SUCCO
Jan G. Oblonsky, uno dei primi studenti di Svoboda e sviluppatore di EPOS-1, lo ricorda in questo modo (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-1980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. No. 4, October 1980):
L'idea originale fu avanzata da Svoboda durante il suo corso di sviluppo informatico nel 1950, quando, spiegando la teoria della costruzione dei moltiplicatori, notò che nel mondo analogico non c'è differenza strutturale tra un sommatore e un moltiplicatore (l'unica differenza sta nell'applicare le scale appropriate in ingresso e in uscita), mentre le loro implementazioni digitali sono strutture completamente diverse. Invitò i suoi studenti a cercare di trovare un circuito digitale che eseguisse moltiplicazioni e addizioni con facilità paragonabile. Qualche tempo dopo, uno degli studenti, Miroslav Valach, si avvicinò a Svoboda con l'idea della codifica, che divenne nota come il sistema delle classi residue.
Per capire il suo lavoro, devi ricordare qual è la divisione dei numeri naturali. Ovviamente, usando i numeri naturali, non possiamo rappresentare frazioni, ma possiamo eseguire divisioni con resto. È facile vedere che quando si dividono numeri diversi per lo stesso dato m, si può ottenere lo stesso resto, nel qual caso si dice che i numeri originali sono confrontabili modulo m. Ovviamente, possono esserci esattamente 10 residui, da zero a nove. I matematici hanno subito notato che è possibile creare un sistema numerico in cui, invece dei numeri tradizionali, appariranno i resti della divisione, poiché possono essere aggiunti, sottratti e moltiplicati allo stesso modo. Di conseguenza, qualsiasi numero può essere rappresentato da un insieme di non numeri nel senso comune della parola, ma da un insieme di tali resti.
Perché tali perversioni, rendono davvero qualcosa di più facile? In effetti, come diventerà quando si tratta di eseguire operazioni matematiche. Come si è scoperto, è molto più facile per la macchina eseguire operazioni non con i numeri, ma con gli avanzi, ed ecco perché. Nel sistema delle classi residue, ogni numero, multicifra e molto lungo nel consueto sistema posizionale, è rappresentato come una tupla di numeri a una cifra, che sono i resti della divisione del numero originario per la base del RNS (a tupla di numeri coprimi).
Come accelererà il lavoro durante una tale transizione? In un sistema posizionale convenzionale, le operazioni aritmetiche vengono eseguite in sequenza bit per bit. In questo caso, i trasferimenti si formano al bit successivo più significativo, che richiede meccanismi hardware complessi per la loro elaborazione, funzionano, di regola, lentamente e in sequenza (esistono vari metodi di accelerazione, moltiplicatori di matrici, ecc., ma questo, in in ogni caso, è un circuito non banale e ingombrante).
L'RNS ha ora la capacità di parallelizzare questo processo: tutte le operazioni sui residui per ogni base vengono eseguite separatamente, indipendentemente e in un ciclo di clock. Ovviamente, questo accelera tutti i calcoli molte volte, inoltre, i resti sono di un bit per definizione e, di conseguenza, calcolano i risultati della loro addizione, moltiplicazione, ecc. non è necessario, è sufficiente flasharli nella memoria del tavolo operatorio e leggerli da lì. Di conseguenza, le operazioni sui numeri in RNS sono centinaia di volte più veloci rispetto all'approccio tradizionale! Perché questo sistema non è stato implementato immediatamente e ovunque? Come al solito, in teoria accade solo senza intoppi: i calcoli reali possono incorrere in una seccatura come l'overflow (quando il numero finale è troppo grande per essere inserito in un registro), anche l'arrotondamento in RNS è molto non banale, così come il confronto dei numeri (in senso stretto, RNS non è il sistema posizionale e i termini "più o meno" non hanno alcun significato lì). Era sulla soluzione di questi problemi che Valakh e Svoboda si sono concentrati, perché i vantaggi che il SOC aveva promesso erano già molto grandi.
