Первые БЦВМ космического применения и кое-что из постоянной памяти

В отделе Легостаева были сосредоточены работы по математическим аспектам управления и динамике транспортного корабля 11Ф732, вопросы дальнего и ближнего сближения с кооперируемыми объектами, все теоретические вопросы бесплатформенных систем управления и алгоритмов спуска транспортных кораблей с орбиты. Одновременно в этом отделе были оставлены работы по сопровождению и программному обеспечению БЦВМ «Аргон-16», в том числе и вопросы ее возможной модернизации.

Таким решением о проведении работ по БЦВМ в разных отделах были заложены, правда, тогда не очень просматриваемые, элементы конкуренции и соперничества, с которыми мы уже сталкивались 13 лет до того на поле УМ-2М и «Вычислителя». Но тогда у сторон были разные «большие начальники», а в этом случае «большой начальник» был уже один — Б.Е.Черток, чуть пониже по вертикали власти — еще один начальник, Б.В.Раушенбах. Расходились же задачи на уровне отделов.

Но оказывается, что амбиции и противостояние снизу при соответствующих качествах «больших начальников», в основном в части твердости, принципиальности и ответственности за риск в проведении определенной технической политики, могут играть и решающую роль в принятии решений, последствия которых выходят далеко за рамки, например, отделов.

В июне 1975 года разработка БЦВМ «Салют-4» практически была закончена. Более того, были определены принципы построения, структура и логика работы информационно-вычислительных комплексов на базе БЦВМ «Салют-4».

В НПО «ЭЛАС», так теперь стала называться новая организация под руководством генерального конструктора Г.Я.Гуськова, образованная на базе НИИМП, заводов «Компонент», «Микроприбор» и СЭМЗ, была разработана рабочая документация на создание всех составных частей системы. Экспериментально подтверждена работоспособность и характеристики больших интегральных схем на МОП-структурах, как основе построения ИВК «Салют-4».

ИВК «Салют-4» мог включать до 8 процессоров (активные приборы — АП), которые могли вступать в обмен данными с абонентами (пассивные приборы — ПП) через унифицированный интерфейс. Подключение ПП к интерфейсу осуществлялось через различные модули обмена (МО).

Обеспечение подключения резервных устройств ИВК осуществлялось через надежный блок управления конфигурацией (БУК). Система могла иметь несколько интерфейсов, объединенных в единую систему через модуль межинтерфейсного обмена — ММО. Число интерфейсов, подключаемых к ММО, достигало 7.

Была детально разработана и промоделирована логика взаимодействия всех устройств ИВК «Салют-4».

В БЦВМ «Салют-4» форматы команд, представление и кодировка данных полностью совпадали с форматами команд и данных ЕС ЭВМ, «Салют-4» содержала такое же количество 32-разрядных регистров общего назначения, регистры плавающей запятой и основную память, которая делилась на оперативную и постоянную, адресация данных и команд производилась до байта. Система команд БЦВМ «Салют-4» представляла подмножество набора операций ЕС ЭВМ, а команды выполнялись так же, как и команды ЕС ЭВМ. Исполнение команд ввода-вывода «Салют-4» было сделано не так, как в ЕС ЭВМ, потому что в этой части необходимо было сделать существенное упрощение и повышение быстродействия. Система прерываний БЦВМ «Салют-4» по структуре и принципам действия с небольшими отличиями повторяла систему прерываний ЕС ЭВМ с расширением возможностей в отношении числа внешних сигналов прерывания и некоторых структурных особенностях исполнения прерывания.

Для повышения надежности и живучести ИВК все его унифицированные элементы выполнялись с 3-кратной избыточностью с возможностью работы в различной конфигурации, в том числе в одноканальном варианте.

Основные характеристики ИВК «Салют-4», отраженные в выпущенном ТЗ и реализованные частично в макетном образце, были следующие.

БЦВМ

БЦВМ, совместимая по системе команд с ЕС ЭВМ.

1. Разрядность чисел — 16/32/48.

2. Разрядность команд — 16/32.

3. Система операций — подмножество операций ЕС ЭВМ, кроме десятичной арифметики и команд ввода/вывода (команд канала ЕС ЭВМ).

