Приключения микропроцессора в СССР: 16 бит
Привет, Хабр! Настало время продолжить наш цикл о микропроцессорах на территории нашей необъятной страны. В первой части мы рассмотрели некоторые наиболее интересные 8-битные ЦП и компьютеры. Сегодня поговорим о 16-битных не-IBM-совместимых устройствах.
Перед тем, как мы начнем, короткий дисклеймер. Мы долго размышляли, стоит ли включать в цикл статей об «отечественных» устройствах игровые приставки и их клоны, например, псевдо-Sega MegaDrive I под брендом LIKO, а также распространенные на постсоветском пространстве компьютеры (Amiga, Atari ST). С одной стороны, в них есть толика отечественной самобытности. Так, широкое распространение в нашей стране они получили уже в самом конце официального жизненного цикла. Некоторые популярные клоны приставок производились специально для нашего рынка. А под торговлю 16-битными западными ПК организовывались или перепрофилировались отдельные фирмы.
С другой стороны, они практически не имеют ничего общего с реальными отечественными разработками и посему вряд ли будут уместны в этом списке. Тем более, что Sega MegaDrive, Commodore Amiga и Atari ST под капотом несли один и тот же процессор (вернее, его разные ревизии). Это Motorola 68000. На этот счет уже написано немало интересных статей, поэтому мы приняли решение оставить эту тему.
1801BMx
В комментариях к статье о 8-битных машинах хабровчане посетовали на то, что фактически собственных уникальных процессоров в СССР толком не существовало. Действительно, самые популярные 8-битные CPU либо являлись клонами более ранних западных разработок, либо содержали ряд собственных нововведений, однако базировались на все тех же иностранных технологиях.
Поздняя версия процессора, все еще доступная в продаже. // Источник: chipkin.ru
Этот обзор мы решили начать с линейки процессоров 1801BMx. Всего в период с 1980 года по настоящее время (КМ1801ВМ3 выпускается «Ангстремом» по сей день) было выпущено 7 чипов (с учетом математических сопроцессоров КА1801ВМ4 и КН1801ВМ4 и прочих дополнительных микросхем). Давайте кратко посмотрим на основные технические характеристики и особенности, по крайней мере, базовой версии процессора, а затем перейдем к разговору непосредственно о персональных компьютерах и других устройствах на его основе.
Одна из ранних «планарных» версий чипа. // Источник: en.wikipedia.org
Микросхема1801ВМ1, первая в описываемой линейке, фактически является самостоятельным микроконтроллером. Планировалось, что в ее основу ляжет собственная архитектура «Электроника НЦ» (разработана в 1973 году, микросхемы «Электроника НЦ-1» производились в Пскове с 1974 по 1989 год), однако по требованию Министерства электронной промышленности от нее решили отказаться в пользу PDP-11-подобной. Архитектура 1801ВЕ1 не является полной копией PDP-11, однако имеет частичную совместимость с ней.
Микросхема несла на борту полный комплект периферии: таймер, постоянное запоминающее устройство и блок оперативной памяти.
1801ВМ1 производилась на зеленоградском заводе «Ангстрем», а также в Павловском Посаде, на «Экситоне». Планировалось, что процессор будет использоваться в измерительной аппаратуре и системах связи, а также устанавливаться в ЭВМ для просчета экономических, технических и иных задач.
Микросхема состоит из 6 основных функциональных блоков:
Тактирующая схема для внутренней синхронизации;
16-разрядный операционный блок;
Интерфейсный блок;
Блок прерываний;
Блок микропрограммного управления, содержащий набор закодированных микрокоманд.
Блок системной магистрали.
Плата компьютера семейства «БК». // Источник: форум zx-pk.ru
Ключевые характеристики:
Тактовая частота: до 5 МГц.
Максимальное количество адресуемой памяти: 64Кбайт (и до 4 МБ у КМ1801ВМ3)
8 16-разрядных регистров общего назначения, 4 линии запросов на прерывания.
Напряжение питания: +5В.
С подробной схемой, распиновкой и списком команд микроконтроллера вы можете ознакомиться на соответствующей странице Википедии.
Перейдем к самому интересному, а именно — к реальным устройствам, выпускавшимся на базе процессора линейки 1801BMx.
«Диалоговый вычислительный комплекс» («ДВК»)
Под скромной аббревиатурой «ДВК» скрывается целое семейство советских вычислительных машин, производившихся (в разных ревизиях) с середины 1980-х по начало 1990-х годов.
Как и многие подобные ЭВМ, «ДВК» не позиционировался как домашний (или «бытовой» в терминологии тех лет) компьютер. В лучшем случае — как отдельное рабочее место программиста, что само по себе очень немало.
