JUICE
Jan G. Oblonsky, en af de første elever i Svoboda og udvikleren af EPOS-1, husker det på denne måde (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. No. 4, October 1980):
Den originale idé blev fremsat af Svoboda på sit computerudviklingskursus i 1950, da han forklarede teorien om at bygge multiplikatorer, bemærkede han, at der i den analoge verden ikke er nogen strukturel forskel mellem en adder og en multiplikator (den eneste forskel er i at anvende de relevante skalaer ved input og output), mens deres digitale implementeringer er helt forskellige strukturer. Han inviterede sine elever til at prøve at finde et digitalt kredsløb, der ville udføre multiplikation og tilføjelse med tilsvarende lethed. Et stykke tid senere henvendte en af eleverne, Miroslav Valach, sig til Svoboda med ideen om kodning, som blev kendt som det resterende klassesystem.
For at forstå dets arbejde skal du huske, hvad division af naturlige tal er. Ved hjælp af naturlige tal kan vi naturligvis ikke repræsentere brøker, men vi kan udføre division med resten. Det er let at se, at når man deler forskellige tal med det samme givne m, kan man få den samme rest, i hvilket tilfælde de siger, at de originale tal er sammenlignelige modulo m. Der kan naturligvis være præcis 10 rester - fra nul til ni. Matematikere lagde hurtigt mærke til, at det er muligt at oprette et talsystem, hvor det i stedet for traditionelle tal er resterne af division, der vises, da de kan adderes, trækkes fra og multipliceres på samme måde. Som et resultat kan ethvert tal repræsenteres af et sæt ikke -tal i ordets sædvanlige betydning, men et sæt af sådanne rester.
Hvorfor sådanne perversioner, gør de virkelig noget lettere? Faktisk hvordan bliver det, når det kommer til at udføre matematiske operationer. Som det viste sig, er det meget lettere for maskinen at udføre operationer ikke med tal, men med rester, og her er hvorfor. I systemet med restklasser er hvert tal, flercifret og meget langt i det sædvanlige positionssystem, repræsenteret som en tuple af etcifrede tal, som er resterne af at dividere det originale tal med RNS-basen (en tupel coprime -numre).
Hvordan vil arbejdet accelerere under en sådan overgang? I et konventionelt positionssystem udføres aritmetiske operationer sekventielt bit for bit. I dette tilfælde dannes overførsler til den næste mest betydende bit, som kræver komplekse hardwaremekanismer til deres behandling, de fungerer som regel langsomt og sekventielt (der er forskellige accelerationsmetoder, matrixmultiplikatorer osv., Men dette, i under alle omstændigheder er ikke-trivielle og besværlige kredsløb).
RNS har nu mulighed for at parallelisere denne proces: Alle operationer på rester for hver base udføres separat, uafhængigt og i en urcyklus. Dette fremskynder naturligvis alle beregninger mange gange, desuden er resterne en bit pr. Definition, og som et resultat beregnes resultaterne af deres tilføjelse, multiplikation osv. det er ikke nødvendigt, det er nok at blinke dem ind i betjeningstabellens hukommelse og læse derfra. Som følge heraf er operationer på tal i RNS hundredvis af gange hurtigere end den traditionelle tilgang! Hvorfor blev dette system ikke implementeret med det samme og overalt? Som sædvanlig sker det kun problemfrit i teorien - reelle beregninger kan løbe ind i så gener som overløb (når det endelige tal er for stort til at blive registreret), afrunding i RNS er også meget utrivelig samt sammenligning af tal (strengt taget er RNS ikke positionssystemet, og udtrykkene "mere eller mindre" har overhovedet ingen betydning der). Det var på løsningen af disse problemer, at Valakh og Svoboda fokuserede, fordi de fordele, SOC lovede, allerede var meget store.
