SOK
Jan G. Oblonsky, eden prvih študentov Svobode in razvijalec EPOS-1, se tako spominja (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. št. 4, oktober 1980):
Svobodo je prvotno zamisel predstavil na svojem računalniškem razvojnem tečaju leta 1950, ko je pri razlagi teorije gradnje multiplikatorjev opazil, da v analognem svetu ni strukturne razlike med seštevalcem in množiteljem (razlika je le v uporabi ustrezne lestvice na vhodu in izhodu), medtem ko so njihove digitalne izvedbe popolnoma drugačne strukture. Učence je povabil, naj poiščejo digitalno vezje, ki bi s primerljivo lahkoto izvajalo množenje in seštevanje. Nekaj časa kasneje se je eden od študentov Miroslav Valach obrnil na Svobodo z idejo kodiranja, ki je postala znana kot sistem preostalih razredov.
Če želite razumeti njegovo delo, se morate spomniti, kaj je delitev naravnih števil. Očitno z uporabo naravnih števil ne moremo predstavljati ulomkov, lahko pa delimo z ostankom. Z lahkoto je razvidno, da lahko pri deljenju različnih števil z istim danim m dobimo enak ostanek, v tem primeru pravijo, da so izvirna števila po modulu m primerljiva. Očitno je lahko točno 10 ostankov - od nič do devet. Matematiki so hitro opazili, da je mogoče ustvariti številski sistem, kjer se bodo namesto tradicionalnih številk pojavili ostanki delitve, saj jih je mogoče na enak način seštevati, odštevati in množiti. Posledično je lahko katero koli število predstavljeno z nizom ne številk v običajnem pomenu besede, temveč nizom takih ostankov.
Zakaj takšne sprevrženosti, res kaj olajšajo? Pravzaprav, kako bo to postalo pri izvajanju matematičnih operacij. Izkazalo se je, da stroj veliko lažje izvaja operacije ne s številkami, ampak z ostanki, in tukaj je razlog. V sistemu preostalih razredov je vsaka številka, večmestna in zelo dolga v običajnem pozicijskem sistemu, predstavljena kot nabor enomestnih števil, ki so ostanki deljenja izvirnega števila na osnovo RNS (a kopica soprimernih števil).
Kako se bo delo med takšnim prehodom pospešilo? V običajnem pozicijskem sistemu se aritmetične operacije izvajajo zaporedno po bit. V tem primeru se prenosi oblikujejo na naslednji najpomembnejši bit, ki za njihovo obdelavo zahteva zapletene strojne mehanizme, delujejo praviloma počasi in zaporedno (obstajajo različne metode pospeševanja, matrični množitelji itd., Toda to, v v vsakem primeru je ne-trivialno in okorno vezje).
RNS ima zdaj možnost paralelizacije tega procesa: vse operacije na ostankih za vsako osnovo se izvajajo ločeno, neodvisno in v enem ciklu. Očitno to večkrat pospeši vse izračune, poleg tega so ostanki po definiciji enobitni in posledično izračunajo rezultate njihovega seštevanja, množenja itd. ni nujno, dovolj je, da jih vstavite v pomnilnik operacijske mize in od tam preberete. Posledično so operacije s števili v RNS stotine krat hitrejše od tradicionalnega pristopa! Zakaj ta sistem ni bil uveden takoj in povsod? Kot ponavadi se to v teoriji zgodi gladko - resnični izračuni lahko naletijo na takšno neprijetnost, kot je preliv (ko je končno število preveliko, da bi ga lahko vnesli v register), zaokroževanje v RNS je prav tako zelo nedvomno, pa tudi primerjava številk (strogo gledano, RNS ni pozicijski sistem in izrazi "bolj ali manj" sploh nimajo pomena). Na reševanje teh problemov sta se osredotočila Valakh in Svoboda, saj so bile prednosti, ki jih je obljubila SOC, že zelo velike.
