СОК
Ян Г. Облонски, един от първите ученици на Свобода и разработчикът на EPOS-1, го припомня по този начин (Eloge: Антонин Свобода, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. No 4, октомври 1980):
Първоначалната идея е представена от Свобода в курса му за компютърно развитие през 1950 г., когато, обяснявайки теорията за изграждането на множители, той забелязва, че в аналоговия свят няма структурна разлика между суматор и множител (единствената разлика е в прилагането подходящите скали на входа и изхода), докато техните цифрови реализации са напълно различни структури. Той покани своите ученици да се опитат да намерят цифрова схема, която да извършва умножение и събиране със сравнима лекота. Известно време по -късно един от учениците, Мирослав Валах, се обърна към Свобода с идеята за кодиране, която стана известна като системата на остатъчните класове.
За да разберете работата му, трябва да запомните какво е разделението на естествените числа. Очевидно, използвайки естествени числа, не можем да представим дроби, но можем да извършим деление с остатък. Лесно е да се види, че при разделяне на различни числа на един и същи зададен m, може да се получи един и същ остатък, като в този случай те казват, че оригиналните числа са сравними по модул m. Очевидно може да има точно 10 остатъка - от нула до девет. Математиците бързо забелязаха, че е възможно да се създаде система от числа, където вместо традиционните числа ще се появят остатъците от делението, тъй като те могат да се събират, изваждат и умножават по същия начин. В резултат на това всяко число може да бъде представено с набор от не числа в обичайния смисъл на думата, а набор от такива остатъци.
Защо такива извращения, наистина ли правят нещо по -лесно? Всъщност как ще стане, когато става въпрос за извършване на математически операции. Както се оказа, машината е много по -лесна за извършване на операции не с числа, а с остатъци и ето защо. В системата на остатъчните класове всяко число, многоцифрено и много дълго в обичайната позиционна система, се представя като кортеж от едноцифрени числа, които са остатъците от разделянето на първоначалното число на основата на RNS (a куп комерционни числа).
Как ще се ускори работата по време на такъв преход? В конвенционална позиционна система аритметичните операции се извършват последователно по малко. В този случай трансферите се формират към следващия най -значим бит, което изисква сложни хардуерни механизми за тяхната обработка, те работят, като правило, бавно и последователно (има различни методи за ускорение, матрични множители и т.н., но това, в във всеки случай е нетривиална и тромава схема).
RNS вече има способността да паралелизира този процес: всички операции с остатъци за всяка база се извършват отделно, независимо и в един тактов цикъл. Очевидно това ускорява многократно всички изчисления, освен това остатъците са еднобитови по дефиниция и в резултат изчисляват резултатите от тяхното събиране, умножение и т.н. не е необходимо, достатъчно е да ги прехвърлите в паметта на операционната таблица и да прочетете от там. В резултат на това операциите с числа в RNS са стотици пъти по -бързи от традиционния подход! Защо тази система не беше внедрена веднага и навсякъде? Както обикновено, това се случва гладко само на теория - реалните изчисления могат да се сблъскат с такава неприятност като препълване (когато крайното число е твърде голямо, за да бъде вписано в регистър), закръгляването в RNS също е много нетривиално, както и сравнението на числата (строго погледнато, RNS не е позиционната система и термините "повече или по -малко" нямат никакво значение там). Именно върху решаването на тези проблеми се фокусираха Валах и Свобода, защото предимствата, които обеща СОС, вече бяха много големи.
За да овладеете принципите на работа на SOC машини, помислете за пример (тези, които не се интересуват от математика, могат да го пропуснат):
Обратният превод, тоест възстановяването на позиционната стойност на числото от остатъците, е по -обезпокоително. Проблемът е, че всъщност трябва да решим система от n сравнения, което води до дълги изчисления. Основната задача на много изследвания в областта на RNS е да оптимизират този процес, защото той стои в основата на голям брой алгоритми, при които под една или друга форма са необходими познания за позицията на числата на числовата линия. В теорията на числата методът за решаване на посочената система от сравнения е известен от много дълго време и се състои в следствие от споменатата вече китайска теорема за остатъка. Формулата за преход е доста тромава и няма да я даваме тук, само отбелязваме, че в повечето случаи този превод се опитва да бъде избегнат, оптимизирайки алгоритмите по такъв начин, че да остане в рамките на RNS до края.