4. Управление выполнением операций — микропрограммное.

Выполняются операции с фиксированной и плавающей запятой.

Число команд — 128.

5. Емкость ОЗУ — 4 тыс. 32-разрядных слов (минимально).

Память электронная на МОП-транзисторах.

6. Емкость ПЗУ — 32 тыс. 32-разрядных слов. ПЗУ трансформаторного типа.

7. Быстродействие:

— сложение двух 32-разрядных чисел — 120 тыс. опер./с;

— умножение двух 32-разрядных чисел — 30 тыс. опер./с.

8. Масса процессора с ОЗУ на 4 тыс. 32-разрядных слов — 3,5 кг (один канал).

9. Мощность процессора 15 Вт (один канал), в дежурном режиме с подачей питания ОЗУ — 6 Вт.

10. Надежность: среднее время до отказа на один канал 5000 ч.

11. Наличие средств программно-аппаратного контроля работоспособности.

Обмен с датчиками и исполнительными органами

1. Через адресуемые модули обмена (МО), включающие модули;

— выдачи релейных сигналов фиксированной длительности (контактные и бесконтактные);

— выдачи релейных сигналов управляемой длительности (контактные и бесконтактные);

— выдачи импульсных сигналов (параллельный код);

— приема импульсных и релейных сигналов;

— прерывания;

— преобразования аналог-код;

— преобразования код-аналог;

— приема числоимпульсного кода;

— счета временных интервалов (таймеры);

— приема-выдачи последовательного кода;

— модуль обмена с системой отображения;

— модули обмена с ВЗУ.

2. Связь с абонентами происходит по стандартным информационным шинам длиной до 30 м (унифицированный интерфейс). Пропускная способность линии — 1 Мгц.

Организация системы

1. На один унифицированный интерфейс возможно подключение до четырех БЦВМ «Салют-4».

2. БЦВМ и абоненты, подключенные к различным интерфейсам, могут быть связаны между собой через специальный модуль межинтерфейсного обмена.

3. Обеспечение надежности системы производится изменением конфигурации. Все элементы системы (БЦВМ, интерфейс и модули обмена) троированы (каналы А, Б, В). Элементы системы автоматически либо по внешним командам могут работать в состояниях мажоритарного включения, одноканального (А, или Б, или В) с отключением двух других. Возможно перекрестное включение элементов.

Осенью 1975 года в секторе А.Сверчкова с участием секторов Г.Носкина и Э.Гаушуса была начата разработка ТЗ на комплекс управления движением и навигации (КСУДН) долговременных орбитальных станций, базирующийся на широком применении дискретной техники и БЦВМ «Салют-4» с единым каналом обмена информации.

КСУДН охватывал:

— все задачи автономной навигации, реализуемые на работающей на орбите системе «Дельта-5»;

— задачи построения и длительного поддержания трехосной ориентации в инерциальной системе координат, в том числе стабилизацию станции с точностью ±1° во время работы корректирующих двигателей;

— выполнение программных разворотов для ориентации станции в инерциальном пространстве, сканирование участков небесной сферы выбранной осью для проведения научных экспериментов;

— вращение станции вокруг выбранной оси с необходимой угловой скоростью;

— управление комплексом научной и прикладной аппаратуры с одновременной ориентацией станции на выбранный участок земной поверхности или небесной сферы;

— реализацию ручных режимов управления движением станции.

Уже в процессе разработки ТЗ на КСУДН вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР № 132-51 от 17.02.1976 г. «О создании многофункциональных космических систем и перспективных космических комплексов, ТТЗ на разработку и создание усовершенствованных долговременных орбитальных станций», которое и стало основанием для разработки ТЗ на КСУДН.

Одновременно с разработкой ТЗ на КСУДН в отделе Ю.Карпова (сектор И. Федосеева) разрабатывалась концепция ТЗ на систему управления бортовым комплексом управления (СУБК) ДОС-7КМ также с широким использованием ИВК «Салют-4», т.е. ставилась задача реализации идеи 60-х годов о создании системы централизованного контроля и управления КА.