Вычислительная техника в МИНЭЛЕКТРОНПРОМЕ СССР

КВС «Связь-1» обеспечивал возможность построения самовосстанавливающихся управляющих систем, которые сохраняют работоспособность при появлении неисправности и в которых автоматизированы и восстановление исправного состояния, и восстановление вычислительного процесса, прерванного появлением неисправности. Самовосстанавливающиеся системы, построенные на основе КВС, характерны тем, что сохраняют данные и имеют малое время восстановления вычислительного процесса. Это предъявило определённые требования к процессору, являющемуся центральным ядром таких систем. Процессор должен быть ориентирован на выполнение отдельных функций мультиобработки – мультипрограммирования в мультипроцессорной системе реального времени. При этом он должен выполнять и функции обработки поступающей в КВС информации, и функции управления элементами комплекса.

Однако мультиобработка несёт с собой ряд проблем. Прежде всего, она требует, чтобы вычислительные процессы развивались в виртуальной памяти с автоматическим формированием физических адресов. Это позволяет наиболее экономно распределить ресурсы оперативной и внешней памяти и организовать перемещаемость программ и данных без их преобразования. Во-вторых, встаёт проблема защиты друг от друга сегментов данных и программ, одновременно выполняемых в системе процессов. Функции такой защиты выполняются специальными микропрограммными и аппаратными средствами процессора. Следующая проблема – организация динамического взаимодействия процессов. В процессоре КВС «Связь-1» реализовано наиболее часто встречающееся взаимодействие по данным, когда один вычислительный процесс на одном физическом процессоре готовит массив данных для другого процесса, реализуемого на другом процессоре. С этой целью в процессор введены два регистра баз данных («своих» и «чужих»), регистры длины сегментов и схемы анализа адресов «своего» и «чужого» сегментов. Другой вид взаимодействия процессов вызывается необходимостью синхронизации отдельных процессов для повышения достоверности обработки информации. Это взаимодействие реализовано, в основном, на программно-микропрограммном уровне и не требует заметных аппаратурных затрат.

Процессора, удовлетворяющего всем предъявленным требованиям, в «детском конструкторе» НЦ-1/ЦКС не было. Поэтому был разработан новый процессор (ГК И.П. Селезнев), который использовался в КВС и в качестве процессора обработки, и в качестве процессора связи. Настройка на определённую функцию производилась установкой в его модуль НМК-1 индукционных карт с соответствующими микропрограммами.

Для запоминающей подсистемы был разработан специальный процессор мультиплексор (ГК В.Л. Глухман), управляющий обменом информации (каждый с каждым) между модулями ОЗУ-1 и внешними ЗУ на магнитных дисках, барабанах и лентах типа ЕС ЭВМ.

Обмен информацией между модулями осуществляется через сложную систему коммутации, включающую коммутационные модули и магистрали: ввода-вывода, запоминающей подсистемы, управления питанием и прямой сигнализации. Новыми для того времени элементами были магистраль управления питанием (программное включение, выключение и диагностика блоков питания) и средства прямой сигнализации (сигнализация о неисправностях, возникающих в модулях КВС).

    Программная система

Для КВС «Связь-1» было разработана модульная реконфигурируемая программная система, состоящая из базовой операционной системы и системы программирования.

В базовую операционную систему входят пакет управляющих программ, модуль диагностики и модуль восстановления вычислительного процесса.

Система программирования включает язык ассемблера, транслятор с него и систему автоматизированной отладки программ.

При разработке базового программного обеспечения использовался принцип его модульности, позволяющий осуществлять реконфигурацию системы при минимальных переработках базовых модулей.

    Конструкция КВС

Немало проблем возникло и в связи с особыми требованиями заказчика к конструктивному исполнению КВС. В телефонии повсеместно применялись специализированные стойки, так называемые «стативы», пришедшие из времён, когда основным коммутирующим элементом были шаговые искатели. Это были довольно лёгкие стойки высотой 2,6 м, предназначавшиеся для размещения в капитальных зданиях. А для КВС «Связь-1» требовалось обеспечение повышенной механической прочности, обеспечивающей их целостность в случае землетрясения. Телефонные стандартные стативы этим требованиям не удовлетворяли. Пришлось разрабатывать новые стативы повышенной прочности и подтверждать их устойчивость испытаниями с массогабаритными эквивалентами электронных блоков.

      Конфигурации КВС

КВС может иметь широкий спектр конфигураций. Требования к каждой из них определяются спецификой её конкретного применения.

КВС минимальной конфигурации содержит один процессор и один модуль памяти с соответствующими периферийными устройствами.

КВС максимальной конфигурации содержит 16 процессоров, 16 модулей памяти общей ёмкостью 1М байт, 28 модулей коммутации и 58 различных внешних устройств.