For at mestre principperne for drift af SOC -maskiner skal du overveje et eksempel (dem, der ikke er interesseret i matematik, kan udelade det):
Den omvendte oversættelse, det vil sige genoprettelsen af nummerets positionsværdi fra resterne, er mere besværlig. Problemet er, at vi faktisk skal løse et system med n sammenligninger, hvilket fører til lange beregninger. Hovedopgaven for mange undersøgelser inden for RNS er at optimere denne proces, fordi den ligger til grund for et stort antal algoritmer, hvor der i en eller anden form er viden om talernes position på tallinjen nødvendig. I talteori har metoden til løsning af det angivne sammenligningssystem været kendt i meget lang tid og består i en konsekvens af den allerede nævnte kinesiske restsætning. Overgangsformlen er temmelig besværlig, og vi vil ikke give den her, vi bemærker kun, at i de fleste tilfælde forsøges denne oversættelse at undgås, og optimerer algoritmerne på en sådan måde, at de forbliver inden for RNS indtil slutningen.
En yderligere fordel ved dette system er, at du i tabelform og også i en cyklus i RNS ikke kun kan udføre operationer på tal, men også på vilkårligt komplekse funktioner repræsenteret i form af et polynom (hvis selvfølgelig resultat går ikke ud over repræsentationsområdet). Endelig har SOC en anden vigtig fordel. Vi kan indføre yderligere grunde og derved opnå den redundans, der er nødvendig for fejlkontrol, på en naturlig og enkel måde, uden at rodet systemet med tredobbelt redundans.
Desuden tillader RNS kontrollen at blive udført allerede under selve beregningen, og ikke kun når resultatet skrives ind i hukommelsen (som fejlkorrektionskoderne gør i det konventionelle nummersystem). Generelt er dette generelt den eneste måde at styre ALU i løbet af arbejdet, og ikke det endelige resultat i RAM. I 1960'erne besatte en processor et eller flere kabinetter, indeholdt mange tusinde individuelle elementer, loddet og aftagelig kontakt samt kilometerleder - en garanteret kilde til forskellige forstyrrelser, fejl og fejl og ukontrollerede. Overgangen til SOC gjorde det muligt at øge systemets stabilitet til fejl med hundredvis af gange.
Som følge heraf havde SOK -maskinen kolossale fordele.
- Den højest mulige fejltolerance "out of the box" med automatisk indbygget kontrol af korrektheden af hver operation i hvert trin - fra læsning af tal til regning og skrivning til RAM. Jeg synes, det er unødvendigt at forklare, at dette for missilforsvarssystemer måske er den vigtigste kvalitet.
-
Den maksimalt mulige teoretisk parallelitet af operationer (i princippet absolut alle aritmetiske operationer inden for RNS kunne udføres i en cyklus uden overhovedet at være opmærksom på bitdybden af de originale tal) og beregningshastigheden, der ikke kunne opnås med nogen anden metode. Igen er det ikke nødvendigt at forklare, hvorfor missilforsvarscomputere skulle være så effektive som muligt.
Således bad SOK-maskiner simpelthen om deres brug som en anti-missilforsvarscomputer, der kunne ikke være noget bedre end dem til dette formål i disse år, men sådanne maskiner skulle stadig bygges i praksis og alle tekniske vanskeligheder skulle omgås. Tjekkerne klarede dette glimrende.
Resultatet af fem års forskning var Wallachs artikel "Oprindelse af kode og nummersystem for restklasser", udgivet i 1955 i samlingen "Stroje Na Zpracovani Informaci", bind. 3, Nakl. CSAV, i Prag. Alt var klar til udviklingen af computeren. Udover Wallach tiltrak Svoboda flere flere talentfulde studerende og kandidatstuderende til processen, og arbejdet begyndte. Fra 1958 til 1961 var omkring 65% af maskinens komponenter, kaldet EPOS I (fra tjekkisk elektronkovy počitač středni - medium computer), klar. Computeren skulle være produceret på faciliteterne på ARITMA -fabrikken, men som i tilfældet med SAPO var introduktionen af EPOS I ikke uden vanskeligheder, især inden for produktion af elementbasen.