Per padroneggiare i principi di funzionamento delle macchine SOC, considera un esempio (chi non è interessato alla matematica può ometterlo):
Più problematica è la traslazione inversa, cioè il ripristino del valore posizionale del numero dai residui. Il problema è che in realtà abbiamo bisogno di risolvere un sistema di n confronti, che porta a lunghi calcoli. Il compito principale di molti studi nel campo dell'RNS è ottimizzare questo processo, perché è alla base di un gran numero di algoritmi, in cui, in una forma o nell'altra, è necessaria la conoscenza della posizione dei numeri sulla linea dei numeri. In teoria dei numeri, il metodo per risolvere il sistema di confronti indicato è noto da molto tempo e consiste in una conseguenza del già citato teorema cinese dei resti. La formula di transizione è piuttosto macchinosa, e non la daremo qui, notiamo solo che nella maggior parte dei casi si cerca di evitare questa traduzione, ottimizzando gli algoritmi in modo tale da rimanere all'interno della RNS fino alla fine.
Un ulteriore vantaggio di questo sistema è che in modo tabulare e anche in un ciclo nel RNS, è possibile eseguire non solo operazioni sui numeri, ma anche su funzioni arbitrariamente complesse rappresentate sotto forma di polinomio (se, ovviamente, il risultato non va oltre il campo di rappresentazione). Infine, SOC ha un altro importante vantaggio. Possiamo introdurre ulteriori motivi e ottenere così la ridondanza necessaria per il controllo degli errori, in modo naturale e semplice, senza ingombrare il sistema con tripla ridondanza.
Inoltre, l'RNS consente di eseguire il controllo già nel processo di calcolo stesso, e non solo quando il risultato viene scritto in memoria (come fanno i codici di correzione degli errori nel sistema di numerazione convenzionale). In generale, questo è generalmente l'unico modo per controllare ALU nel corso del lavoro e non il risultato finale in RAM. Negli anni '60, un processore occupava uno o più armadietti, conteneva molte migliaia di singoli elementi, contatti saldati e rimovibili, nonché chilometri di conduttori: una fonte garantita di varie interferenze, guasti e guasti e incontrollati. Il passaggio al SOC ha permesso di aumentare la stabilità del sistema ai guasti di centinaia di volte.
Di conseguenza, la macchina SOK aveva vantaggi colossali.
- La più alta tolleranza ai guasti "pronta all'uso" con controllo automatico integrato della correttezza di ogni operazione in ogni fase, dalla lettura dei numeri all'aritmetica e alla scrittura nella RAM. Penso che non sia necessario spiegare che per i sistemi di difesa missilistica questa è forse la qualità più importante.
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Il massimo parallelismo teorico possibile delle operazioni (in linea di principio, assolutamente tutte le operazioni aritmetiche all'interno della RNS potrebbero essere eseguite in un ciclo, senza prestare attenzione alla profondità di bit dei numeri originali) e la velocità di calcolo irraggiungibile con qualsiasi altro metodo. Ancora una volta, non c'è bisogno di spiegare perché i computer per la difesa missilistica avrebbero dovuto essere il più efficienti possibile.
Pertanto, le macchine SOK chiedevano semplicemente di essere utilizzate come computer per la difesa antimissilistica, non poteva esserci niente di meglio di loro per questo scopo in quegli anni, ma tali macchine dovevano ancora essere costruite in pratica e tutte le difficoltà tecniche dovevano essere aggirate. I cechi se la sono cavata brillantemente.
Il risultato di cinque anni di ricerca è stato l'articolo di Wallach "Origin of the code and number system of rest classes", pubblicato nel 1955 nella raccolta "Stroje Na Zpracovani Informaci", vol. 3, Nakl. CSAV, a Praga. Tutto era pronto per lo sviluppo del computer. Oltre a Wallach, Svoboda ha attirato molti altri studenti di talento e studenti laureati nel processo e il lavoro è iniziato. Dal 1958 al 1961 circa il 65% dei componenti della macchina, denominata EPOS I (dal ceco elektronkovy počitač středni - computer medio), era pronta. Il computer doveva essere prodotto presso le strutture dello stabilimento ARITMA, ma, come nel caso di SAPO, l'introduzione di EPOS I non è stata priva di difficoltà, soprattutto nel campo della produzione dell'elemento base.
