojogradnje nije uspjelo osigurati potrebne proizvodne kapacitete u pogonu VHJ ZJŠ Brno, gdje je trebao biti proizveden EPOS I. U početku se pretpostavljalo da strojevi ova serija će zadovoljiti potrebe nacionalne ekonomije do otprilike 1970. Na kraju je sve ispalo mnogo tužnije, problemi sa komponentama nisu nestali, osim toga, u igru se umiješao moćni koncern TESLA, koji je bio užasno neisplativ za proizvodnju čeških automobila.
U proljeće 1965. godine, u prisustvu sovjetskih stručnjaka, provedena su uspješna državna ispitivanja EPOS -a I, na kojima je posebno cijenjena njegova logička struktura, čiji je kvalitet odgovarao svjetskom nivou. Nažalost, računalo je postalo predmet neutemeljene kritike nekih računalnih "stručnjaka" koji su pokušali progurati odluku o uvozu računara, na primjer, napisao je predsjednik Slovačke komisije za automatizaciju Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače?: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Osim prototipova, u Čehoslovačkoj nije proizveden niti jedan računar. Sa stanovišta svjetskog razvoja, tehnički nivo naših računara je vrlo nizak. Na primjer, potrošnja energije EPOS-a I je vrlo velika i iznosi 160-230 kW. Još jedan nedostatak je to što ima softver samo u mašinskom kodu i nije opremljen potrebnim brojem programa. Izgradnja računara za unutarnju instalaciju zahtijeva velika građevinska ulaganja. Osim toga, nismo u potpunosti osigurali uvoz magnetske trake iz inozemstva, bez koje je EPOS I potpuno beskoristan.
Bila je to uvredljiva i neutemeljena kritika, budući da se niti jedan od naznačenih nedostataka nije izravno odnosio na EPOS - njegova potrošnja energije ovisila je isključivo o bazi elemenata koja se koristi, a za stroj sa svjetiljkama bila je sasvim odgovarajuća, problemi s trakom općenito su bili više politički nego tehnički, a instalacija bilo kojeg glavnog računara u prostoriju sada je povezana s njegovom temeljitom pripremom i prilično je teška. Softver nije imao priliku da se pojavi iz vazduha - bili su mu potrebni serijski automobili. Inženjer Vratislav Gregor usprotivio se ovome:
Prototip EPOS I radio je savršeno 4 godine u neprilagođenim uvjetima u tri smjene bez klima uređaja. Ovaj prvi prototip naše mašine rješava zadatke koje je teško riješiti na drugim računarima u Čehoslovačkoj … na primjer, praćenje maloljetničke delinkvencije, analizu fonetskih podataka, pored manjih zadataka u području znanstvenih i ekonomskih proračuna koji imaju značajnu praktičnu primjenu. Što se tiče programskih alata, EPOS I je opremljen ALGOL -om … Za treći EPOS I razvijeno je oko 500 I / O programa, testova itd. Nijedan drugi korisnik uvezenog računara nikada nam nije imao dostupne programe na vrijeme i u tolikoj količini.
Nažalost, do trenutka kada je razvoj i prihvaćanje EPOS -a I završen, bio je zaista vrlo zastario i VÚMS je, bez gubljenja vremena, paralelno počeo graditi svoju potpuno tranzistoriziranu verziju.
EPOS 2
EPOS 2 razvija se od 1960. godine i predstavlja vrhunac računara druge generacije na svijetu. Modularni dizajn omogućio je korisnicima da prilagode računar, kao i prvu verziju, specifičnoj vrsti zadataka koje treba riješiti. Prosječna radna brzina bila je 38,6 kIPS. Za poređenje: moćni bankovni glavni računar Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, legendarna mašina Seymour Cray, koja se također koristila u Dubni u sovjetskim nuklearnim projektima, imala je snagu od 81 kIPS, čak i prosječnu u svojoj liniji IBM 360/40, čija je serija kasnije klonirana u SSSR -u, razvijen 1965. godine, u naučnim problemima izdao je samo 40 kIPS! Po standardima ranih 1960-ih, EPOS 2 je bio vrhunski automobil u rangu s najboljim zapadnim modelima.
