SUCO
Jan G. Oblonsky, um dos primeiros alunos de Svoboda e desenvolvedor do EPOS-1, lembra-se desta forma (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. No. 4, outubro 1980):
A ideia original foi apresentada por Svoboda em seu curso de desenvolvimento de computadores em 1950, quando, explicando a teoria da construção de multiplicadores, ele percebeu que no mundo analógico não há diferença estrutural entre um somador e um multiplicador (a única diferença está na aplicação as escalas apropriadas na entrada e saída), enquanto suas implementações digitais são estruturas completamente diferentes. Ele convidou seus alunos a tentarem encontrar um circuito digital que realizasse multiplicação e adição com facilidade comparável. Algum tempo depois, um dos alunos, Miroslav Valach, abordou Svoboda com a ideia da codificação, que ficou conhecida como sistema de classes residuais.
Para entender seu trabalho, você precisa lembrar o que é a divisão dos números naturais. Obviamente, usando números naturais, não podemos representar frações, mas podemos realizar a divisão com o resto. É fácil ver que ao dividir números diferentes pelo mesmo m dado, o mesmo resto pode ser obtido, caso em que dizem que os números originais são módulo m comparável. Obviamente, pode haver exatamente 10 resíduos - de zero a nove. Os matemáticos rapidamente perceberam que é possível criar um sistema numérico onde, ao invés dos números tradicionais, são os restos da divisão que irão aparecer, uma vez que podem ser somados, subtraídos e multiplicados da mesma forma. Como resultado, qualquer número pode ser representado por um conjunto de não números no sentido usual da palavra, mas um conjunto de tais restos.
Por que essas perversões, elas realmente tornam algo mais fácil? Na verdade, como será quando se trata de realizar operações matemáticas. Acontece que é muito mais fácil para a máquina realizar operações não com números, mas com sobras, e aqui está o porquê. No sistema de classes residuais, cada número, com vários dígitos e muito longo no sistema posicional usual, é representado como uma tupla de números de um dígito, que são os restos da divisão do número original pela base do RNS (um tupla de números de coprime).
Como o trabalho será acelerado durante essa transição? Em um sistema posicional convencional, as operações aritméticas são realizadas sequencialmente, bit a bit. Neste caso, as transferências são formadas para o próximo bit mais significativo, que requer mecanismos de hardware complexos para seu processamento, elas funcionam, via de regra, lenta e sequencialmente (existem vários métodos de aceleração, multiplicadores de matriz, etc., mas isso, em qualquer caso, é um circuito não trivial e complicado).
O RNS agora tem a capacidade de paralelizar esse processo: todas as operações nos resíduos para cada base são realizadas separadamente, de forma independente e em um ciclo de clock. Obviamente, isso acelera todos os cálculos muitas vezes, além disso, os restantes são de um bit por definição e, como resultado, calcula os resultados de sua adição, multiplicação, etc. não é necessário, basta colocá-los na memória da mesa de operação e ler a partir daí. Como resultado, as operações em números no RNS são centenas de vezes mais rápidas do que a abordagem tradicional! Por que este sistema não foi implementado imediatamente e em todos os lugares? Como de costume, isso só acontece suavemente na teoria - cálculos reais podem gerar um incômodo como estouro (quando o número final é muito grande para ser colocado em um registro), o arredondamento em RNS também é muito não trivial, assim como a comparação de números (estritamente falando, RNS não é o sistema posicional e os termos "mais ou menos" não têm nenhum significado aí). Foi na solução destes problemas que Valakh e Svoboda se concentraram, pois as vantagens que o SOC prometia já eram muito grandes.
Para dominar os princípios de operação das máquinas SOC, considere um exemplo (aqueles que não estão interessados em matemática podem omiti-lo):
A tradução reversa, ou seja, a restauração do valor posicional do número a partir dos resíduos, é mais problemática. O problema é que realmente precisamos resolver um sistema de n comparações, o que leva a longos cálculos. A principal tarefa de muitos estudos na área de RNS é otimizar esse processo, pois está subjacente a um grande número de algoritmos, nos quais, de uma forma ou de outra, é necessário o conhecimento da posição dos números na reta numérica. Na teoria dos números, o método para resolver o sistema de comparações indicado é conhecido há muito tempo e consiste em uma consequência do já mencionado teorema do resto chinês. A fórmula de transição é bastante complicada, e não a daremos aqui, apenas notamos que na maioria dos casos esta tradução é tentada a ser evitada, otimizando os algoritmos de forma a ficar dentro do RNS até o final.