Кому-то из читателей могло повезти встретить эту машину на работе у родителей, в университете или даже армии. Кроме того, некоторые модели «ДВК» применялись для оборудования учебных компьютерных классов в качестве ученических машин.
Источник http://itas.pstu.ru/
Всего насчитывается более 10 различных наименований «ДВК», но для простоты мы будем оперировать непосредственно типом машины.
«ДВК-1»
Выпускались различные версии «ДВК-1», на базе процессора «Микро-ЭВМ Н МС11100.1» или «МС 1201.01» (который, в свою очередь, основан на «К1801ВМ1».
Отсканированная страница пояснительной записки к комплексу «ДВК-1» // Источник: ershov.iis.nsk.su
Среди ключевых особенностей ДВК-1 можно выделить следующее: объем ОЗУ в 48 килобайт и встроенные Фокал или BASIC. Компьютер поддерживал работу с НГМД-накопителями (часто комплектовался сдвоенным «Электроника НГМД 6022» или, в случае с ДВК «Электроника Н МС 01100.1–05», восьмидюймовым «Электроника ГМД-7012»).
«ДВК-2»
Фактически представляет собой чуть измененную версию версию «ДВК-1». Компьютер имел уже 56 килобайт ОЗУ, комплектовался дисководом «ГМД-7012». Пользовательское ПЗУ было отключено.
ДВК-2. // Источник: форум rt20.mybb2.ru
«ДВК-3»
Следующая модификация компьютера строилась на базе процессора КМ1801ВМ3. Объем памяти увеличился до 248 килобайт, а благодяр контроллеру цветного графического дисплея стало возможно использовать…собственно, цветные дисплеи. Также это первый компьютер семейства «ДВК», обзаведшийся собственным магнитным жестким диском (СМ 5508 на 10 МБ).
ДВК-3. // Источник: radiomurlo.narod.ru
В зависимости от модели (3М, 3М2) мог поставляться в формате моноблока со встроенным монитором и иметь разные наборы периферии.
«ДВК-4»
Оперативная память снова увеличилась, теперь уже до 1МБ (МС0507.04), имел контроллеры жестких и гибких дисков.
ДВК-4. // Источник: forum.fagear.ru
Подробное исследование прочих моделей «ДВК» и ряда периферических устройств приведено здесь, а мы предлагаем вам приступить к обзору следующего, не менее интересного компьютера, одно воспоминание о котором может отозваться ностальгической дрожью в сердцах многих любителей ретро.
«БК-0010»
В отличие от «ДВК», этот компьютер, наравне с «Вектором-06Ц» и разнообразными клонами ZX Spectum все еще имеет активную фанбазу. Пользователи разрабатывают новую периферию, производят подменные компоненты (например, пленку клавиатуры) и пишут программное обеспечение для любимой «БК-шки».
Источник: daloafhouse.narod.ru
Под немудреной аббревиатурой «БК» скрывается словосочетание «бытовой компьютер». Разработан он был в НПО «Научный Центр» города Зеленоград. Первое описание компьютера было опубликовано в журнале «Микропроцессорные средства и системы» в 1985 году. Наиболее полно серийное производство компьютеров удалось наладить на заводе «Экситон». По некоторым данным, всего было произведено порядка 160–180 тысяч этих компьютеров. Последние компьютеры сошли с конвейеров в конце 1993 года.
Вот некоторые характеристики компьютера:
В основе «БК» лежит процессор К1801ВМ1, тактированный на 3 МГц (и на 4 Мгц в БК-0011 и БК-0011М).
ОЗУ 32 КБ (или больше, в зависимости от модели). Под ПО и данные выделено 15,5 КБ, дополнительные 16 КБ служат для видеопамяти.
ПЗУ на 32 КБ, из которых 8 КБ выделено под работу с клавиатурой, дисплеем и магнитофоном, а также мониторную систему.
Как и многие компьютеры восьмибитной эпохи, «БК» загружался преимущественно с магнитофона. Думаем, будет лишним пояснять, каким образом был устроен этот процесс. Стоит отметить, что некоторые модели компьютера оснащались дополнительным реле для управления магнитофоном (остановка и запуск двигателя).
Для вывода видео использовались бытовые мониторы (Ч/Б или цветные при условии некоторых доработок) или специальный монитор.
Как и «Вектор», «БК» имел только графический режим отображения, реализованный на контроллере К1801ВП1–037. В «цвете» доступно использование разрешения 512×256, в черно-белом режиме — 256×256 точек.
Скриншот игры REVOLT. // Источник: r-games.net
Что касается нумерации моделей — здесь есть одна «изюминка». Версии «БК» от 2 до 4 нумеровались в двоичной системе счисления: 0010 — 2, 0011 — 3, 0100 — 4.