Raspodjelu vremena u EPOS -u 2 još uvijek nije kontrolirao softver, kao na mnogim stranim računarima, već hardver. Kao i uvijek, postojao je utikač s prokletom trakom, ali su se složili da ga uvoze iz Francuske, a kasnije je TESLA Pardubice ovladala njegovom proizvodnjom. Za računar je razvijen vlastiti operativni sistem ZOS koji je prebačen u ROM. ZOS kôd bio je ciljni jezik za FORTRAN, COBOL i RPG. Testovi prototipa EPOS 2 1962. bili su uspješni, ali do kraja godine računar nije bio dovršen iz istih razloga kao i EPOS 1. Kao rezultat toga, proizvodnja je odgođena do 1967. godine. Od 1968. godine ZPA Čakovice serijski proizvodi EPOS 2 pod oznakom ZPA 600, a od 1971. godine - u poboljšanoj verziji ZPA 601. Serijska proizvodnja oba računala prestala je 1973. godine. ZPA 601 bio je djelomično softverski kompatibilan s linijom sovjetskih mašina MINSK 22. Proizvedeno je ukupno 38 modela ZPA, koji su bili jedan od najpouzdanijih sistema na svijetu. Korišteni su do 1978. Takođe 1969. godine napravljen je prototip malog računara ZPA 200, ali nije ušao u proizvodnju.
Vraćajući se na TESLA, valja napomenuti da je njihovo vodstvo zaista sabotiralo EPOS projekt svom snagom i iz jednog jednostavnog razloga. Godine 1966. uputili su Centralnom komitetu Čehoslovačke izdvajanje u iznosu od 1,1 milijarde kruna za kupovinu francusko-američkih glavnih računara Bull-GE i uopće im nije trebao jednostavan, zgodan i jeftin domaći računar. Pritisak Centralnog komiteta doveo je do činjenice da nije pokrenuta samo kampanja za diskreditaciju djela Svobode i njenog instituta (već ste vidjeli citat ove vrste i nije objavljen nigdje, već u glavnom novinarskom tijelu Komunistička partija Čehoslovačke Rudé právo), ali i na kraju Ministarstvu opće mašinske gradnje naređeno je da ograniči proizvodnju dva EPOS -a I, ukupno su zajedno s prototipom napravljena 3 komada.
EPOS 2 je također dobio hit, kompanija TESLA je dala sve od sebe da pokaže da je ova mašina beskorisna, te je kroz upravljanje DG ZPA (tvornice instrumenata i automatizacije, kojoj je pripadao VÚMS) progurala ideju o otvorenom natjecanju između razvoj Liberty -a i najnovijeg glavnog računara TESLA 200. Francuski proizvođač računara BULL je 1964. godine zajedno sa italijanskim proizvođačem Olivetti Amerikanci kupili General Electric, pokrenuli su razvoj novog glavnog računara BULL Gamma 140. Međutim, njegovo objavljivanje za američku tržište je otkazano, jer su Jenkiji odlučili da će se interno natjecati s njihovim vlastitim General Electricom GE 400. Kao rezultat toga, projekt je lebdio u zraku, no tada su se uspješno pojavili predstavnici TESLA -e koji su za 7 miliona dolara kupili prototip i prava do njegove proizvodnje (kao rezultat toga, TESLA je ne samo proizvela oko 100 takvih računara, već je uspjela prodati i nekoliko u SSSR -u!). Upravo je ovaj automobil treće generacije nazvan TESLA 200 trebao pobijediti nesretni EPOS.
Jedinstveno i zaboravljeno: rođenje sovjetskog sistema protivraketne odbrane. EPOS projekat TESLA je imala potpuno dovršen serijski debagirani računar sa punim setom testova i softvera, VÚMS je imao samo prototip s nepotpunim setom perifernih uređaja, nedovršenim operativnim sistemom i pogonima sa frekvencijom sabirnice 4 puta manjom od one instalirane na francuskom glavnom računaru. Nakon preliminarnog izvođenja, rezultati EPOS -a su, očekivano, bili razočaravajući, ali genijalni programer Jan Sokol značajno je izmijenio redovni algoritam sortiranja, zaposlenici koji su radili danonoćno, donijeli hardver na pamet, došli su do nekoliko brzih pogona slično TESLA -i, pa je kao rezultat toga EPOS 2 osvojio mnogo moćniji francuski mainframe!
Image Tokom ocjenjivanja rezultata prvog kruga, Sokol je tokom razgovora sa ZPA -om govorio o nepovoljnim uslovima takmičenja, složnim sa rukovodstvom. Međutim, njegova žalba je odbijena riječima "nakon borbe svaki vojnik je general". Nažalost, pobjeda EPOS -a nije uvelike utjecala na njegovu sudbinu, uglavnom zbog nesretnog vremena - bilo je to 1968. godine, sovjetski tenkovi su se vozili Pragom, potiskujući praško proljeće, i VÚMS, uvijek poznat po svom ekstremnom liberalizmu (iz kojeg je, osim toga,, koji je nedavno pobjegao sa Svobodom) polovica najboljih inženjera na Zapad), blago rečeno, nije bila cijenjena od strane vlasti.
No, tada počinje najzanimljiviji dio naše priče - kako su češki razvoj činili osnovu prvih sovjetskih raketnih odbrambenih vozila i kakav ih je neslavan kraj na kraju čekao, ali o tome ćemo sljedeći put.