Če želite obvladati načela delovanja strojev SOC, razmislite o primeru (tisti, ki jih matematika ne zanima, ga lahko izpustijo):
Obrnjen prevod, to je obnovitev pozicijske vrednosti števila iz ostankov, je bolj težaven. Težava je v tem, da moramo dejansko rešiti sistem n primerjav, kar vodi v dolge izračune. Glavna naloga številnih študij na področju RNS je optimizirati ta proces, ker je podlaga za veliko število algoritmov, pri katerih je v takšni ali drugačni obliki potrebno znanje o položaju števil na številčni črti. V teoriji števil je metoda za reševanje navedenega sistema primerjav znana že zelo dolgo in je posledica že omenjenega kitajskega izreka o ostankih. Prehodna formula je precej okorna in tukaj je ne bomo podali, ugotavljamo le, da se v večini primerov temu prevodu poskušamo izogniti, pri čemer algoritme optimiziramo tako, da ostanejo v RNS do konca.
Dodatna prednost tega sistema je, da lahko na tabelarni način in tudi v enem ciklu v RNS izvedete ne le operacije s števili, ampak tudi s poljubno kompleksnimi funkcijami, predstavljenimi v obliki polinoma (če je seveda rezultat ne presega obsega reprezentacije). Končno ima SOC še eno pomembno prednost. Lahko uvedemo dodatne razloge in s tem pridobimo redundanco, potrebno za nadzor napak, na naraven in preprost način, ne da bi sistem obremenili s trojno redundanco.
Poleg tega RNS omogoča, da se nadzor izvaja že med samim izračunom in ne le, ko je rezultat zapisan v pomnilnik (kot to počnejo kode za odpravljanje napak v običajnem številskem sistemu). Na splošno je to na splošno edini način za nadzor ALU med delom in ne končni rezultat v RAM -u. V šestdesetih letih je procesor zasedel omaro ali več, vseboval je na tisoče posameznih elementov, spajkanih in snemljivih stikov ter kilometre prevodnikov - zajamčen vir različnih motenj, okvar in okvar ter nenadzorovanih. S prehodom na SOC je bilo mogoče stotinekrat povečati stabilnost sistema do okvar.
Posledično je imel stroj SOK ogromne prednosti.
- Najvišja možna toleranca napak "iz škatle" z avtomatskim vgrajenim nadzorom pravilnosti vsake operacije na vsaki stopnji - od branja številk do aritmetike in pisanja v RAM. Mislim, da ni treba razlagati, da je to za sisteme protiraketne obrambe morda najpomembnejša kakovost.
-
Največja možna teoretična vzporednost operacij (načeloma se lahko absolutno vse aritmetične operacije znotraj RNS izvedejo v enem ciklu, pri čemer se sploh ne upošteva bitne globine izvirnih števil) in hitrost izračuna, ki ni dosegljiva s katero koli drugo metodo. Tudi tukaj ni treba razlagati, zakaj naj bi bili računalniki za protiraketno obrambo čim bolj učinkoviti.
Tako so stroji SOK preprosto prosili, naj jih uporabijo kot računalnik za protiraketno obrambo, v teh letih v ta namen ni moglo biti nič boljšega od njih, vendar je bilo treba takšne stroje v praksi še zgraditi in se izogniti vsem tehničnim težavam. Čehi so se s tem odlično spopadli.
Rezultat petletnega raziskovanja je bil Wallachov članek "Izvor kodnega in številskega sistema preostalih razredov", objavljen leta 1955 v zbirki "Stroje Na Zpracovani Informaci", letn. 3, Nakl. CSAV v Pragi. Vse je bilo pripravljeno za razvoj računalnika. Svoboda je poleg Wallacha v proces pritegnila še nekaj nadarjenih študentov in podiplomskih študentov in delo se je začelo. Od leta 1958 do 1961 je bilo pripravljenih približno 65% sestavnih delov stroja, imenovanih EPOS I (iz češkega elektronkovy počitač středni - srednji računalnik). Računalnik naj bi izdelovali v prostorih tovarne ARITMA, vendar, tako kot v primeru SAPO, uvedba EPOS I ni bila brez težav, zlasti na področju proizvodnje bazi elementov.