Uma vantagem adicional deste sistema é que de forma tabular e também em um ciclo no RNS, você pode realizar não apenas operações em números, mas também em funções arbitrariamente complexas representadas na forma de um polinômio (se, é claro, o resultado não excede o intervalo de representação). Finalmente, o SOC tem outra vantagem importante. Podemos introduzir fundamentos adicionais e assim obter a redundância necessária ao controle de erros, de forma natural e simples, sem sobrecarregar o sistema com redundância tripla.
Além disso, o RNS permite que o controle seja realizado já no processo de cálculo em si, e não apenas quando o resultado é gravado na memória (como fazem os códigos de correção de erros no sistema numérico convencional). Em geral, essa é geralmente a única maneira de controlar a ALU no decorrer do trabalho, e não o resultado final na RAM. Na década de 1960, um processador ocupava um gabinete ou vários, continha muitos milhares de elementos individuais, contatos soldados e destacáveis, bem como quilômetros de condutores - uma fonte garantida de várias interferências, falhas e falhas, e descontroladas. A transição para o SOC tornou possível aumentar a estabilidade do sistema a falhas em centenas de vezes.
Como resultado, a máquina SOK tinha vantagens colossais.
- A mais alta tolerância a falhas possível "pronto para uso", com controle integrado automático da exatidão de cada operação em cada estágio - desde a leitura de números até a aritmética e a gravação na RAM. Acho que não é necessário explicar que, para sistemas de defesa antimísseis, essa talvez seja a qualidade mais importante.
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O paralelismo máximo possível teoricamente de operações (em princípio, absolutamente todas as operações aritméticas dentro do RNS poderiam ser realizadas em um ciclo, sem prestar atenção à profundidade de bits dos números originais em tudo) e a velocidade de cálculos inatingível por qualquer outro método. Novamente, não há necessidade de explicar por que os computadores de defesa antimísseis deveriam ser tão eficientes quanto possível.
Assim, as máquinas SOK simplesmente imploravam pelo seu uso como computador de defesa antimísseis, não poderia haver nada melhor do que elas para esse fim naqueles anos, mas tais máquinas ainda tinham que ser construídas na prática e todas as dificuldades técnicas tinham que ser contornadas. Os tchecos lidaram com isso de maneira brilhante.
O resultado de cinco anos de pesquisa foi o artigo de Wallach "Origem do código e sistema numérico das classes restantes", publicado em 1955 na coleção "Stroje Na Zpracovani Informaci", vol. 3, Nakl. CSAV, em Praga. Tudo estava pronto para o desenvolvimento do computador. Além de Wallach, Svoboda atraiu vários outros alunos talentosos e alunos de pós-graduação para o processo, e o trabalho começou. De 1958 a 1961, cerca de 65% dos componentes da máquina, denominados EPOS I (do tcheco elektronkovy počitač středni - computador médio), estavam prontos. O computador deveria ser produzido nas instalações da fábrica ARITMA, mas, como no caso do SAPO, a introdução do EPOS I não decorreu sem dificuldades, especialmente no domínio da produção do elemento base.
Falta de ferritas para a unidade de memória, má qualidade dos diodos, falta de equipamento de medição - essas são apenas uma lista incompleta de dificuldades que Svoboda e seus alunos tiveram que enfrentar. A busca máxima era conseguir algo tão elementar como uma fita magnética; a história de sua aquisição também se baseia em um pequeno romance industrial. Em primeiro lugar, na Tchecoslováquia, ele estava ausente como classe, simplesmente não era produzido, pois não havia nenhum equipamento para isso. Em segundo lugar, nos países do CMEA a situação era semelhante - naquela época, apenas a URSS estava de alguma forma gravando a fita. Não só era de uma qualidade aterrorizante (em geral, o problema com os periféricos e especialmente com a maldita fita do computador às fitas compactas atormentou os soviéticos até o fim, qualquer pessoa que teve a sorte de trabalhar com a fita soviética tem uma enorme várias histórias sobre como foi rasgado, derramado, etc.), de modo que os comunistas tchecos, por algum motivo, não esperaram pela ajuda de seus colegas soviéticos e ninguém lhes deu uma fita.