Допълнително предимство на тази система е, че по табличен начин и също в един цикъл в RNS можете да извършвате не само операции с числа, но и с произволно сложни функции, представени под формата на полином (ако, разбира се, резултатът не излиза извън обхвата на представяне). И накрая, SOC има друго важно предимство. Можем да въведем допълнителни основания и по този начин да получим излишъка, необходим за контрол на грешки, по естествен и прост начин, без да претрупваме системата с тройна излишност.
Освен това RNS позволява контролът да се извършва вече в процеса на самото изчисление, а не само когато резултатът е записан в паметта (както правят кодовете за корекция на грешки в конвенционалната система с числа). Като цяло това като цяло е единственият начин за контрол на ALU по време на работа, а не крайният резултат в RAM. През 60 -те години един процесор заемаше шкаф или няколко, съдържаше много хиляди отделни елементи, запоени и разглобяеми контакти, както и километри проводници - гарантиран източник на различни смущения, повреди и повреди, както и неконтролируеми. Преходът към SOC направи възможно увеличаването на стабилността на системата до повреди стотици пъти.
В резултат на това машината SOK имаше колосални предимства.
- Най -високата възможна толерантност „извън кутията“с автоматичен вграден контрол на правилността на всяка операция на всеки етап - от четене на числа до аритметика и запис в RAM. Мисля, че не е необходимо да се обяснява, че за системите за противоракетна отбрана това е може би най -важното качество.
-
Максималният възможен теоретичен паралелизъм на операциите (по принцип абсолютно всички аритметични операции в рамките на RNS могат да се извършват в един цикъл, като изобщо не се обръща внимание на битовата дълбочина на оригиналните числа) и скоростта на изчисленията, недостижима по никакъв друг метод. Отново няма нужда да се обяснява защо компютрите за противоракетна отбрана трябваше да бъдат възможно най -ефективни.
По този начин машините на SOK просто се молеха за използването им като компютър за противоракетна отбрана, не можеше да има нищо по-добро от тях за тази цел през онези години, но такива машини все още трябваше да бъдат изградени на практика и всички технически трудности трябваше да бъдат заобиколени. Чехите се справиха с това блестящо.
Резултатът от петгодишното изследване е статията на Wallach „Произход на кодовата и бройна система на остатъчните класове“, публикувана през 1955 г. в сборника „Stroje Na Zpracovani Informaci“, кн. 3, Накл. CSAV, в Прага. Всичко беше готово за развитието на компютъра. Освен Wallach, Свобода привлече в процеса още няколко талантливи студенти и аспиранти и работата започна. От 1958 до 1961 г. около 65% от компонентите на машината, наречени EPOS I (от чешки elektronkovy počitač středni - среден компютър), бяха готови. Компютърът трябваше да бъде произведен в съоръженията на завода ARITMA, но, както в случая със SAPO, въвеждането на EPOS I не беше без затруднения, особено в областта на производството на елементната база.
Липсата на ферити за паметта, лошото качество на диодите, липсата на измервателна техника - това са само непълен списък на трудностите, с които Свобода и неговите ученици трябваше да се сблъскат. Максималният стремеж беше да се получи такова елементарно нещо като магнитна лента, историята на придобиването му също се основава на малък индустриален роман. Първо, в Чехословакия той отсъстваше като клас; просто не се произвеждаше, тъй като изобщо нямаха оборудване за това. Второ, в страните от СИВ ситуацията беше подобна - по това време само СССР по някакъв начин заснемаше лентата. Не само, че беше с ужасяващо качество (като цяло проблемът с периферните устройства и особено с проклетата лента от компютър до компактни касети преследваше Съветите до самия край, всеки, който имаше щастието да работи със съветска лента, има огромен брой истории за това как е разкъсана, излята и т.н.), така че чешките комунисти по някаква причина не чакат помощ от съветските си колеги и никой не им дава лента.
