SOK
Jan G. Oblonsky, jedan od prvih učenika Svobode i programer EPOS-1, sjeća se toga ovako (Eloge: Antonin Svoboda, 1907.-l980., IEEE Anali povijesti računanja, tom 2. br. 4, listopad 1980):
Izvornu ideju Svoboda je iznio na svom tečaju za razvoj računala 1950. godine, kada je, objašnjavajući teoriju izgradnje množitelja, primijetio da u analognom svijetu nema strukturne razlike između zbrajala i množitelja (jedina razlika je u primjeni odgovarajuće ljestvice na ulazu i izlazu), dok su njihove digitalne implementacije potpuno različite strukture. Pozvao je svoje učenike da pokušaju pronaći digitalni sklop koji bi s usporedivom lakoćom izvodio množenje i zbrajanje. Nešto kasnije, jedan od učenika, Miroslav Valach, obratio se Svobodi s idejom kodiranja, koja je postala poznata kao sustav 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 s 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. Očito može postojati točno 10 zaostataka - od nule do devet. Matematičari su brzo primijetili da je moguće stvoriti brojevni sustav u kojem će se umjesto tradicionalnih brojeva pojaviti ostaci dijeljenja jer se mogu zbrajati, oduzimati i množiti na isti način. Zbog toga se bilo koji broj može predstaviti skupom ne brojeva u uobičajenom smislu riječi, već skupom takvih ostataka.
Čemu takve izopačenosti, čine li doista nešto lakšim? Zapravo, kako će to postati kada se radi o izvođenju matematičkih operacija. Kako se pokazalo, stroju je puno lakše izvoditi operacije ne s brojevima, već s ostacima, a evo i zašto. U sustavu zaostalih klasa svaki je broj, višeznamenkasti i vrlo dugačak u uobičajenom pozicijskom sustavu, predstavljen kao niz jednoznamenkastih brojeva, koji su ostaci dijeljenja izvornog broja s bazom RNS-a (a hrpa međusobnih brojeva).
Kako će se rad ubrzati tijekom takve tranzicije? U konvencionalnom pozicijskom sustavu aritmetičke operacije izvode se uzastopno 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, sporo i uzastopno (postoje razne metode ubrzanja, matrični multiplikatori itd., Ali to, u u svakom slučaju, nije trivijalno i nezgrapno kolo).
RNS sada ima mogućnost paralelizacije ovog procesa: sve operacije na zaostacima za svaku bazu izvode se zasebno, neovisno i u jednom ciklusu takta. Očigledno, to višestruko ubrzava sve izračune, osim toga, ostaci su jednoznačajni po definiciji, pa kao rezultat izračunavaju rezultate njihova zbrajanja, množenja itd. nije potrebno, dovoljno ih je umetnuti u memoriju operacijske tablice i odatle čitati. Zbog toga su operacije s brojevima u RNS -u stotine puta brže od tradicionalnog pristupa! Zašto ovaj sustav nije odmah i svugdje implementiran? Kao i obično, u teoriji se to događa samo glatko - stvarni izračuni mogu naići na takvu smetnju kao što je preljev (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 pozicijski sustav i izrazi "više ili manje" tu uopće nemaju značenje). Upravo su se na rješavanju ovih problema usredotočili Valakh i Svoboda, jer su prednosti koje je obećala SPC već bile vrlo velike.
Da biste svladali načela rada SOC strojeva, 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 sustav n usporedbi, što dovodi do dugih izračuna. 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 brojevnoj liniji. U teoriji brojeva metoda za rješavanje navedenog sustava usporedbi poznata je jako dugo i sastoji se u posljedici već spomenutog kineskog teorema o ostatku. Prijelazna formula prilično je glomazna i ovdje je nećemo dati, samo napominjemo da se u većini slučajeva ovaj prijevod pokušava izbjeći, optimizirajući algoritme na takav način da ostane u RNS -u do kraja.
Dodatna prednost ovog sustava je što na tablični način, a također i u jednom ciklusu u RNS -u, možete izvesti 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 razloge i time dobiti redundanciju potrebnu za kontrolu pogrešaka, na prirodan i jednostavan način, bez opterećenja sustava trostrukom redundancijom.
Štoviše, RNS dopušta kontrolu već u procesu samog izračuna, a ne samo kada se rezultat zapiše u memoriju (kao što to rade kodovi za ispravljanje pogrešaka u konvencionalnom brojčanom sustavu). Općenito, ovo je općenito jedini način kontrole ALU -a tijekom rada, a ne konačni rezultat u RAM -u. Šezdesetih godina jedan je procesor zauzimao ormar ili nekoliko njih, sadržavao je tisuće pojedinačnih elemenata, lemljene i odvojive kontakte, kao i kilometre vodiča - zajamčeni izvor različitih smetnji, kvarova i kvarova, te nekontroliranih. Prijelaz na SOC omogućio je stotinama puta povećanje stabilnosti sustava do kvarova.