Mancanza di ferriti per l'unità di memoria, scarsa qualità dei diodi, mancanza di strumenti di misurazione: queste sono solo un elenco incompleto delle difficoltà che Svoboda e i suoi studenti hanno dovuto affrontare. La ricerca massima era quella di ottenere una cosa così elementare come un nastro magnetico, la storia della sua acquisizione attinge anche a un piccolo romanzo industriale. In primo luogo, in Cecoslovacchia, era assente come classe; semplicemente non è stato prodotto, poiché non avevano alcuna attrezzatura per questo. In secondo luogo, nei paesi del Comecon la situazione era simile: a quel tempo solo l'URSS stava in qualche modo realizzando il nastro. Non solo era di una qualità terrificante (in generale, il problema con le periferiche e soprattutto con il dannato nastro dal computer alle compact cassette ha perseguitato i sovietici fino all'ultimo, chiunque abbia avuto la fortuna di lavorare con il nastro sovietico ha un enorme numero di storie su come è stato strappato, versato, ecc.), quindi i comunisti cechi per qualche motivo non hanno aspettato l'aiuto dei loro colleghi sovietici e nessuno ha dato loro un nastro.
Di conseguenza, il ministro dell'ingegneria generale Karel Poláček ha stanziato un sussidio di 1,7 milioni di corone per l'estrazione del nastro in Occidente, tuttavia, a causa di ostacoli burocratici, si è scoperto che la valuta estera per tale importo non poteva essere rilasciata entro il limite del Ministero dell'Ingegneria Generale per le importazioni di tecnologia. Mentre ci occupavamo di questo problema, abbiamo mancato la scadenza dell'ordine per il 1962 e abbiamo dovuto aspettare l'intero 1963. Infine, solo durante la Fiera Internazionale di Brno nel 1964, a seguito di negoziati tra la Commissione statale per lo sviluppo e il coordinamento della scienza e della tecnologia e la Commissione statale per la gestione e l'organizzazione, è stato possibile ottenere insieme l'importazione di memorie a nastro con il computer ZUSE 23 (si sono rifiutati di vendere separatamente il nastro dalla Cecoslovacchia a causa dell'embargo, ho dovuto acquistare un intero computer dallo svizzero neutrale e rimuovere le unità magnetiche da esso).
EPOS 1
EPOS I era un computer tubolare unicast modulare. Nonostante tecnicamente appartenesse alla prima generazione di macchine, alcune delle idee e delle tecnologie utilizzate erano molto avanzate e furono implementate in maniera massiccia solo pochi anni dopo nelle macchine di seconda generazione. EPOS I consisteva di 15.000 transistor al germanio, 56.000 diodi al germanio e 7.800 tubi a vuoto, a seconda della configurazione, aveva una velocità di 5-20 kIPS, che all'epoca non era male. L'auto era dotata di tastiere ceche e slovacche. Linguaggio di programmazione - autocode EPOS I e ALGOL 60.
I registri della macchina furono raccolti sulle più avanzate linee di ritardo magnetostrittive in nichel-acciaio per quegli anni. Era molto più fresco dei tubi di mercurio Strela ed è stato utilizzato in molti progetti occidentali fino alla fine degli anni '60, poiché tale memoria era economica e relativamente veloce, è stata utilizzata da LEO I, varie macchine Ferranti, IBM 2848 Display Control e molti altri primi terminali video (un filo di solito memorizza 4 stringhe di caratteri = 960 bit). È stato utilizzato con successo anche nei primi calcolatori elettronici da tavolo, tra cui Friden EC-130 (1964) ed EC-132, il calcolatore programmabile Olivetti Programma 101 (1965) e i calcolatori programmabili Litton Monroe Epic 2000 e 3000 (1967).