Mangel på ferritter til hukommelsesenheden, dårlig kvalitet på dioder, mangel på måleudstyr - det er blot en ufuldstændig liste over vanskeligheder, Svoboda og hans elever måtte stå over for. Den maksimale søgen var at få sådan en elementær ting som et magnetbånd, historien om dets erhvervelse trækker også på en lille industriel roman. For det første var det i Tjekkoslovakiet fraværende som klasse; det blev simpelthen ikke produceret, da de slet ikke havde noget udstyr til dette. For det andet var situationen i CMEA -landene den samme - på det tidspunkt lavede kun Sovjetunionen på en eller anden måde båndet. Det var ikke kun af en frygtindgydende kvalitet (generelt har problemet med periferiudstyr og især med det forbandede bånd fra computer til kompakte kassetter forfulgt Sovjet til det sidste, alle der havde heldet med at arbejde med sovjetbånd har en enorm antal historier om, hvordan det blev revet, hældt osv.), så de tjekkiske kommunister af en eller anden grund ikke ventede på hjælp fra deres sovjetiske kolleger, og ingen gav dem et bånd.
Som følge heraf tildelte ministeren for generel ingeniørvirksomhed Karel Poláček et tilskud på 1,7 millioner krooner til udtrækning af tape i Vesten, men på grund af bureaukratiske forhindringer viste det sig, at udenlandsk valuta for dette beløb ikke kunne frigives inden for grænsen fra ministeriet for generel teknik til importteknologi. Mens vi behandlede dette problem, savnede vi ordrefristen for 1962 og måtte vente hele 1963. Endelig var det kun under den internationale messe i Brno i 1964, som et resultat af forhandlinger mellem statskommissionen for udvikling og koordinering af videnskab og teknologi og statskommissionen for ledelse og organisation, det var muligt at opnå import af båndhukommelse sammen med ZUSE 23 computeren (de nægtede at sælge båndet fra Tjekkoslovakiet separat på grund af embargo, jeg var nødt til at købe en hel computer fra den neutrale schweizer og fjerne magnetdrevene fra den).
EPOS 1
EPOS I var en modulær unicast -rørcomputer. På trods af at den teknisk set tilhørte den første generation af maskiner, var nogle af de ideer og teknologier, der blev brugt i den, meget avancerede og blev massivt implementeret kun få år senere i anden generation af maskiner. EPOS I bestod af 15.000 germaniumtransistorer, 56.000 germaniumdioder og 7.800 vakuumrør, alt efter konfiguration havde den en hastighed på 5–20 kIPS, hvilket ikke var dårligt dengang. Bilen var udstyret med tjekkiske og slovakiske tastaturer. Programmeringssprog - autokode EPOS I og ALGOL 60.
Maskinens registre blev indsamlet på de mest avancerede nikkel-stål magnetostriktive forsinkelseslinjer i disse år. Det var meget køligere end Strela kviksølvrør og blev brugt i mange vestlige designs indtil slutningen af 1960'erne, da en sådan hukommelse var billig og relativt hurtig, blev den brugt af LEO I, forskellige Ferranti -maskiner, IBM 2848 Display Control og mange andre tidlige videoterminaler (en ledning lagrer normalt 4 tegnstrenge = 960 bits). Det blev også med succes brugt i tidlige stationære elektroniske lommeregnere, herunder Friden EC-130 (1964) og EC-132, programmerbare lommeregneren Olivetti Programma 101 (1965) og programmerbare lommeregnere fra Litton Monroe Epic 2000 og 3000 (1967).