В резултат на това министърът на общото инженерство Карел Полачек отпусна субсидия от 1,7 милиона крони за добив на лента на Запад, но поради бюрократични пречки се оказа, че чуждестранната валута за тази сума не може да бъде освободена в рамките на лимита на Министерството на общото инженерство за внос на технологии. Докато се занимавахме с този проблем, пропуснахме крайния срок за поръчка за 1962 г. и трябваше да изчакаме цялата 1963 година. И накрая, само по време на Международния панаир в Бърно през 1964 г., в резултат на преговорите между Държавната комисия за развитие и координация на науката и технологиите и Държавната комисия за управление и организация, беше възможно да се постигне внос на лентова памет заедно с компютъра ZUSE 23 (отказаха да продадат лентата от Чехословакия отделно поради ембарго, трябваше да купя цял компютър от неутралните швейцарци и да извадя магнитните дискове от него).
EPOS 1
EPOS I беше модулен едноадресен тръбен компютър. Въпреки факта, че технически той принадлежеше към първото поколение машини, някои от идеите и технологиите, използвани в него, бяха много напреднали и бяха масово приложени само няколко години по -късно във второто поколение машини. EPOS I се състоеше от 15 000 германиеви транзистора, 56 000 германиеви диода и 7800 вакуумни тръби, в зависимост от конфигурацията, той имаше скорост от 5–20 kIPS, което по онова време не беше лошо. Автомобилът е оборудван с чешки и словашки клавиатури. Език за програмиране - автоматичен код EPOS I и ALGOL 60.
Регистрите на машината бяха събрани на най-модерните магнитострикционни линии за забавяне от никел-стомана за тези години. Той беше много по -хладен от живачните тръби Strela и беше използван в много западни дизайни до края на 60 -те години, тъй като такава памет беше евтина и сравнително бърза, използвана е от LEO I, различни машини на Ferranti, IBM 2848 Display Control и много други ранни видео терминали (един проводник обикновено съхранява 4 символни низове = 960 бита). Той също така беше успешно използван в ранните настолни електронни калкулатори, включително Friden EC-130 (1964) и EC-132, програмируемия калкулатор Olivetti Programma 101 (1965) и програмируемите калкулатори Litton Monroe Epic 2000 и 3000 (1967).
Образ Като цяло Чехословакия в това отношение беше невероятно място - нещо средно между СССР и пълноценна Западна Европа. От една страна, в средата на 50 -те години имаше проблеми дори с лампите (спомнете си, че те също са били в СССР, макар и не до такава степен пренебрегвани), а „Свобода“построи първите машини по чудовищно остарялата технология от 30 -те години на миналия век - релета, от друга страна, в началото на 60-те години на миналия век за чешките инженери станаха достъпни доста модерни линии за забавяне на никела, които започнаха да се използват във вътрешните разработки 5-10 години по-късно (към времето на остаряването им на Запад, за например домашната „Искра-11“, 1970 г., и „Електроника-155“, 1973 г., а последната се смяташе за толкова напреднала, че вече получи сребърен медал на Изложението за икономически постижения).
EPOS I, както се досещате, беше десетичен и имаше богата периферия. Освен това, Свобода предостави няколко уникални хардуерни решения в компютъра, които изпревариха времето си. Входно -изходните операции на компютър винаги са много по -бавни от работата с RAM и ALU, беше решено да се използва времето на престой на процесора, докато програмата, която изпълняваше, имаше достъп до бавни външни устройства, за да стартира друга независима програма - общо, по този начин беше възможно да се изпълнят до 5 програми паралелно! Това беше първото в света внедряване на мултипрограмиране, използващо хардуерни прекъсвания. Освен това бяха въведени външно (паралелно стартиране на програми, работещи с различни независими машинни модули) и вътрешно (конвейерно за операцията на разделяне, най -трудоемкото) споделяне на време, което направи възможно увеличаването на производителността многократно.
Това иновативно решение с право се счита за архитектурен шедьовър на Свободата и беше масово приложено в индустриалните компютри на Запад само няколко години по -късно. Компютърното управление за многопрограмиране на EPOS I е разработено, когато самата идея за споделяне на времето е все още в зародиш, дори в професионалната електрическа литература от втората половина на 70 -те години, тя все още се нарича много напреднала.
Компютърът беше оборудван с удобен информационен панел, на който беше възможно да се следи напредъка на процесите в реално време. Първоначално дизайнът предполагаше, че надеждността на основните компоненти не е идеална, така че EPOS I може да коригира отделни грешки, без да прекъсва текущото изчисление. Друга важна характеристика беше възможността за гореща смяна на компоненти, както и за свързване на различни I / O устройства и увеличаване на броя на барабанни или магнитни устройства за съхранение. Поради своята модулна структура, EPOS I има широк спектър от приложения: от масова обработка на данни и автоматизация на административната работа до научни, технически или икономически изчисления. Освен това той беше грациозен и доста красив, чехите, за разлика от СССР, мислеха не само за производителността, но и за дизайна и удобството на колите си.