Immagine In generale, la Cecoslovacchia in questo senso era un posto fantastico - qualcosa tra l'URSS e l'Europa occidentale a tutti gli effetti. Da un lato, a metà degli anni '50 c'erano problemi anche con le lampade (ricordiamo che erano anche in URSS, sebbene non in misura così trascurata), e Svoboda costruì le prime macchine sulla tecnologia mostruosamente obsoleta degli anni '30 - relè, d'altra parte, all'inizio degli anni '60, le linee di ritardo in nichel abbastanza moderne divennero disponibili per gli ingegneri cechi, che iniziarono ad essere utilizzate negli sviluppi domestici 5-10 anni dopo (al momento della loro obsolescenza in Occidente, per esempio, il domestico Iskra-11 ", 1970 e" Electronics-155 ", 1973, e quest'ultimo era considerato così avanzato da aver già ricevuto una medaglia d'argento all'Esposizione dei risultati economici).
EPOS I, come puoi immaginare, era decimale e aveva periferiche ricche, inoltre, Svoboda forniva diverse soluzioni hardware uniche nel computer che erano molto in anticipo sui tempi. Le operazioni di I / O in un computer sono sempre molto più lente rispetto al lavoro con RAM e ALU, si è deciso di utilizzare il tempo di inattività del processore, mentre il programma che stava eseguendo accedeva a unità esterne lente, per avviare un altro programma indipendente - in totale, in questo modo è stato possibile eseguire fino a 5 programmi in parallelo! È stata la prima implementazione al mondo della multiprogrammazione che utilizza gli interrupt hardware. Inoltre, sono state introdotte time sharing esterne (lancio parallelo di programmi che lavorano con vari moduli macchina indipendenti) e interne (pipelining per l'operazione di divisione, le più laboriose), che hanno permesso di aumentare più volte la produttività.
Questa soluzione innovativa è giustamente considerata il capolavoro architettonico di Freedom ed è stata applicata massicciamente nei computer industriali in Occidente solo pochi anni dopo. Il controllo computerizzato multiprogrammazione EPOS I è stato sviluppato quando l'idea stessa di condivisione del tempo era ancora agli inizi, anche nella letteratura elettrica professionale della seconda metà degli anni '70, è ancora indicata come molto avanzata.
Il computer era dotato di un comodo pannello informativo, sul quale era possibile monitorare in tempo reale l'andamento dei processi. Il progetto inizialmente presupponeva che l'affidabilità dei componenti principali non fosse l'ideale, quindi EPOS I poteva correggere i singoli errori senza interrompere il calcolo corrente. Un'altra caratteristica importante era la possibilità di scambiare a caldo i componenti, oltre a collegare vari dispositivi I/O e aumentare il numero di dispositivi di memorizzazione a tamburo o magnetici. Grazie alla sua struttura modulare, EPOS I ha un'ampia gamma di applicazioni: dall'elaborazione di dati di massa e dall'automazione del lavoro amministrativo ai calcoli scientifici, tecnici o economici. Inoltre, era aggraziato e piuttosto bello, i cechi, a differenza dell'URSS, pensavano non solo alle prestazioni, ma anche al design e alla praticità delle loro auto.
Nonostante le richieste urgenti del governo e le sovvenzioni finanziarie di emergenza, il Ministero della costruzione generale delle macchine non è stato in grado di fornire la capacità produttiva necessaria allo stabilimento VHJ ZJŠ di Brno, dove avrebbe dovuto essere prodotta l'EPOS I. Inizialmente, si presumeva che le macchine di questa serie avrebbe soddisfatto le esigenze dell'economia nazionale fino al 1970 circa. Alla fine, tutto si è rivelato molto più triste, i problemi con i componenti non sono scomparsi, inoltre, la potente preoccupazione di TESLA è intervenuta nel gioco, che era terribilmente non redditizia per la produzione di auto ceche.
Nella primavera del 1965, alla presenza di specialisti sovietici, furono eseguiti con successo test di stato di EPOS I, in cui la sua struttura logica, la cui qualità corrispondeva al livello mondiale, fu particolarmente apprezzata. Sfortunatamente, il computer è diventato oggetto di critiche infondate da parte di alcuni "esperti" informatici che hanno cercato di far passare la decisione di importare computer, ad esempio, ha scritto il presidente della Commissione slovacca per l'automazione Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? In: Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.):
Ad eccezione dei prototipi, in Cecoslovacchia non è stato prodotto un solo computer. Dal punto di vista dello sviluppo mondiale, il livello tecnico dei nostri computer è molto basso. Ad esempio, il consumo energetico di EPOS I è molto elevato e ammonta a 160-230 kW. Un altro svantaggio è che ha solo il software in codice macchina e non è dotato del numero richiesto di programmi. La costruzione di un computer per installazione interna richiede un grande investimento edilizio. Inoltre, non abbiamo completamente assicurato l'importazione dall'estero del nastro magnetico, senza il quale EPOS I è completamente inutile.