Billede Generelt var Tjekkoslovakiet i denne henseende et fantastisk sted - noget mellem Sovjetunionen og fuldgyldigt Vesteuropa. På den ene side var der i midten af 1950'erne problemer selv med lamper (husk at de også var i Sovjetunionen, selvom det ikke var så forsømt), og Svoboda byggede de første maskiner på den uhyrligt forældede teknologi fra 1930'erne - relæer, på den anden side, i begyndelsen af 1960'erne blev der ganske moderne nikkelforsinkelseslinjer til rådighed for tjekkiske ingeniører, som begyndte at blive brugt i den indenlandske udvikling 5-10 år senere (på tidspunktet for deres forældelse i Vesten, for eksempelvis den indenlandske Iskra-11 ", 1970 og" Electronics-155 ", 1973, og sidstnævnte blev betragtet som så avanceret, at han allerede modtog en sølvmedalje ved udstillingen af økonomiske præstationer).
EPOS I, som du måske gætter på, var decimal og havde rige periferiudstyr, derudover leverede Svoboda flere unikke hardwareløsninger i computeren, der var langt forud for deres tid. I / O -operationer i en computer er altid meget langsommere end at arbejde med RAM og ALU, det blev besluttet at bruge processorens inaktive tid, mens det program, den udførte, fik adgang til langsomme eksterne drev til at starte et andet uafhængigt program - i alt, på denne måde var det muligt at udføre op til 5 programmer parallelt! Det var verdens første implementering af multiprogrammering ved hjælp af hardware -afbrydelser. Desuden blev der indført ekstern (parallel lancering af programmer, der arbejder med forskellige uafhængige maskinemoduler) og interne (pipeline for divisionsoperationen, den mest besværlige) tidsdeling, hvilket gjorde det muligt at øge produktiviteten mange gange.
Denne innovative løsning betragtes med rette som frihedens arkitektoniske mesterværk og blev massivt anvendt i industrielle computere i Vesten kun få år senere. EPOS I multiprogrammering computerkontrol blev udviklet, da selve ideen om tidsdeling stadig var i sin spæde start, selv i den professionelle elektriske litteratur i anden halvdel af 1970'erne omtales den stadig som meget avanceret.
Computeren var udstyret med et bekvemt informationspanel, hvor det var muligt at overvåge processernes forløb i realtid. Designet antog oprindeligt, at pålideligheden af hovedkomponenterne ikke var ideel, så EPOS I kunne rette individuelle fejl uden at afbryde den aktuelle beregning. En anden vigtig funktion var muligheden for at hot -swap komponenter, samt tilslutte forskellige I / O -enheder og øge antallet af tromler eller magnetiske lagerenheder. På grund af sin modulære struktur har EPOS I en bred vifte af applikationer: fra massedatabehandling og automatisering af administrativt arbejde til videnskabelige, tekniske eller økonomiske beregninger. Derudover var han yndefuld og ganske smuk, tjekkerne, i modsætning til Sovjetunionen, tænkte ikke kun på ydeevne, men også på designet og bekvemmeligheden af deres biler.
På trods af presserende anmodninger fra regeringen og finansielle nødsubsidier var ministeriet for generel maskinbygning ikke i stand til at levere den nødvendige produktionskapacitet på VHJ ZJŠ Brno -fabrikken, hvor EPOS I skulle fremstilles. I første omgang blev det antaget, at maskiner af denne serie ville opfylde behovene i den nationale økonomi indtil omkring 1970. Til sidst blev alt meget mere trist, problemerne med komponenter forsvandt ikke, derudover greb den magtfulde TESLA -bekymring ind i spillet, hvilket var frygteligt urentabelt at producere tjekkiske biler.
I foråret 1965 blev der i nærværelse af sovjetiske specialister udført vellykkede statstests af EPOS I, hvor dens logiske struktur, hvis kvalitet svarede til verdensplan, blev særligt værdsat. Desværre er computeren blevet genstand for ubegrundet kritik fra nogle computer "eksperter", der forsøgte at presse beslutningen om import af computere igennem, for eksempel skrev formanden for den slovakiske automatiseringskommission Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? In: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Bortset fra prototyper blev der ikke produceret en eneste computer i Tjekkoslovakiet. Set fra verdensudviklingens synspunkt er det tekniske niveau på vores computere meget lavt. For eksempel er energiforbruget i EPOS I meget højt og udgør 160-230 kW. En anden ulempe er, at den kun har software i maskinkode og ikke er udstyret med det nødvendige antal programmer. Konstruktionen af en computer til indendørs installation kræver en stor konstruktionsinvestering. Derudover har vi ikke fuldt ud sikret importen fra udlandet af magnetbånd, uden hvilken EPOS I er fuldstændig ubrugelig.