Como resultado, o Ministro da Engenharia Geral, Karel Poláček, destinou um subsídio de 1,7 milhão de coroas para a extração de fita no Ocidente, porém, devido a entraves burocráticos, descobriu-se que a moeda estrangeira para esse valor não poderia ser liberada dentro do limite do Ministério de Engenharia Geral para a importação de tecnologia. Enquanto estávamos lidando com esse problema, perdemos o prazo final do pedido para 1962 e tivemos que esperar todo o ano de 1963. Finalmente, somente durante a Feira Internacional de Brno em 1964, como resultado de negociações entre a Comissão Estadual para o Desenvolvimento e Coordenação da Ciência e Tecnologia e a Comissão Estadual de Gestão e Organização, foi possível conseguir a importação de fita de memória em conjunto. com o computador ZUSE 23 (eles se recusaram a vender a fita da Tchecoslováquia separadamente devido ao embargo, eu tive que comprar um computador inteiro do suíço neutro e remover os drives magnéticos dele).
EPOS 1
EPOS I era um computador modular de tubo unicast. Apesar de tecnicamente pertencer à primeira geração de máquinas, algumas das ideias e tecnologias utilizadas eram muito avançadas e foram implementadas de forma massiva apenas alguns anos mais tarde nas máquinas de segunda geração. O EPOS I consistia em 15.000 transistores de germânio, 56.000 diodos de germânio e 7.800 tubos de vácuo, dependendo da configuração, tinha uma velocidade de 5–20 kIPS, o que não era ruim na época. O carro estava equipado com teclados tcheco e eslovaco. Linguagem de programação - autocode EPOS I e ALGOL 60.
Os registros da máquina foram coletados nas mais avançadas linhas de retardo magnetostritivo de aço de níquel para aqueles anos. Era muito mais frio do que os tubos de mercúrio Strela e era usado em muitos designs ocidentais até o final dos anos 1960, uma vez que essa memória era barata e relativamente rápida, era usada pelo LEO I, várias máquinas Ferranti, IBM 2848 Display Control e muitos outros terminais de vídeo antigos (um fio geralmente armazenado 4 cadeias de caracteres = 960 bits). Também foi usado com sucesso nas primeiras calculadoras eletrônicas de mesa, incluindo as calculadoras programáveis Friden EC-130 (1964) e EC-132, a calculadora programável Olivetti Programma 101 (1965) e as calculadoras programáveis Litton Monroe Epic 2000 e 3000 (1967).
Em geral, a Tchecoslováquia, a esse respeito, era um lugar incrível - algo entre a URSS e a plena Europa Ocidental. Por um lado, em meados da década de 1950 havia problemas até com lâmpadas (lembre-se de que elas também estavam na URSS, embora não em um grau tão negligenciado), e Svoboda construiu as primeiras máquinas com a tecnologia monstruosamente desatualizada dos anos 1930 - relés, por outro lado, no início da década de 1960, linhas de retardo de níquel bastante modernas tornaram-se disponíveis para engenheiros tchecos, que começaram a ser usadas em desenvolvimentos domésticos 5-10 anos depois (na época de sua obsolescência no Ocidente, para exemplo, o doméstico Iskra-11 ", 1970, e" Eletrônica-155 ", 1973, sendo este último considerado tão avançado que já recebeu medalha de prata na Mostra de Realizações Econômicas).
O EPOS I, como você pode imaginar, era decimal e tinha periféricos ricos, além disso, o Svoboda fornecia várias soluções de hardware exclusivas para o computador que estavam bem à frente de seu tempo. As operações de I / O em um computador são sempre muito mais lentas do que trabalhar com RAM e ALU, foi decidido usar o tempo ocioso do processador, enquanto o programa que estava executando acessava drives externos lentos, para lançar outro programa independente - no total, desta forma foi possível executar até 5 programas em paralelo! Foi a primeira implementação mundial de multiprogramação usando interrupções de hardware. Além disso, foram introduzidos time-sharing externo (lançamento paralelo de programas trabalhando com vários módulos independentes de máquina) e interno (pipelining para a operação de divisão, o mais trabalhoso), o que permitiu aumentar a produtividade muitas vezes.
Esta solução inovadora é corretamente considerada a obra-prima arquitetônica da Liberdade e foi maciçamente aplicada em computadores industriais no Ocidente apenas alguns anos depois. O controle computadorizado de multiprogramação EPOS I foi desenvolvido quando a própria ideia de time sharing ainda estava em sua infância, mesmo na literatura elétrica profissional da segunda metade da década de 1970, ainda é referido como muito avançado.
O computador estava equipado com um prático painel de informações, no qual era possível acompanhar o andamento dos processos em tempo real. O projeto inicialmente assumiu que a confiabilidade dos componentes principais não era ideal, de modo que o EPOS I poderia corrigir erros individuais sem interromper o cálculo atual. Outro recurso importante era a capacidade de fazer hot swap de componentes, bem como conectar vários dispositivos de E / S e aumentar o número de tambores ou dispositivos de armazenamento magnético. Devido à sua estrutura modular, o EPOS I possui uma vasta gama de aplicações: desde o processamento massivo de dados e automação do trabalho administrativo até cálculos científicos, técnicos ou econômicos. Além disso, ele era gracioso e bastante bonito, os tchecos, ao contrário da URSS, pensavam não apenas no desempenho, mas também no design e na conveniência de seus carros.