Въпреки спешните искания от правителството и спешните финансови субсидии, Министерството на общото машиностроене не успя да осигури необходимия производствен капацитет в завода на VHJ ZJŠ в Бърно, където трябваше да се произвежда EPOS I. Първоначално се предполагаше, че машините на тази серия ще отговаря на нуждите на националната икономика до около 1970 г. В крайна сметка всичко се оказа много по -тъжно, проблемите с компонентите не изчезнаха, освен това мощният концерн TESLA се намеси в играта, която беше ужасно неизгодна за производство на чешки автомобили.
През пролетта на 1965 г. в присъствието на съветски специалисти бяха проведени успешни държавни тестове на EPOS I, при които неговата логическа структура, чието качество отговаряше на световното ниво, беше особено високо оценена. За съжаление компютърът се превърна в обект на неоснователна критика от страна на някои компютърни „експерти“, които се опитаха да прокарат решението за внос на компютри, например, писа председателят на словашката комисия за автоматизация Ярослав Михалица (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? In: Rudé právo, 13.ubna 1966, с. 3.):
С изключение на прототипи, в Чехословакия не е произведен нито един компютър. От гледна точка на световното развитие, техническото ниво на нашите компютри е много ниско. Например, консумацията на енергия на EPOS I е много висока и възлиза на 160-230 kW. Друг недостатък е, че той има само софтуер в машинен код и не е оборудван с необходимия брой програми. Изграждането на компютър за вътрешен монтаж изисква големи строителни инвестиции. Освен това не сме осигурили напълно вноса от чужбина на магнитна лента, без която EPOS I е напълно безполезен.
Това беше обидна и неоснователна критика, тъй като нито един от посочените недостатъци, пряко свързани с EPOS - неговата консумация на енергия зависи единствено от използваната база от елементи и за една лампа машина беше доста адекватна, проблемите с лентата като цяло бяха по -скоро политически, отколкото технически, и инсталирането на всеки мейнфрейм в стаята и сега е свързано с цялостната му подготовка и е доста трудно. Софтуерът нямаше шанс да се появи от въздуха - имаше нужда от серийни автомобили. Инженер Вратислав Грегор възрази на това:
Прототипът на EPOS I работи перфектно в продължение на 4 години при неадаптирани условия на три смени без климатик. Този първи прототип на нашата машина решава задачи, които са трудни за решаване на други компютри в Чехословакия … например, наблюдение на детската престъпност, анализ на фонетични данни, в допълнение към по -малки задачи в областта на научните и икономическите изчисления, които имат значително практическо приложение. По отношение на инструментите за програмиране, EPOS I е оборудван с ALGOL … За третия EPOS I са разработени около 500 I / O програми, тестове и т.н. Никой друг потребител на внесен компютър никога не е имал достъпни за нас програми в такъв срок и в такова количество.
За съжаление, докато разработката и приемането на EPOS I приключи, той наистина беше много остарял и VÚMS, без да губи време, паралелно започна да изгражда своята напълно транзисторизирана версия.
EPOS 2
EPOS 2 се развива от 1960 г. и представлява върха на компютрите от второ поколение в света. Модулният дизайн позволява на потребителите да адаптират компютъра, както и първата версия, към конкретния тип задачи, които трябва да бъдат решени. Средната работна скорост е 38,6 kIPS. За сравнение: мощният банков мейнфрейм Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, легендарната машина на Seymour Cray, която също се използва в Дубна в съветските ядрени проекти, имаше мощност от 81 kIPS, дори средната в линията си IBM 360/40, серия от които по -късно беше клонирана в СССР, разработен през 1965 г., в научни проблеми е издаден само 40 kIPS! По стандартите от началото на 60-те години на миналия век, EPOS 2 беше първокласна кола, равна на най-добрите западни модели.