Kao rezultat toga, stroj SOK imao je ogromne prednosti.
-
Najveća moguća tolerancija grešaka "out of the box" s automatskom ugrađenom kontrolom ispravnosti svake operacije u svakoj fazi - od čitanja brojeva do aritmetike i pisanja u RAM. Mislim da je nepotrebno objašnjavati da je to za sustave proturaketne obrane možda i najvažnija kvaliteta.
-
Najveći mogući teoretski paralelizam operacija (u načelu, apsolutno sve aritmetičke operacije unutar RNS -a mogle bi se izvesti u jednom ciklusu, uopće ne obraćajući pozornost na bitnu dubinu izvornih brojeva) i brzinu izračunavanja nedostižnu bilo kojom drugom metodom. Opet, nema potrebe objašnjavati zašto su računala za obranu od projektila trebala biti što učinkovitija.
Tako su strojevi SOK-a jednostavno molili za njihovu upotrebu kao računalo za proturaketnu obranu, nije moglo biti ništa bolje od njih u tu svrhu u tim godinama, ali takve je strojeve ipak trebalo izgraditi u praksi i zaobići sve tehničke poteškoće. Česi su se s tim sjajno nosili.
Rezultat petogodišnjeg istraživanja bio je Wallachov članak "Podrijetlo koda i brojevnog sustava preostalih klasa", objavljen 1955. u zborniku "Stroje Na Zpracovani Informaci", sv. 3, Nakl. CSAV, u Pragu. Sve je bilo spremno za razvoj računala. Osim Wallacha, Svoboda je u proces privukla još nekoliko talentiranih studenata i diplomiranih studenata, a rad je započeo. Od 1958. do 1961. bilo je spremno oko 65% komponenti stroja, nazvanih EPOS I (iz češkog elektronkovy počitač středni - srednje računalo). Računalo je trebalo biti proizvedeno u pogonima tvornice ARITMA, ali, kao u slučaju SAPO -a, uvođenje EPOS -a I nije prošlo bez poteškoća, osobito na području proizvodnje bazi elemenata.
Nedostatak ferita za memorijsku jedinicu, loša kvaliteta dioda, nedostatak mjerne opreme - samo su nepotpun popis poteškoća s kojima su se morali suočiti Svoboda i njegovi učenici. Maksimalna potraga bila je nabaviti tako elementarnu stvar kao što je magnetska vrpca, a priča o njezinom stjecanju 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, svatko tko je imao sreću raditi sa sovjetskom vrpcom 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 taj iznos ne može osloboditi unutar limita Ministarstva općeg inženjeringa za uvoznu tehnologiju. Dok smo se bavili ovim problemom, propustili smo rok narudžbe za 1962. i morali smo čekati cijelu 1963. godinu. Konačno, tek tijekom Međunarodnog sajma u Brnu 1964., kao rezultat pregovora između Državnog povjerenstva za razvoj i koordinaciju znanosti i tehnologije i Državnog povjerenstva za upravljanje i organizaciju, bilo je moguće zajedno postići uvoz memorijske trake s računalom ZUSE 23 (odbili su zasebno prodati vrpcu iz Čehoslovačke zbog embarga, morao sam kupiti cijelo računalo od neutralnih Švicaraca i izvaditi magnetske pogone s njega).
EPOS 1
EPOS I bio je modularno jednokanalno cijevno računalo. Unatoč činjenici da je tehnički pripadao prvoj generaciji strojeva, neke od ideja i tehnologija koje su se u njoj koristile bile su vrlo napredne te su se masovno provele tek nekoliko godina kasnije u strojevima druge generacije. EPOS I se sastojao od 15 000 germanijevih tranzistora, 56 000 germanijevih dioda i 7800 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 tipkovnicama. Programski jezik - autokodiranje EPOS I i ALGOL 60.
Registri stroja prikupljeni su na najnaprednijim magnetostrikcijskim kašnjenjima od nikla i čelika za te godine. Bio je mnogo hladniji od živinih 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 pohranjuje 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).
Slika Općenito, Čehoslovačka je u tom pogledu bila nevjerojatno mjesto - nešto između SSSR -a i punopravne Zapadne Europe. S jedne strane, sredinom 1950 -ih bilo je problema čak i sa svjetiljkama (sjetimo se da su i oni bili 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 šezdesetih godina prošlog stoljeća češkim su inženjerima postale dostupne prilično moderne linije odgode od nikla, koje su se počele koristiti u domaćem razvoju 5-10 godina kasnije (do trenutka njihove zastarjelosti na Zapadu, za primjerice, domaća Iskra-11 ", 1970. i" Elektronika-155 ", 1973., a potonja se smatrala toliko naprednom da je već dobio srebrnu medalju na Izložbi gospodarskih dostignuća).