Apesar dos pedidos urgentes do governo e de subsídios financeiros de emergência, o Ministério da Construção Geral de Máquinas não foi capaz de fornecer a capacidade de produção necessária na fábrica VHJ ZJŠ Brno, onde o EPOS I deveria ser produzido. Inicialmente, presumia-se que as máquinas de esta série atenderia às necessidades da economia nacional até cerca de 1970. No final, tudo ficou muito mais triste, os problemas com os componentes não desapareceram, além disso, a poderosa preocupação da TESLA interveio no jogo, que era terrivelmente improdutivo para produzir carros tchecos.
Na primavera de 1965, na presença de especialistas soviéticos, foram realizados testes de estado bem-sucedidos do EPOS I, nos quais sua estrutura lógica, cuja qualidade correspondia ao nível mundial, foi especialmente apreciada. Infelizmente, o computador se tornou o objeto de críticas infundadas de alguns "especialistas" em computação que tentaram forçar a decisão de importar computadores, por exemplo, escreveu o presidente da Comissão de Automação Eslovaca, Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? Em: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Exceto pelos protótipos, nenhum computador foi produzido na Tchecoslováquia. Do ponto de vista do desenvolvimento mundial, o nível técnico de nossos computadores é muito baixo. Por exemplo, o consumo de energia do EPOS I é muito alto e atinge 160-230 kW. Outra desvantagem é que só possui software em código de máquina e não está equipado com a quantidade necessária de programas. A construção de um computador para instalação interna requer um grande investimento de construção. Além disso, não assegurámos totalmente a importação do estrangeiro de fita magnética, sem a qual o EPOS I é totalmente inútil.
Foi uma crítica ofensiva e infundada, uma vez que nenhuma das deficiências apontadas diretamente relacionadas ao EPOS - seu consumo de energia dependia exclusivamente do elemento base utilizado e para uma máquina de lâmpada era bastante adequado, os problemas com a fita eram geralmente mais políticos do que técnicos, e a instalação de qualquer mainframe na sala e agora está associada à sua preparação completa e é bastante difícil. O software não teve a chance de aparecer do nada - ele precisava de carros de produção. O engenheiro Vratislav Gregor se opôs a isso:
O protótipo do EPOS I funcionou perfeitamente por 4 anos em condições não adaptadas em três turnos sem ar condicionado. Este primeiro protótipo de nossa máquina resolve tarefas difíceis de resolver em outros computadores da Tchecoslováquia … por exemplo, monitorar delinquência juvenil, analisar dados fonéticos, além de tarefas menores no campo de cálculos científicos e econômicos que têm aplicação prática significativa. Em termos de ferramentas de programação, o EPOS I está equipado com ALGOL … Para o terceiro EPOS I, cerca de 500 programas I / O, testes, etc. foram desenvolvidos. Nenhum outro usuário de um computador importado jamais teve programas disponíveis para nós em tempo hábil e em tal quantidade.
Infelizmente, com o tempo o desenvolvimento e aceitação do EPOS I foi concluído, ele estava realmente muito desatualizado e a VÚMS, sem perder tempo, em paralelo começou a construir sua versão totalmente transistorizada.
EPOS 2
EPOS 2 está em desenvolvimento desde 1960 e representou o auge da segunda geração de computadores do mundo. O design modular permitiu aos usuários adaptar o computador, como a primeira versão, ao tipo específico de tarefas a serem resolvidas. A velocidade operacional média foi de 38,6 kIPS. Para efeito de comparação: o poderoso mainframe bancário Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, a lendária máquina Seymour Cray, que também foi usada em Dubna em projetos nucleares soviéticos, tinha uma potência de 81 kIPS, até a média em sua linha de IBM 360/40, uma série da qual foi posteriormente clonada na URSS, desenvolvido em 1965, em problemas científicos deu apenas 40 kIPS! Pelos padrões do início dos anos 1960, o EPOS 2 era um carro de primeira linha no mesmo nível dos melhores modelos ocidentais.
