История развития авиационных бортовых цифровых вычислительных машин в России

В БЦВМ третьего поколения  использованы иерархическая память, включающая сверхоперативную память (РОН, регистры общего назначения), многоуровневая система прерывания, каналы прямого  доступа к памяти, а также механизмы  защиты информации от несанкционированного доступа. В структуре бортовых машин третьего поколения начинают применяться средства поддержки мультипроцессирования. Структура этих БЦВМ имеет в основном магистрально-модульную организацию и допускает изменение характеристик машины в достаточно широких пределах путем использования необходимого количества соответствующих (унифицированных) модулей, т. е. приобретает некоторую открытость. Для построения унифицированных модулей применяются схемы со средним и высоким уровнями интеграции, в том числе и микропроцессорные комплекты больших интегральных схем (МПК БИС). В составе внешнего интерфейса для обмена информацией, наряду с преобразователями "аналог–цифра" и "цифра–аналог", используются разовые команды и последовательные коды (ГОСТ 18977-79) и мультиплексные каналы, выполненные в соответствии с ГОСТ 26765.52–87 (MIL-STD-1553B).

Для создания ПО объекта  начинают применяться рабочие места  программиста (РМП), разрабатываемые  одновременно с машиной.

К третьему поколению  БЦВМ можно условно отнести машины семейств ЦВМ 80-30ХХХ (ЛНПОЭА), ЦВМ 80-40ХХХ (ЛНПОЭА), "Заря-30" (НИИП), "Заря-40" (НИИП), БЦВМ Ц-100, Ц101, Ц102 и Ц104 (НИИ "Аргон") БЦВМ А-30, А-40 и А-50 (НИИ "Аргон") и СБМВ-1, СБМВ-2 (МНПК "Авионика").

Серийное производство бортовых ЭВМ семейства ЦВМ 80-30ХХХ начато в 1986 г. Быстродействие машин составляет 600 и 300 тыс. оп/с (сложение регистр – регистр и регистр – память) и 100 тыс. оп./с (умножение).

В составе семейства  представлены четыре модификации: 80-302ХХ, 80-303ХХ, 80-307ХХ и 80-308ХХ. Они имеют одинаковое быстродействие, но различаются емкостью памяти, составом УВВ и физическими характеристиками. Минимальную емкость памяти (ОЗУ – 4К, ПЗУ – 12К и ЭЗУ – 1К слов) имеет 80-303ХХ, максимальную (ОЗУ – 24К, ПЗУ – 72К и ЭЗУ – 1К слов) – 80-307ХХ. Особенностью 80-307ХХ является трехпроцессорная структура, особенностью 80-308ХХ – наличие мультиплексного (ГОСТ 26765.52–87) канала обмена. Для отладки ПО предлагается рабочее место программиста РМП-80.

Серийное производство машин семейства ЦВМ 80-40ХХХ начато в 1987 г. Машины имеют одинаковое быстродействие, равное 800 и 500 тыс. оп/с (регистр – регистр и регистр – память соответственно). Емкость памяти изменяется в пределах: для ОЗУ – от 10К до 24К слов; для ПЗУ – от 48К до 224К слов; для ЭЗУ – от 16К до 224К слов. Интерфейсные модули построены в соответствии с ГОСТ 18977–79 и ГОСТ 26765.52–87. Разработаны две однопроцессорные и четыре двухпроцессорные конфигурации БЦВМ, различающиеся емкостью памяти и составом интерфейса. Для отладки ПО предлагается рабочее место программиста РМП-85.

БЦВМ на основе архитектуры "ПОИСК" (проблемно-ориентируемая  с изменяемой системой команд) разработаны  в НИИ "Аргон". Первая БЦВМ ряда Ц100 была передана в серийное производство в 1983 г. В начале 80-х годов созданы  машины Ц101 и Ц102, а в 1986 г. завершена машина Ц104.

Потенциальное эффективное  быстродействие Ц100 составляет 180 тыс. оп./с, Ц101, Ц102 и Ц104 – порядка 400 тыс. оп./с. Емкость ОЗУ в Ц101 и Ц102 составляет 16К*18 бит, ПЗУ – 64К*16 бит (128К*16 бит), ЭЗУ 256*16 бит. БЦВМ Ц104 имеет ОЗУ емкостью 8К*18 бит, ПЗУ – 64К*16 бит и ЭЗУ – 256*16 бит. Масса машин Ц101 и Ц102 23 кг, энергопотребление – 300 Вт, а Ц104 – 21 кг и 200 Вт соответственно. Вместе с машиной пользователю предлагается система автоматизации программирования, отладки и документирования (САПОД), которая содержит: конфигуратор для настройки транслятора на состав операторов изделия, транслятор с языка символического кодирования операторов и загрузчик. Подсистема автоматизации отладки позволяет проводить автономную и статическую комплексную отладку в среде ОС ЕС в интерактивном режиме и включает в себя диспетчер отладки, транслятор с языка отладки и интерпретатор машинных команд изделия. Разработка БЦВМ с архитектурой ЕС ЭВМ была начата в НИИ "Аргон" в середине 70-х годов. Эта архитектура использовалась в БЦВМ А-30, А-40 и А-50.