EPOS I, kao što možete pretpostaviti, bio je decimalni i imao je bogatu periferiju. Osim toga, Svoboda je u računalu ponudio nekoliko jedinstvenih hardverskih rješenja koja su bila daleko ispred svog vremena. Ulazno / izlazne operacije na računalu uvijek su mnogo sporije od rada s RAM -om i ALU -om, odlučeno je koristiti vrijeme mirovanja procesora, dok je program koji je izvršavao pristupao sporim vanjskim pogonima, za pokretanje drugog neovisnog programa - ukupno, na ovaj način bilo je moguće paralelno izvršavati do 5 programa! To je bila prva svjetska implementacija multiprogramiranja pomoću hardverskih prekida. Štoviše, uvedeno je vanjsko (paralelno pokretanje programa koji rade s različitim neovisnim modulima strojeva) i interno (cjevovod za operacije podjele, najzahtjevniji) dijeljenje vremena, što je omogućilo višestruko povećanje produktivnosti.
Ovo inovativno rješenje s pravom se smatra arhitektonskim remek -djelom slobode, a masovno je primijenjeno u industrijskim računalima na Zapadu samo nekoliko godina kasnije. Računalna kontrola za više programiranja EPOS I razvijena je kad je sama ideja o dijeljenju vremena bila još u povojima, čak se i u stručnoj električnoj literaturi druge polovice sedamdesetih 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 pogreške bez prekida trenutnog izračuna. Druga važna značajka bila je mogućnost vruće 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 administrativnog rada do znanstvenih, 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 potporama, Ministarstvo opće strojogradnje nije uspjelo osigurati potrebne proizvodne kapacitete u tvornici VHJ ZJŠ Brno, gdje se trebao proizvoditi EPOS I. U početku se pretpostavljalo da strojevi ova serija zadovoljavala bi potrebe nacionalne ekonomije do otprilike 1970. godine. Na kraju je sve ispalo mnogo tužnije, problemi s komponentama nisu nestali, osim toga u igru se umiješao moćni koncern TESLA koji je bio užasno neisplativ za proizvodnju čeških automobila.
U proljeće 1965., u nazočnosti sovjetskih stručnjaka, provedena su uspješna državna ispitivanja EPOS -a I, na kojima je posebno cijenjena njegova logička struktura, čija je kvaliteta odgovarala svjetskoj razini. Nažalost, računalo je postalo predmet neutemeljene kritike nekih računalnih "stručnjaka" koji su pokušali progurati odluku o uvozu računala, na primjer, napisao je predsjednik Slovačke komisije za automatizaciju Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? U: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Osim prototipova, u Čehoslovačkoj nije proizvedeno niti jedno računalo. Sa stajališta svjetskog razvoja, tehnička razina naših računala je vrlo niska. Na primjer, potrošnja energije EPOS-a I vrlo je velika i iznosi 160-230 kW. Još jedan nedostatak je što softver ima samo u strojnom kodu i nije opremljen potrebnim brojem programa. Izgradnja računala za unutarnju ugradnju 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 svjetiljkom bila je sasvim odgovarajuća, problemi s vrpcom općenito su bili više politički nego tehnički, a instalacija bilo kojeg glavnog računala u sobu i sada je povezana s njegovom temeljitom pripremom i prilično je teška. Softver nije imao priliku izaći iz zraka - bili su mu potrebni serijski automobili. Inženjer Vratislav Gregor usprotivio se ovome:
Prototip EPOS -a I radio je savršeno 4 godine u neprilagođenim uvjetima u tri smjene bez klima uređaja. Ovaj prvi prototip našeg stroja rješava zadatke koje je teško riješiti na drugim računalima u Čehoslovačkoj … na primjer, praćenje maloljetničke delinkvencije, analizu fonetskih podataka, uz manje zadatke na području znanstvenih i ekonomskih izračuna 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. Niti jedan drugi korisnik uvezenog računala nikada nam nije imao dostupne programe u tako pravovremenom i tolikom iznosu.
Nažalost, do završetka razvoja i prihvaćanja EPOS -a I, on je doista bio 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 svjetskih računala druge generacije. Modularni dizajn omogućio je korisnicima da, poput prve inačice, prilagode računalo specifičnoj vrsti zadataka koje treba riješiti. Prosječna radna brzina bila je 38,6 kIPS. Za usporedbu: moćno bankovno glavno računalo Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, legendarni stroj Seymour Cray, koji se također koristio u Dubni u sovjetskim nuklearnim projektima, imao je snagu od 81 kIPS, čak i prosjek u svojoj liniji IBM 360/40, čija je serija kasnije klonirana u SSSR -u, razvijen 1965., u znanstvenim problemima izdao je samo 40 kIPS! Prema standardima ranih 1960-ih, EPOS 2 bio je vrhunski automobil u rangu s najboljim zapadnim modelima.