Pomanjkanje feritov za pomnilniško enoto, slaba kakovost diod, pomanjkanje merilne opreme - to je le nepopoln seznam težav, s katerimi so se morali soočiti Svoboda in njegovi učenci. Največja naloga je bila pridobiti tako osnovno stvar, kot je magnetni trak, zgodba o njeni pridobitvi pa temelji tudi na majhnem industrijskem romanu. Prvič, na Češkoslovaškem ni bil kot razred; preprosto ni bil izdelan, saj za to sploh niso imeli opreme. Drugič, v državah Sredozemlja je bila situacija podobna - takrat je samo ZSSR nekako snemala posnetek. Ne samo, da je bil grozljive kakovosti (na splošno so težave s perifernimi napravami in zlasti s prekletim trakom od računalnika do kompaktnih kaset preganjale Sovjete do konca, vsak, ki je imel srečo delati s sovjetskimi kasetami, ima ogromno število zgodb o tem, kako so ga raztrgali, nalili itd.), zato češki komunisti iz nekega razloga niso čakali na pomoč sovjetskih kolegov in jim nihče ni dal traku.
Posledično je generalni inženirski minister Karel Poláček namenil 1,7 milijona kron subvencije za pridobivanje traku na zahodu, vendar se je zaradi birokratskih ovir izkazalo, da tuje valute za ta znesek ni mogoče sprostiti v meji Ministrstva za splošno inženirstvo za uvozno tehnologijo. Medtem ko smo se ukvarjali s tem problemom, smo zamudili rok za naročila za leto 1962 in morali počakati na celo leto 1963. Nazadnje, le med mednarodnim sejmom v Brnu leta 1964 je bilo mogoče na podlagi pogajanj med Državno komisijo za razvoj in usklajevanje znanosti in tehnologije ter Državno komisijo za upravljanje in organizacijo skupaj doseči uvoz pomnilniškega traku. z računalnikom ZUSE 23 (trak iz Češkoslovaške so zaradi embarga zavrnili ločeno, od nevtralnih Švicarjev sem moral kupiti cel računalnik in z njega odstraniti magnetne pogone).
EPOS 1
EPOS I je bil modularni enojni cevni računalnik. Kljub temu, da je tehnično pripadal prvi generaciji strojev, so bile nekatere ideje in tehnologije, ki so bile v njem uporabljene, zelo napredne in so se množično uveljavile šele nekaj let kasneje v strojih druge generacije. EPOS I je bil sestavljen iz 15.000 germanijevih tranzistorjev, 56.000 germanijevih diod in 7.800 vakuumskih cevi, odvisno od konfiguracije, je imel hitrost 5–20 kIPS, kar v tistem času ni bilo slabo. Avto je bil opremljen s češko in slovaško tipkovnico. Programski jezik - samodejna koda EPOS I in ALGOL 60.
Registri stroja so bili zbrani na najnaprednejših magnetostrikcijskih zakasnitvenih linijah iz nikljevega jekla za ta leta. Bil je veliko hladnejši od živosrebrnih cevi Strela in se je do poznih šestdesetih let prejšnjega stoletja uporabljal v številnih zahodnih modelih, saj je bil tak spomin poceni in razmeroma hiter, uporabljali so ga LEO I, različni stroji Ferranti, IBM 2848 Display Control in številni drugi zgodnji video terminali. (ena žica običajno shranjuje 4 znakovne nize = 960 bitov). Uspešno se je uporabljal tudi v zgodnjih namiznih elektronskih kalkulatorjih, vključno z Friden EC-130 (1964) in EC-132, programabilnim kalkulatorjem Olivetti Programma 101 (1965) ter programabilnimi kalkulatorji Litton Monroe Epic 2000 in 3000 (1967).
Na splošno je bila Češkoslovaška v tem pogledu neverjeten kraj - nekaj med ZSSR in polnopravno zahodno Evropo. Po eni strani so sredi petdesetih let prejšnjega stoletja nastale težave celo s svetilkami (spomnimo se, da so bile tudi v ZSSR, čeprav ne v tako zanemarjeni meri), in Svoboda je prve stroje izdelal na pošastno zastareli tehnologiji tridesetih let 20. stoletja - releji pa so do začetka šestdesetih let prejšnjega stoletja češkim inženirjem postale na voljo dokaj moderne zakasnitvene črte iz niklja, ki so se jih v domačem razvoju začele uporabljati 5-10 let pozneje (do zastarelosti na zahodu za na primer domača Iskra-11 ", 1970, in" Elektronika-155 ", 1973, slednja pa je veljala za tako napredno, da je že prejel srebrno medaljo na Razstavi gospodarskih dosežkov).
