УВК «Самсон» – базовая ЭВМ РВСН А.Н. Терехов, зав.кафедрой системного программирования СПбГУ, генеральный директор ЗАО «Ланит-Терком», директор ГУП «Терком»

ЭВМ, созданная математиками Сотрудники лаборатории системного программирования ВЦ ЛГУ – математики, выпускники мат-меха. Более года запускались тесты на потактном симуляторе, в результате система команд претерпела существенные изменения. Воплощали в железе инженеры, но все решения согласовывались с нами, часто бывали ситуации, когда инженеры в чем-то упорствовали, но математики ни разу не уступили. Оригинальная ЭВМ, ориентированная на алгоритмические языки высокого уровня, созданная «с нуля».

Трансляторы д.ф.-м.н. Г.С.Цейтин (рук.лаборатории матлингвистики НИИММ ЛГУ), реализация языка Алгол 68, диалоговый редактор текста dico. Чл.-корр АН СССР Б.А.Бабаян, один из руководителей группы, создававшей ЭВМ «Эльбрус». Разработка нашим коллективом интерпретатора Автокода для «Эльбруса» на ЕС ЭВМ (Н.Ф.Фоминых). Чл.-корр. АН СССР, С.С.Лавров – разработка пакетов прикладных программ и нескольких трансляторов для Эльбруса.

Как я стал руководителем лаборатории СП 1974 г. завлаб Б.К. Мартыненко перешел на кафедру математического обеспечения ЭВМ ЛГУ г. создан большой комплексный отдел под руководством С.С. Лаврова под работы для «Эльбруса» 1977 г. С.С.Лавров стал директором Института Теоретической Астрономии АН СССР, руководство комплексным отделом перешло к А.Н.Терехову. Рабочая группа по Алголу 68. Академик А.П.Ершов. Разработка нескольких трансляторов с Алгола 68. С 1976 года – реализация транслятора с языка Ада для ЕС ЭВМ и ПЭВМ (А.П.Попов).

Работа с промышленностью 1980 г., оборонный отдел Обкома КПСС г.Ленинграда обратился в ЛГУ за помощью в разработке программного обеспечения для современной цифровой техники систем оборонного назначения –ЛНПО «Красная Заря» –«Импульс» –«Морфизприбор» –«Ленинец» –«Аврора» –«Гранит» 1984 г., я (беспартийный!) стал инструктором оборонного отдела Обкома КПСС. «Интенсификация 90»

Красная Заря ФПО телефонных станций, управляемых специализированными ЭВМ (УК 1010, СУВК СС, СУВК СМ, Нева и др.). Выбор АЯВУ – Алгол 68 –Небольшой набор базовых операторов –Мощные правила суперпозиции –Полный видовой контроль периода компиляции –Возможности описания новых видов (типов) и операций –Возможность раздельной трансляции и иерархического накопления контекстов Реализация кросс-трансляторов для различных заказов (различных СЭВМ). Создатели СЭВМ не задумывались о проблемах программирования.

Предыстория HLL-компьютера «Самсон» Решение о создании своей ЭВМ –Следуя идее P-кода (Н.Вирт), мы приняли решение о разработке архитектуры виртуальной ЭВМ и реализации её интерпретатора на первых однобайтовых микропроцессорах (6502, i8080). –Идея HLL-компьютеров (опыт разработки ПО для «Эльбруса»). Однако «Эльбрус» был очень большой и требовал водяного охлаждения. Изучение западных HLL-архитектур (iAPX 432, Burroughs), советский «Мир» (академик В.М.Глушков). Проблема создания универсальной ЭВМ для узкоспециализированной области.

HLL-компьютер «Самсон» Задача Компилятор Аппаратура Результат Никаких обходных путей нет. Аппаратура принимает на «веру» то, что сгенерировал транслятор (вообще нет прерываний по неправильному коду операции, неправильной адресации; проверка переполнения или исчезновения стека только при вызове процедуры). Транслятор упрощает аппаратуру, аппаратура упрощает транслятор: –Ортогональность системы команд; –Наличие специальных команд для циклов, вырезки элементов массивов, вызовов процедур и т.д. Корректная работа аппаратуры для статических АЯВУ с полным контролем типов в период компиляции (Алгол 68, Паскаль, Модула 2, Ада)

Детали реализации новой ЭВМ Потактный симулятор – сотни тестов на статическую и динамическую статистику использования разных команд. Подсчитывалось, сколько тактов занимает исполнение того или иного теста. Примеры: –Команда «условный переход вперед» занимала 10% времени исполнения, а команда «=» - 8%. Ввели команду «вперед по равно». –Команда «читать из памяти в стек целых» занимала 40% времени исполнения и требовала 4 такта. Удалось найти её реализацию за 3 такта – повышение производительности на 10% Основная масса команд занимает 1-2 байта, реже – 3-4. Удалось заставить инженеров сделать эффективный водопровод для переменной длины команд.

Детали реализации новой ЭВМ стека: –стек целых (16х16) –стек вещественных (8х32) –стек адресов (16х40) При трансляции считается «аппетит» каждой процедуры на позиции в стеке. При вызове проверяется наличие нужного количества свободных регистров. Каждый стек имеет два указателя – «верхушка стека» и «дно». Несимметричная схема откачки и подкачки регистров из памяти. Эффективная реализация виртуальной памяти – если на сегмент памяти есть хотя бы одна ссылка из стека адресов, это сегмент не может перемещен по памяти, в результате один раз подсчитанным физическим адресом можно пользоваться много раз.

Производство «Самсона» Завод «Оргтехника» (город-побратим Ленинграда – болгарский Пловдив). После того как там было выпущено 100 экземпляров «Самсона», удалось убедить основного Заказчика в СССР – Управление правительственной связи КГБ (пришлось дополнительно разработать троированную архитектуру высокой надежности). Динамическое микропрограммирование на Алголе 68 (система команд занимала не более 2/3 микропамяти, оставшуюся часть можно занимать для микропрограмм команд специального назначения).

Архитектура УВК «Самсон» входной мажоритар 1 входной мажоритар 2 входной мажоритар 3 выходной мажоритар 1 выходной мажоритар 2 выходной мажоритар 3 процессор 1 процессор 2 процессор 3 память 1 память 2 память 3

УВК «Самсон» Первая реализация УВК «Самсон» - Центральная ЭВМ АМТС «Фобос-К» Управления правительственной связи КГБ. Выпуск УВК «Самсон» на ЛНПО «Импульс» г. – принятие на вооружение РВСН. Сейчас по заказу ФГУП «НИИ автоматики» (г.Москва) мы разрабатываем новый отказоустойчивый вычислительный комплекс.

Архитектура ОВК Power 1 Power 2Power 3 Input-output Unit 1 Input-output Unit 2 Input-output Unit 3 Port 1Port 2Port 3Port 4Port 5Port 6Port 7Port 8 CPU 3 CPU 1 CPU 2 8 x 100 Мбит/с Порты Fast Ethernet 8 Fast Ethernet Мини-коммутаторов Отказоустойчивый вычислительный комплекс, разработанный на основе TMR архитектуры с пакетным мажорированием

Внешний вид УВК «Самсон»

Внешний вид УВК Самсон-2