Det var stødende og ubegrundet kritik, da ingen af de angivne mangler direkte relaterede til EPOS - dets strømforbrug afhængede udelukkende af den anvendte elementbase og for en lampemaskine var ganske tilstrækkelig, problemerne med båndet var generelt mere politiske end tekniske, og installationen af enhver mainframe i rummet og er nu forbundet med dens grundige forberedelse og er ret vanskelig. Softwaren havde ikke en chance for at dukke op ud af den blå luft - den havde brug for produktionsbiler. Ingeniør Vratislav Gregor protesterede mod dette:
EPOS I -prototypen fungerede perfekt i 4 år under ikke -tilpassede forhold i tre skift uden aircondition. Denne første prototype af vores maskine løser opgaver, der er vanskelige at løse på andre computere i Tjekkoslovakiet … f.eks. Overvågning af ungdomskriminalitet, analyse af fonetiske data ud over mindre opgaver inden for videnskabelige og økonomiske beregninger, der har betydelig praktisk anvendelse. Med hensyn til programmeringsværktøjer er EPOS I udstyret med ALGOL … Til det tredje EPOS I er omkring 500 I / O -programmer, tests osv. Blevet udviklet. Ingen anden bruger af en importeret computer har nogensinde haft programmer til rådighed for os i så god tid og i en sådan mængde.
Desværre, da udviklingen og accept af EPOS I var afsluttet, var den virkelig meget forældet, og VÚMS begyndte uden at spilde tid parallelt at bygge sin fuldt transistoriserede version.
EPOS 2
EPOS 2 har været under udvikling siden 1960 og repræsenterede toppen af verdens anden generation af computere. Det modulære design gav brugerne mulighed for at tilpasse computeren, ligesom den første version, til den specifikke type opgaver, der skulle løses. Den gennemsnitlige driftshastighed var 38,6 kIPS. Til sammenligning: den kraftfulde bank mainframe Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, den legendariske Seymour Cray -maskine, som også blev brugt i Dubna i sovjetiske atomprojekter, havde en effekt på 81 kIPS, selv gennemsnittet i sin serie af IBM 360/40, hvoraf en serie senere blev klonet i Sovjetunionen, udviklet i 1965, i videnskabelige problemer gav kun 40 kIPS! Efter standarderne i begyndelsen af 1960'erne var EPOS 2 en bil i topklasse på niveau med de bedste vestlige modeller.
Tidsfordelingen i EPOS 2 blev stadig ikke styret af software, som i mange udenlandske computere, men af hardware. Som altid var der et stik med det forbandede bånd, men de blev enige om at importere det fra Frankrig, og senere mestrede TESLA Pardubice produktionen. Til computeren blev sit eget operativsystem, ZOS, udviklet, og det blev blinket ind i ROM. ZOS -kode var målsproget for FORTRAN, COBOL og RPG. Test af EPOS 2 -prototypen i 1962 lykkedes, men i slutningen af året var computeren ikke færdig af samme årsager som EPOS 1. Som følge heraf blev produktionen udskudt til 1967. Siden 1968 har ZPA Čakovice i serie produceret EPOS 2 under betegnelsen ZPA 600 og siden 1971 - i en forbedret version af ZPA 601. Seriel produktion af begge computere sluttede i 1973. ZPA 601 var delvist software kompatibel med MINSK 22 -serien af sovjetiske maskiner. Der blev fremstillet i alt 38 ZPA -modeller, som var et af de mest pålidelige systemer i verden. De blev brugt indtil 1978. Også i 1969 blev der lavet en prototype af den lille ZPA 200 -computer, men gik ikke i produktion.