A distribuição de tempo no EPOS 2 ainda era controlada não por software, como em muitos computadores estrangeiros, mas por hardware. Como sempre, havia um plug com a maldita fita, mas eles concordaram em importá-la da França, e depois TESLA Pardubice dominou sua produção. Para o computador, seu próprio sistema operacional, o ZOS, foi desenvolvido, e ele foi instalado em ROM. O código ZOS era a linguagem alvo para FORTRAN, COBOL e RPG. Os testes do protótipo do EPOS 2 em 1962 foram bem-sucedidos, mas no final do ano o computador não estava concluído pelos mesmos motivos do EPOS 1. Como resultado, a produção foi adiada para 1967. Desde 1968, a ZPA Čakovice produz em série EPOS 2 sob a designação ZPA 600, e desde 1971 - em uma versão aprimorada do ZPA 601. A produção em série de ambos os computadores terminou em 1973. O ZPA 601 era parcialmente compatível com a linha de máquinas soviéticas MINSK 22. Foi fabricado um total de 38 modelos ZPA, um dos sistemas mais confiáveis do mundo. Eles foram usados até 1978. Também em 1969, um protótipo do pequeno computador ZPA 200 foi feito, mas não entrou em produção.
Voltando a TESLA, deve-se notar que sua liderança realmente sabotou o projeto EPOS com todas as suas forças e por uma razão simples. Em 1966, eles empurraram para o Comitê Central da Tchecoslováquia alocações no valor de 1,1 bilhão de coroas para a compra dos mainframes franco-americanos Bull-GE e não precisavam de um computador doméstico simples, conveniente e barato. A pressão através do Comitê Central levou ao fato de que não apenas uma campanha foi lançada para desacreditar os trabalhos de Svoboda e seu instituto (você já viu uma citação desse tipo, e não foi publicada em nenhum lugar, mas no principal órgão de imprensa de o Partido Comunista da Tchecoslováquia (Rudé právo), mas também no final O Ministério da Construção Geral de Máquinas foi condenado a limitar a produção de dois EPOS I, no total, junto com o protótipo, 3 peças foram eventualmente feitas.
O EPOS 2 também teve um sucesso, a empresa TESLA fez o que pôde para demonstrar que esta máquina era inútil, e através da gestão da DG ZPA (Fábricas de Instrumento e Automação, a que pertencia a VÚMS) impulsionou a ideia de um concurso aberto entre as desenvolvimento do Liberty e do mais novo mainframe TESLA 200. O fabricante francês de computadores BULL foi Em 1964, junto com o fabricante italiano Olivetti, os americanos compraram a General Electric, eles iniciaram o desenvolvimento de um novo mainframe BULL Gamma 140. Porém, seu lançamento para o americano O mercado foi cancelado, pois os Yankees decidiram que competiria internamente com seu próprio General Electric GE 400. Como resultado, o projeto ficou no ar, mas então representantes da TESLA apareceram com sucesso e por 7 milhões de dólares eles compraram um protótipo e os direitos à sua produção (como resultado, a TESLA não só produziu cerca de 100 desses computadores, mas também conseguiu vender vários na URSS!). Foi este carro de terceira geração, chamado TESLA 200, que derrotou o infeliz EPOS.
A TESLA tinha um computador serial depurado completamente acabado com um conjunto completo de testes e software, a VÚMS tinha apenas um protótipo com um conjunto incompleto de periféricos, um sistema operacional inacabado e drives com freqüência de barramento 4 vezes menor do que os instalados no mainframe francês. Após uma execução preliminar, os resultados do EPOS foram, como esperado, decepcionantes, mas o engenhoso programador Jan Sokol modificou significativamente o algoritmo de classificação regular, os funcionários, trabalhando sem parar, lembraram do hardware, conseguiram alguns drives rápidos semelhante ao TESLA e, como resultado, o EPOS 2 ganhou um mainframe francês muito mais poderoso!
Durante a avaliação dos resultados da primeira volta, Sokol, em discussão com a ZPA, falou sobre as condições desfavoráveis da competição, concordou com a liderança. No entanto, sua reclamação foi rejeitada com as palavras "depois da luta, todo soldado é um general". Infelizmente, a vitória do EPOS não afetou muito seu destino, em grande parte devido à época infeliz - era 1968, os tanques soviéticos estavam passando por Praga, suprimindo a primavera de Praga, e VÚMS, sempre famoso por seu liberalismo extremo (do qual, aliás, fugiu recentemente com Svoboda (metade dos melhores engenheiros para o Ocidente) não era, para dizer o mínimo, tido em alta estima pelas autoridades.
Mas então começa a parte mais interessante de nossa história - como os desenvolvimentos tchecos formaram a base dos primeiros veículos de defesa antimísseis soviéticos e que fim inglório os esperava no final, mas falaremos sobre isso na próxima vez.