Разпределението на времето в EPOS 2 все още се контролира не от софтуер, както в много чужди компютри, а от хардуер. Както винаги имаше щепсел с проклетата лента, но те се съгласиха да го внасят от Франция, а по -късно TESLA Pardubice усвои производството му. За компютъра е разработена собствена операционна система ZOS, която е прехвърлена в ROM. ZOS кодът беше целевият език за FORTRAN, COBOL и RPG. Тестовете на прототипа EPOS 2 през 1962 г. бяха успешни, но до края на годината компютърът не беше завършен по същите причини като EPOS 1. В резултат на това производството беше отложено до 1967 г. От 1968 г. ZPA Čakovice серийно произвежда EPOS 2 под обозначението ZPA 600, а от 1971 г. - в подобрена версия на ZPA 601. Серийното производство на двата компютъра приключва през 1973 г. ZPA 601 беше частично софтуерно съвместим с линията съветски машини MINSK 22. Произведени бяха общо 38 модела ZPA, които бяха една от най -надеждните системи в света. Те са били използвани до 1978 г. Също през 1969 г. е направен прототип на малкия компютър ZPA 200, но не влиза в производство.
Връщайки се към TESLA, трябва да се отбележи, че тяхното ръководство наистина саботира проекта EPOS с всички сили и по една проста причина. През 1966 г. те насочиха към Централния комитет на Чехословакия средства в размер на 1,1 млрд. Крони за закупуване на френско-американски мейнфрейми Bull-GE и изобщо не се нуждаеха от прост, удобен и евтин домашен компютър. Натискът от страна на Централния комитет доведе до факта, че не само започна кампания за дискредитиране на творбите на Свобода и нейния институт (вече сте виждали цитат от този вид и той не е публикуван никъде, а в основния печатни орган на комунистическата партия на Чехословакия Rudé právo), но също така в крайна сметка на Министерството на общото машиностроене беше наредено да ограничи производството на два EPOS I, като в крайна сметка заедно с прототипа бяха направени 3 броя.
EPOS 2 също получи хит, компанията TESLA направи всичко възможно да покаже, че тази машина е безполезна и чрез управлението на DG ZPA (Фабрики за инструменти и автоматизация, към която принадлежи VÚMS) прокара идеята за открит конкурс между разработването на Liberty и най -новата мейнфрейм TESLA 200. Френският производител на компютри BULL е През 1964 г. заедно с италианския производител Olivetti американците купуват General Electric, те инициират разработването на нов мейнфрейм BULL Gamma 140. Пускането му обаче за американския пазарът беше отменен, тъй като янките решиха, че ще се конкурират вътрешно със собствения си General Electric GE 400. В резултат на това проектът висеше във въздуха, но след това представители на TESLA успешно се появиха и за 7 милиона долара купиха прототип и правата до неговото производство (в резултат на това TESLA не само произведе около 100 такива компютри, но и успя да продаде няколко в СССР!). Именно тази кола от трето поколение, наречена TESLA 200, трябваше да победи злощастния EPOS.
Уникално и забравено: раждането на съветската система за противоракетна отбрана. Проект EPOS TESLA имаше напълно завършен сериен компютър с отстранени грешки с пълен набор от тестове и софтуер, VÚMS имаше само прототип с непълен набор от периферни устройства, незавършена операционна система и дискове с честота на шината 4 пъти по -малка от тези, инсталирани на френската мейнфрейм. След предварителното изпълнение резултатите от EPOS бяха, както се очакваше, разочароващи, но изобретателният програмист Ян Сокол значително промени редовния алгоритъм за сортиране, служителите, работещи денонощно, донесоха хардуера на ум, взеха няколко бързи устройства подобно на TESLA и в резултат EPOS 2 спечели много по -мощен френски мейнфрейм!
Образ По време на оценката на резултатите от първия тур, Сокол, по време на дискусия със ЗПА, говори за неблагоприятните условия на състезанието, съгласувани с ръководството. Жалбата му обаче е отхвърлена с думите „след битката всеки войник е генерал“. За съжаление победата на EPOS не се отрази особено на съдбата му, до голяма степен поради злополучното време - беше 1968 г., съветските танкове се движеха през Прага, потискайки пражката пролет, и VÚMS, винаги известен със своя изключителен либерализъм (от който, освен това, наскоро избяга със „Свобода“) половината от най -добрите инженери на Запад), меко казано, не се цени високо от властите.
Но тогава започва най -интересната част от нашата история - как чешките разработки са в основата на първите съветски ПРО и какъв безславен край ги очаква в крайна сметка, но за това ще говорим следващия път.