Kot ste morda uganili, je bil EPOS I decimalni in je imel bogato zunanjo opremo, poleg tega pa je Svoboda v računalniku zagotovil več edinstvenih strojnih rešitev, ki so bile daleč pred svojim časom. V / I operacije v računalniku so vedno veliko počasnejše od dela z RAM -om in ALU -jem. Odločeno je bilo, da se v času mirovanja procesorja, medtem ko je program, ki ga je izvajal, dostopa do počasnih zunanjih pogonov, zažene še en neodvisen program - skupaj, na ta način je bilo mogoče vzporedno izvajati do 5 programov! To je bila prva svetovna izvedba večprogramiranja z uporabo strojnih prekinitev. Poleg tega je bila uvedena zunanja (vzporedni zagon programov, ki delujejo z različnimi neodvisnimi strojnimi moduli) in notranja (vzpostavitev protokola za delitev, najbolj naporno) delitev časa, kar je omogočilo večkratno povečanje produktivnosti.
Ta inovativna rešitev upravičeno velja za arhitekturno mojstrovino svobode in se je le nekaj let kasneje začela množično uporabljati v industrijskih računalnikih na Zahodu. Računalniški nadzor EPOS I je bil razvit, ko je bila ideja o delitvi časa še v povojih, tudi v strokovni električni literaturi druge polovice sedemdesetih let se še vedno imenuje zelo napredna.
Računalnik je bil opremljen s priročno informacijsko ploščo, na kateri je bilo mogoče v realnem času spremljati potek procesov. Zasnova je sprva predvidevala, da zanesljivost glavnih sestavnih delov ni idealna, zato je EPOS I lahko odpravil posamezne napake, ne da bi motil trenutni izračun. Druga pomembna lastnost je bila možnost vroče zamenjave komponent, pa tudi povezovanje različnih V / I naprav in povečanje števila bobnskih ali magnetnih pomnilniških naprav. EPOS I ima zaradi svoje modularne strukture široko paleto aplikacij: od množične obdelave podatkov in avtomatizacije upravnega dela do znanstvenih, tehničnih ali ekonomskih izračunov. Poleg tega je bil graciozen in precej čeden, Čehi za razliko od ZSSR niso razmišljali le o zmogljivostih, ampak tudi o oblikovanju in udobju svojih avtomobilov.
Kljub nujnim prošnjam vlade in nujnim finančnim subvencijam Ministrstvo za splošno strojništvo ni moglo zagotoviti potrebnih proizvodnih zmogljivosti v tovarni VHJ ZJŠ Brno, kjer naj bi proizvajali EPOS I. Sprva se je predvidevalo, da stroji ta serija bi zadovoljila potrebe nacionalnega gospodarstva do približno leta 1970. Na koncu se je vse izkazalo za precej bolj žalostno, težave s sestavnimi deli niso izginile, poleg tega se je v igro vmešal močan koncern TESLA, ki je bil za proizvodnjo čeških avtomobilov strašno nedonosen.
Spomladi 1965 so v prisotnosti sovjetskih strokovnjakov izvedli uspešne državne preizkuse EPOS I, pri katerih je bila njegova logična struktura, katere kakovost je ustrezala svetovni ravni, še posebej cenjena. Žal je računalnik postal predmet neutemeljenih kritik nekaterih računalniških "strokovnjakov", ki so poskušali potisniti odločitev o uvozu računalnikov, na primer je zapisal predsednik slovaške komisije za avtomatizacijo Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? V: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Razen prototipov na Češkoslovaškem niso izdelali niti enega računalnika. Z vidika svetovnega razvoja je tehnična raven naših računalnikov zelo nizka. Na primer, poraba energije EPOS I je zelo visoka in znaša 160-230 kW. Druga pomanjkljivost je, da ima samo programsko opremo v strojni kodi in ni opremljena s potrebnim številom programov. Konstrukcija računalnika za notranjo namestitev zahteva velike gradbene naložbe. Poleg tega nismo v celoti zagotovili uvoza magnetnega traku iz tujine, brez katerega je EPOS I popolnoma neuporaben.