Era una critica offensiva e infondata, poiché nessuna delle carenze indicate era direttamente correlata a EPOS: il suo consumo energetico dipendeva esclusivamente dall'elemento base utilizzato e per una macchina a lampada era abbastanza adeguato, i problemi con il nastro erano generalmente più politici che tecnici e l'installazione di qualsiasi mainframe nella stanza e ora è associata alla sua preparazione accurata ed è piuttosto difficile. Il software non ha avuto la possibilità di apparire dal nulla: aveva bisogno di auto di produzione. L'ingegnere Vratislav Gregor si è opposto a questo:
Il prototipo EPOS I ha funzionato perfettamente per 4 anni in condizioni non adattate su tre turni senza aria condizionata. Questo primo prototipo della nostra macchina risolve compiti difficili da risolvere su altri computer in Cecoslovacchia … ad esempio, il monitoraggio della delinquenza giovanile, l'analisi dei dati fonetici, oltre a compiti più piccoli nel campo dei calcoli scientifici ed economici che hanno una significativa applicazione pratica. In termini di strumenti di programmazione, EPOS I è dotato di ALGOL… Per il terzo EPOS I sono stati sviluppati circa 500 programmi di I/O, test, ecc. Nessun altro utente di un computer importato ha mai avuto a nostra disposizione programmi in modo così tempestivo e in tale quantità.
Sfortunatamente, quando lo sviluppo e l'accettazione di EPOS I furono completati, era davvero molto obsoleto e VÚMS, senza perdere tempo, iniziò in parallelo a costruire la sua versione completamente transistorizzata.
EPOS 2
EPOS 2 è in sviluppo dal 1960 e ha rappresentato l'apice dei computer di seconda generazione al mondo. Il design modulare ha permesso agli utenti di adattare il computer, come la prima versione, al tipo specifico di compiti da risolvere. La velocità operativa media era di 38,6 kIPS. Per fare un confronto: il potente mainframe bancario Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, la leggendaria macchina Seymour Cray, utilizzata anche a Dubna nei progetti nucleari sovietici, aveva una potenza di 81 kIPS, anche la media nella sua linea di IBM 360/40, una serie della quale fu poi clonata in URSS, sviluppato nel 1965, nei problemi scientifici ha emesso solo 40 kIPS! Per gli standard dei primi anni '60, l'EPOS 2 era un'auto di prim'ordine alla pari dei migliori modelli occidentali.
La distribuzione del tempo in EPOS 2 era ancora controllata non dal software, come in molti computer stranieri, ma dall'hardware. Come sempre, c'era una spina con il dannato nastro, ma hanno accettato di importarlo dalla Francia, e in seguito TESLA Pardubice ne ha dominato la produzione. Per il computer, è stato sviluppato un proprio sistema operativo, ZOS, ed è stato flashato nella ROM. Il codice ZOS era la lingua di destinazione per FORTRAN, COBOL e RPG. I test del prototipo EPOS 2 nel 1962 ebbero successo, ma alla fine dell'anno il computer non fu terminato per gli stessi motivi dell'EPOS 1. Di conseguenza, la produzione fu posticipata al 1967. Dal 1968, ZPA Čakovice produce in serie EPOS 2 con la denominazione ZPA 600 e dal 1971 in una versione migliorata dello ZPA 601. La produzione in serie di entrambi i computer è terminata nel 1973. Lo ZPA 601 era parzialmente compatibile con il software della linea di macchine sovietiche MINSK 22. Sono stati prodotti un totale di 38 modelli ZPA, che erano uno dei sistemi più affidabili al mondo. Sono stati utilizzati fino al 1978. Sempre nel 1969 fu realizzato un prototipo del piccolo computer ZPA 200, ma non andò in produzione.