Tilbage til TESLA skal det bemærkes, at deres ledelse virkelig saboterede EPOS -projektet med al sin magt og af en enkel grund. I 1966 skubbede de til Centraludvalget i Tjekkoslovakiet tildelinger på 1, 1 milliard kroner til køb af fransk-amerikanske mainframes Bull-GE og havde slet ikke brug for en enkel, praktisk og billig hjemmecomputer. Presset gennem centralkomiteen førte til, at der ikke kun blev lanceret en kampagne for at miskreditere Svobodas og dets instituts værker (du har allerede set et citat af denne art, og det blev ikke offentliggjort nogen steder, men i hovedpressen for kommunistpartiet i Tjekkoslovakiet Rudé právo), men også i sidste ende blev ministeriet for generel maskinbygning beordret til at begrænse produktionen af to EPOS I, i alt sammen med prototypen blev der til sidst lavet 3 stykker.
EPOS 2 fik også et hit, TESLA -virksomheden gjorde sit bedste for at vise, at denne maskine var ubrugelig, og gennem ledelsen af GD ZPA (Instrument and Automation Factories, som VÚMS tilhørte) skubbede tanken om en åben konkurrence mellem udviklingen af Liberty og den nyeste mainframe TESLA 200. Fransk computerproducent BULL var I 1964 købte amerikanerne sammen med den italienske producent Olivetti General Electric, udviklingen af en ny mainframe BULL Gamma 140. Men dens frigivelse for amerikaneren markedet blev annulleret, da Yankees besluttede, at det ville konkurrere internt med deres egen General Electric GE 400. Som et resultat hang projektet i luften, men så dukkede repræsentanter for TESLA med succes op, og for 7 millioner dollars købte de en prototype og rettighederne til sin produktion (som et resultat producerede TESLA ikke kun omkring 100 sådanne computere, men formåede også at sælge flere i Sovjetunionen!). Det var denne tredje generations bil ved navn TESLA 200, der skulle slå den uheldige EPOS.
Unikt og glemt: fødslen af det sovjetiske missilforsvarssystem. EPOS projekt TESLA havde en helt færdig seriel fejlfindingscomputer med et komplet sæt tests og software, VÚMS havde kun en prototype med et ufuldstændigt sæt periferiudstyr, et ufærdigt operativsystem og drev med en busfrekvens 4 gange mindre end dem, der er installeret på den franske mainframe. Efter et indledende løb var EPOS -resultaterne som forventet skuffende, men den geniale programmør Jan Sokol ændrede den normale sorteringsalgoritme markant, medarbejderne, der arbejdede døgnet rundt, fik hardware til at tænke på, fik fat i et par hurtige drev ligner TESLA, og som et resultat vandt EPOS 2 en meget mere kraftfuld fransk mainframe!
Billede Under evalueringen af resultaterne af den første runde, Sokol, under en diskussion med ZPA, talte om de ugunstige betingelser for konkurrencen, aftalt med ledelsen. Imidlertid blev hans klage afvist med ordene "efter kampen er hver soldat general." Desværre påvirkede EPOS sejr ikke i høj grad hans skæbne, hovedsagelig på grund af den uheldige tid - det var 1968, sovjetiske kampvogne kørte gennem Prag, undertrykte Prag -foråret og VÚMS, altid berømt for sin ekstreme liberalisme (hvorfra i øvrigt, flygtede for nylig med Svoboda) halvdelen af de bedste ingeniører til Vesten) blev mildt sagt ikke hædret af myndighederne.
Men så begynder den mest interessante del af vores historie - hvordan den tjekkiske udvikling dannede grundlaget for de første sovjetiske missilforsvarskøretøjer, og hvilken uhyggelig ende der ventede dem i sidste ende, men vi vil tale om dette næste gang.