To je bila žaljiva in neutemeljena kritika, saj nobena od naštetih pomanjkljivosti ni bila neposredno povezana z EPOS -om - njegova poraba energije je bila odvisna samo od uporabljene baze elementov in za stroj za svetilke je bila povsem ustrezna, težave s trakom so bile na splošno bolj politične kot tehnične in namestitev katerega koli glavnega računalnika v prostor in je zdaj povezana s njegovo temeljito pripravo in je precej težka. Programska oprema ni imela priložnosti, da bi se pojavila iz zraka - potrebovali so serijske avtomobile. Inženir Vratislav Gregor je temu ugovarjal:
Prototip EPOS I je brezhibno deloval 4 leta v neprilagojenih razmerah v treh izmenah brez klimatske naprave. Ta prvi prototip našega stroja rešuje naloge, ki jih je težko rešiti na drugih računalnikih v Češkoslovaški … na primer spremljanje mladoletniškega prestopništva, analiza fonetičnih podatkov, poleg manjših nalog na področju znanstvenih in ekonomskih izračunov, ki imajo pomembno praktično uporabo. Kar zadeva programska orodja, je EPOS I opremljen z ALGOL … Za tretji EPOS I je bilo razvitih približno 500 V / I programov, testov itd. Noben drug uporabnik uvoženega računalnika nam nikoli ni imel na voljo programov tako pravočasno in v takšni količini.
Na žalost, ko je bil razvoj in sprejem EPOS -a I končan, je bil res zelo zastarel in VÚMS je, ne da bi izgubljal čas, vzporedno začel graditi svojo popolnoma tranzistorizirano različico.
EPOS 2
EPOS 2 se razvija od leta 1960 in predstavlja vrhunec računalnikov druge generacije na svetu. Modularna zasnova je uporabnikom, tako kot prva različica, omogočila prilagoditev računalnika posebni vrsti nalog, ki jih je treba rešiti. Povprečna hitrost delovanja je bila 38,6 kIPS. Za primerjavo: zmogljiv bančni mainframe Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, legendarni stroj Seymour Cray, ki so ga v Dubni uporabljali tudi pri sovjetskih jedrskih projektih, je imel moč 81 kIPS, kar je celo povprečje v liniji IBM 360/40, serija katere je bila pozneje klonirana v ZSSR, razvit leta 1965, je v znanstvenih problemih izdal le 40 kIPS! Po merilih v zgodnjih šestdesetih letih je bil EPOS 2 vrhunski avtomobil enakovreden najboljšim zahodnim modelom.
Porazdelitev časa v EPOS 2 še vedno ni bila nadzorovana s programsko opremo, kot v mnogih tujih računalnikih, ampak s strojno opremo. Kot vedno je bil vtič s prekletim trakom, vendar so se dogovorili, da ga uvozijo iz Francije, kasneje pa je TESLA Pardubice obvladal njegovo proizvodnjo. Za računalnik je bil razvit lasten operacijski sistem ZOS, ki so ga prenesli v ROM. Koda ZOS je bila ciljni jezik za FORTRAN, COBOL in RPG. Preizkusi prototipa EPOS 2 leta 1962 so bili uspešni, vendar do konca leta računalnik ni bil dokončan iz istih razlogov kot EPOS 1. Posledično je bila proizvodnja preložena do leta 1967. ZPA Čakovice od leta 1968 serijsko proizvaja EPOS 2 pod oznako ZPA 600, od leta 1971 pa v izboljšani različici ZPA 601. Serijska proizvodnja obeh računalnikov se je končala leta 1973. ZPA 601 je bil delno programsko združljiv s linijo sovjetskih strojev MINSK 22. Izdelanih je bilo skupaj 38 modelov ZPA, ki so bili eden najbolj zanesljivih sistemov na svetu. Uporabljali so se do leta 1978. Tudi leta 1969 je bil izdelan prototip majhnega računalnika ZPA 200, ki pa ni šel v proizvodnjo.