Компьютеры семейства применялись приблизительно так же, как ПК наших дней: их устанавливали в школах (КУВТ-86, КУВТ-86М, КУВТ-87), на производствах, в отделах бухгалтерии. Кто-то покупал «БК» для личного пользования дома. Стоимость компьютера варьировалась от 600 до 650 рублей.
В целях экономии времени читателей мы не будем описывать все возможные варианты «БК» и их ключевые особенности. Вместо этого приведем несколько полезных ссылок на эмулятор компьютера и интересные видеозаписи.
Подборка игр, доступных в онлайн-эмуляторе. Осторожно, встречается контент 18+.
Рекламное видео 1986 года:
Видео о БК из серии »16 бит тому назад» от Дмитрия Бачило:
«УКНЦ»
Еще один чрезвычайно интересный компьютер, разработанный в НПО «Научный Центр» в 1987 году. Серийный выпуск официально прекращен в 1992 году, так как на смену пришли КУВТ на базе IBM-совместимых ПК. Существовали также проекты аппаратной модернизации классов на базе УКНЦ, о них вы можете прочитать здесь и здесь. Приблизительное количество выпущенных экземпляров — 310 000. По праву считался «главным» учебным компьютером СССР, хотя и не был лишен ряда серьезных недостатков.
Источник: личный блог пользователя xlat на livejournal.com
На борту «УКНЦ» было установлено 64 КБ оперативной памяти ЦП и 32 КБ ПП, 96 КБ видеопамяти и 32 КБ ПЗУ. Процессор КМ1801ВМ2 на тактовой частоте 8 МГц.
Примечательно, что в компьютере было установлено 2 полноценных процессора. Первый использовался для просчета пользовательских задач, второй обеспечивал работу с периферией, но в ряде случаев также мог быть переопределен под пользовательские расчеты.
Монитор — монохромный или цветной в зависимости от комплектации. Кроме того, поддерживались НГМД и принтеры, в том числе импортные от компании Epson. Забавный момент: последовательный порт компьютера, функциональный аналог RS-232, имел название «Стык С2».
Считается, что за все время существование «КУВТ УКНЦ» на территории СССР было оборудовано порядка 22 000 компьютерных классов (поставлялись как ученические, так и учительские компьютеры). Как и «Агат», «КУВТ УКНЦ» подвергался критике за низкую надежность, причем еще задолго до начала серийного выпуска. Тем не менее, никаких существенных конструктивных доработок заводы-изготовители не вносили, и средняя наработка на отказ серийного образца держалась на отметке ~1000 часов.
Что касается программного обеспечения — в рамках операционных систем РАФОС, РУДОС и ФОДОС поддерживался широкий набор «офисных» приложений (калькуляторы, текстовые редакторы), файловый менеджер PAF Commander. Отдельное место занимали профильные обучающие программы для учеников школ и техникумов, включая различные языки программирования (BASIC, Лого, Форт, Рапира, C, язык ассемблера и пр.). Не обошлось и без игр, как текстовых, так и графических.
Игра Knight на YouTube:
Источник: r-games.net
Онлайн-эмулятор доступен здесь.
Блог пользователя xlat на LiveJournal: серия публикаций о «УК НЦ»
Прочие варианты применения К1801ВМх
Поскольку выбор процессоров в нашей стране был весьма ограничен, едва ли не каждый ЦП обретал жизнь в десятках, а то и сотнях разнообразных устройств, от ЧПУ-систем и пишущих машинок до радиоприемников и ЦЭВМ вертолетных гидроакустических станций.
Одно из наиболее интересных использований процессоров этой линейки — бортовой цифровой вычислительный комплекс космического корабля «Буран» (Н1806ВМ3, 1801ВМ4). Ниже мы разместим несколько интересных ссылок и фотографии примечательных образцов советского компьютеростроения.
«Немига ПК 588» (на базе микропроцессорного комплекта 588):
Источник https://ru.wikipedia.org/
«Союз-Неон ПК-11/16» («Н1806ВМ2»):
Источник: http://www.leningrad.su/museum/38/neon-1.jpg
Тут можно почитать о новодельном проекте.
Промышленная микроЭВМ «Электроника-60» (на различных микропроцессорах):
Источник https://commons.wikimedia.org/
Фрагмент БЦВМ «Бисер-4»:
Источник https://www.chipmaker.ru/
Тут можно почитать о БЦВМ «Бисер-4» подробнее (обсуждение на форуме):
Электроника ИМ-01 (шахматный компьютер):
// Источник: объявление на auction.ru
Графопостроитель «Электроника МС6501–01»:
Источник: 1gai.ru