Tornando a TESLA, va notato che la loro leadership ha davvero sabotato il progetto EPOS con tutte le sue forze e per un semplice motivo. Nel 1966, hanno spinto al Comitato centrale della Cecoslovacchia allocazioni per un importo di 1, 1 miliardo di corone per l'acquisto di mainframe franco-americani Bull-GE e non avevano affatto bisogno di un computer domestico semplice, conveniente ed economico. La pressione attraverso il Comitato Centrale ha portato al fatto che non solo è stata lanciata una campagna per screditare le opere di Svoboda e del suo istituto (hai già visto una citazione di questo tipo, e non è stata pubblicata da nessuna parte, ma sul principale organo di stampa di il Partito Comunista di Cecoslovacchia Rudé právo), ma anche alla fine Il Ministero della Costruzione Generale delle Macchine ricevette l'ordine di limitare la produzione di due EPOS I, in totale, insieme al prototipo, furono infine realizzati 3 pezzi.
Anche EPOS 2 ebbe un successo, la società TESLA fece del suo meglio per dimostrare che questa macchina era inutile, e attraverso la direzione della DG ZPA (Instrument and Automation Factory, a cui apparteneva VÚMS) spinse l'idea di un concorso aperto tra i sviluppo di Liberty e del nuovissimo mainframe TESLA 200. Il produttore di computer francese BULL era Nel 1964, insieme al produttore italiano Olivetti, gli americani acquistarono General Electric, iniziarono lo sviluppo di un nuovo mainframe BULL Gamma 140. Tuttavia, il suo rilascio per l'americano mercato è stato annullato, poiché gli Yankees hanno deciso che avrebbe competere internamente con il proprio General Electric GE 400. Di conseguenza il progetto è rimasto sospeso in aria, ma poi i rappresentanti di TESLA sono apparsi con successo e per 7 milioni di dollari hanno acquistato un prototipo e i diritti alla sua produzione (di conseguenza, TESLA non solo ha prodotto circa 100 di questi computer, ma è anche riuscita a venderne diversi in URSS!). Era questa macchina di terza generazione chiamata TESLA 200 che doveva battere lo sfortunato EPOS.
Unico e dimenticato: la nascita del sistema di difesa missilistico sovietico. Progetto EPOS TESLA aveva un computer con debug seriale completamente finito con un set completo di test e software, VÚMS aveva solo un prototipo con un set di periferiche incompleto, un sistema operativo non finito e unità con una frequenza del bus 4 volte inferiore a quelle installate sul mainframe francese. Dopo un'esecuzione preliminare, i risultati di EPOS sono stati, come previsto, deludenti, ma l'ingegnoso programmatore Jan Sokol ha modificato in modo significativo l'algoritmo di ordinamento regolare, i dipendenti, lavorando 24 ore su 24, hanno ricordato l'hardware, sono entrati in possesso di un paio di unità veloci simile a TESLA e, di conseguenza, EPOS 2 ha vinto un mainframe francese molto più potente!
Immagine Durante la valutazione dei risultati del primo turno, Sokol, nel corso di un confronto con la ZPA, ha parlato delle condizioni sfavorevoli della competizione, concordate con la dirigenza. Tuttavia, la sua denuncia è stata respinta con le parole "dopo il combattimento, ogni soldato è un generale". Purtroppo la vittoria dell'EPOS non influenzò molto il suo destino, in gran parte a causa del periodo sfortunato: era il 1968, i carri armati sovietici stavano attraversando Praga, sopprimendo la Primavera di Praga, e VÚMS, da sempre famoso per il suo estremo liberalismo (da cui, peraltro,, recentemente fuggito con Svoboda) metà dei migliori ingegneri in Occidente) era, per usare un eufemismo, non tenuto in grande considerazione dalle autorità.
Ma poi inizia la parte più interessante della nostra storia: come gli sviluppi cechi hanno costituito la base dei primi veicoli di difesa missilistica sovietici e quale fine ingloriosa li attendeva alla fine, ma ne parleremo la prossima volta.