Če se vrnemo k TESLA, je treba opozoriti, da je njihovo vodstvo res sabotiralo projekt EPOS z vso močjo in iz enega preprostega razloga. Leta 1966 so Centralnemu komiteju Češkoslovaške posredovali sredstva v višini 1,1 milijarde kron za nakup francosko-ameriških glavnih računalnikov Bull-GE in sploh niso potrebovali preprostega, priročnega in poceni domačega računalnika. Pritiski s strani Centralnega komiteja so privedli do tega, da se ni začela le kampanja za diskreditacijo del Svobode in njenega inštituta (tovrstni citat ste že videli in ni bil objavljen nikjer, ampak v glavnem tiskovnem organu Komunistična partija Češkoslovaške Rudé právo), na koncu pa je bilo Ministrstvu za splošno strojništvo naročeno, da omeji proizvodnjo dveh EPOS I, skupaj s prototipom so bili na koncu izdelani 3 kosi.
Tudi EPOS 2 je dobil hit, podjetje TESLA se je po svojih najboljših močeh trudilo pokazati, da je ta stroj neuporaben, in je z vodstvom GD ZPA (tovarne instrumentov in avtomatizacije, ki mu je pripadal VÚMS) potisnilo idejo o odprtem tekmovanju med razvoj Liberty in najnovejšega velikega računalnika TESLA 200. Francoski proizvajalec računalnikov BULL je bil Leta 1964 so skupaj z italijanskim proizvajalcem Olivetti Američani kupili General Electric, začeli so razvoj novega glavnega računalnika BULL Gamma 140. Vendar pa je njegova izdaja za ameriško trg je bil odpovedan, saj so se Yankees odločili, da bo interno tekmoval z lastnim General Electric GE 400. Posledično je projekt visel v zraku, nato pa so se predstavniki TESLA uspešno pojavili in za 7 milijonov dolarjev kupili prototip in pravice do njene proizvodnje (posledično TESLA ni proizvedla le približno 100 takšnih računalnikov, ampak je uspela prodati tudi več v ZSSR!). Prav ta avtomobil tretje generacije, imenovan TESLA 200, je premagal nesrečni EPOS.
TESLA je imela popolnoma dokončan serijsko odpravljen računalnik s celotnim naborom testov in programske opreme, VÚMS je imel le prototip z nepopolnim naborom zunanjih naprav, nedokončan operacijski sistem in pogone s frekvenco vodila 4 -krat manj od tistih, nameščenih na francoskem glavnem računalniku. Po predhodnem zagonu so bili rezultati EPOS pričakovano razočarani, a iznajdljiv programer Jan Sokol je bistveno spremenil običajni algoritem razvrščanja, zaposleni, ki so delali 24 ur na dan, so opomnili strojno opremo, dobili nekaj hitrih pogonov podobno kot TESLA, zato je EPOS 2 osvojil veliko močnejši francoski mainframe!
Sokol je med ocenjevanjem rezultatov prvega kroga med razpravo z ZPA spregovoril o neugodnih pogojih tekmovanja, dogovorjenih z vodstvom. Vendar je bila njegova pritožba zavrnjena z besedami "po boju je vsak vojak general". Žal zmaga EPOS -a ni močno vplivala na njegovo usodo, predvsem zaradi nesrečnega časa - bilo je leto 1968, sovjetski tanki so se vozili skozi Prago, zatirali praško pomlad, in VÚMS, vedno znan po svojem skrajnem liberalizmu (iz katerega je poleg tega, je pred kratkim pobegnil s Svobodo) polovica najboljših inženirjev na zahod) oblasti, milo rečeno, niso bile zelo cenjene.
Potem pa se začne najbolj zanimiv del naše zgodbe - kako je češki razvoj temelj prvih sovjetskih protiraketnih obrambnih vozil in kakšen neslavni konec jih je na koncu čakal, o tem pa bomo govorili naslednjič.