Raspodjelu vremena u EPOS -u 2 još uvijek nije kontrolirao softver, kao na mnogim stranim računalima, već hardver. Kao i uvijek, postojao je utikač s prokletom trakom, ali su se dogovorili da će ga uvesti iz Francuske, a kasnije je TESLA Pardubice ovladala njegovom proizvodnjom. Za računalo je razvijen vlastiti operativni sustav 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 računalo nije bilo dovršeno iz istih razloga kao i EPOS 1. Zbog toga je proizvodnja odgođena do 1967. godine. ZPA Čakovice od 1968. serijski proizvodi EPOS 2 pod oznakom ZPA 600, a od 1971. - u poboljšanoj verziji ZPA 601. Serijska proizvodnja oba računala završila je 1973. godine. ZPA 601 bio je djelomično softverski kompatibilan s linijom sovjetskih strojeva MINSK 22. Proizvedeno je ukupno 38 modela ZPA, koji su bili jedan od najpouzdanijih sustava na svijetu. Koristili su se do 1978. Također 1969. godine napravljen je prototip malog računala ZPA 200, ali nije ušao u proizvodnju.
Vraćajući se na TESLA -u, valja napomenuti da je njihovo vodstvo doista svim silama i iz jednog jednostavnog razloga sabotiralo projekt EPOS. Godine 1966. proslijedili su Središnjem odboru Čehoslovačke izdvajanja u iznosu od 1,1 milijarde kruna za kupnju francusko-američkih glavnih računala Bull-GE i uopće im nije trebalo jednostavno, prikladno i jeftino domaće računalo. Pritisak kroz Središnji odbor doveo je do činjenice da nije pokrenuta samo kampanja za diskreditiranje djela Svobode i njezinog instituta (već ste vidjeli citat ove vrste i nije objavljen nigdje, već u glavnom tiskovnom tijelu Komunistička partija Čehoslovačke Rudé právo), ali i na kraju Ministarstvu opće strojogradnje naređeno je da ograniči proizvodnju dva EPOS -a I, ukupno su zajedno s prototipom napravljena 3 komada.
EPOS 2 je također dobio hit, tvrtka TESLA dala je sve od sebe da pokaže da je ovaj stroj beskoristan, te je kroz upravljanje DG ZPA (Tvornice instrumenata i automatizacije, kojoj je pripadao VÚMS) progurala ideju o otvorenom natječaju između razvoj Libertyja i najnovijeg glavnog računala TESLA 200. Francuski proizvođač računala BULL je 1964. zajedno s talijanskim proizvođačem Olivetti Amerikanci kupili General Electric, pokrenuli su razvoj novog glavnog računala BULL Gamma 140. Međutim, njegovo izdanje za američko tržište je otkazano jer su Jenkiji odlučili da će se interno natjecati s 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 milijuna dolara kupili prototip i prava do njegove proizvodnje (kao rezultat toga, TESLA je ne samo proizvela oko 100 takvih računala, 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 proturaketnog obrambenog sustava. EPOS projekt TESLA je imala potpuno dovršeno serijsko otklonjeno računalo s punim setom testova i softvera, VÚMS je imao samo prototip s nepotpunim setom perifernih uređaja, nedovršenim operativnim sustavom i pogonima s frekvencijom sabirnice 4 puta manjom od one instalirane na francuskom glavnom računalu. Nakon preliminarnog izvođenja, rezultati EPOS -a su očekivano bili razočaravajući, ali genijalni programer Jan Sokol značajno je izmijenio redovni algoritam razvrstavanja, zaposlenici koji su radili danonoćno donijeli hardver na pamet i dohvatili nekoliko brzih pogona sličan TESLI, pa je kao rezultat toga EPOS 2 osvojio mnogo moćniji francuski mainframe!
Slika Tijekom ocjenjivanja rezultata prvog kruga, Sokol je tijekom rasprave sa ZPA -om govorio o nepovoljnim uvjetima natjecanja, složio se s vodstvom. Međutim, njegova žalba je odbijena riječima "nakon borbe svaki vojnik je general". Nažalost, pobjeda EPOS -a nije uvelike utjecala na njegovu sudbinu, velikim dijelom zbog nesretnog vremena - bilo je to 1968., sovjetski tenkovi su se vozili Pragom, potiskujući praško proljeće, a VÚMS, uvijek poznat po svom ekstremnom liberalizmu (iz kojeg je, štoviše,, 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 proturaketnih obrambenih vozila i kakav ih je neslavan kraj na kraju čekao, ali o tome ćemo sljedeći put.