Быстродействие БЦВМ А-30 порядка 625 тыс. оп/с (регистр –  регистр), емкость ОЗУ – 32 Кб, ПЗУ  – 256 Кб, ДЗУС – 1 Кб. Масса машины составляет 150 кг, энергопотребление – 800 Вт.

БЦВМ А-50 полностью совместима с ЕС ЭВМ, ее быстродействие – 2 млн. оп/с (регистр – регистр). Емкость ОЗУ увеличена до 16 Мб, используются накопители на магнитной ленте и на магнитных цилиндрах, приспособленные для жестких условий эксплуатации. Для создания ПО используются рабочие места, выполненные на базе ЕС ЭВМ.

Разработка БЦВМ СБМВ-1 и СБМВ-2 (МНПК "Авионика") начата в середине 80-х годов. К 1993 г. было выпущено несколько сот этих машин. В режиме фиксированной запятой  ее быстродействие составляет 1000 тыс. оп/с и 50 тыс. оп./с (операции сложения и умножения). Операции с плавающей запятой со скоростью 80 тыс. оп/с. Энергопотребление не превышает 10 Вт.

Четвертое поколение  БЦВМ характеризуется открытой архитектурой. Машины этого поколения могут  иметь интегрированную структуру, в состав которой наряду с процессорами общего назначения могут входить и специализированные процессоры. В качестве внешнего интерфейса БЦВМ в настоящее время используются каналы двух типов – по ГОСТ 18977–79 (для обмена разовыми командами) и по ГОСТ 26765.52–87 (для основного обмена информацией).

По мере совершенствования  структуры БЦВМ в рамках этого  поколения в состав внешнего интерфейса могут быть включены каналы по ГОСТ Р50832–95 и сетевой интерфейс типа AS4074. Использование открытых унифицированных интерфейсов позволяет провести глубокую унификацию, охватывающую все компоненты машины – аппаратные модули, конструктивное исполнение и программное обеспечение.

К четвертому поколению  можно условно отнести БЦВМ 90-50ХХХ, семейство БЦВМ-386/486 и БЦВМ "Багет-53".

Разработка семейства  БЦВМ-386/486 начата в АО РПКБ в 90-х годах. В серийное производство эти БЦВМ должны быть запущены в этом году.

Предсерийная партия (более 70 опытных образцов), выпущенная к концу 1998 г., уже используется для  отработки бортовых комплексов самолетов и вертолетов.

Процессор БЦВМ-386 построен на базе МПК i386DX (тактовая частота 20 МГц) и обеспечивает в режиме плавающей запятой на коротких операциях быстродействие от 0,77 до 2,86 млн. оп/с.

В составе процессорного модуля предусмотрено ОЗУ емкостью 512 Кб, ПЗУ емкостью 512 Кб, флэш-память емкостью 1 Мб и ОЗУ полетных заданий емкостью 64 Кб. Модули внешнего интерфейса обеспечивают обмен в соответствии с ГОСТ 26765.52–87 и ГОСТ 18977–79. Наработка на отказ БЦВМ-386-1 в указанной конфигурации – 10 000 часов, масса – 9 кг, энергопотребление – 100 Вт.

Для отработки ПО предлагается рабочее  место программиста РМП БЦВМ-386.

Базовая модель БЦВМ-486 (БЦВМ-486-1) содержит в структуре модуль ЦП, который  построен на основе i80486 DX2, работающий на тактовой частоте 50 МГц и обеспечивающий в режиме фиксированной запятой при выполнении операций сложения регистр – регистр, регистр – память и умножения (32*32) быстродействие 50, 15 и 2 млн. оп/с соответственно. В составе модуля используются ОЗУ и ЭЗУ емкостью по 2 Мб. Наработка на отказ этой машины 10 000 ч, масса 13 кг, энергопотребление – 120 Вт. Для отработки программного обеспечения предлагается рабочее место программиста РМП БЦВМ-486.

Основные черты пятого поколения БЦВМ еще окончательно не определены. Однако обязательным качеством этих машин следует считать наличие в структуре унифицированных внутренних и внешних (последовательных) интерфейсов, модулей интеллектуальных процессоров, способных к адаптации и обучению, а также "дружелюбного", интеллектуального интерфейса и развитых операционных систем и инструментальных средств поддержки разработки программ на всех этапах их жизненного цикла.

Работы по созданию БЦВМ пятого поколения  все еще находятся на стадии НИР. Сроки перехода к опытно-конструкторским разработкам и создание опытных образцов целиком зависят от финансирования.