Модуль ферритовой памяти У-465
Г.С. Смирнов
Я полагал, что работы по проектированию модуля ферритовой памяти У-465 ёмкостью 16384 52-разрядных слов с циклом не более 3 мкс теперь зависели только от наших усилий и умения. Не сомневался в успехе. В 1967 году наша работа развернулась широким фронтом.
Заливка запоминающих сердечников масляным охладителем мне не представлялось единственно возможным решением. Появление сведений о зарубежных ферритах с литиевыми компонентами стало теперь особенно интересным: сердечники отличались расширенным температурным диапазоном. Во время поездок в головной НИИ по ферритам мне стало известно, что там ведутся работы по созданию ферритов литий-натриевой системы с присадкой литий-кобальтового титаната, которые должны были иметь особо широкий рабочий температурный диапазон. Стало известно, что уже есть определённые успехи.
Я предположил, что такие ферриты смогут работать без масляного отвода тепла в нужном нам диапазоне рабочих температур (5-50 град) при цикле накопителя 2-3 мкс. Наши запоминающие сердечники получили обозначение М101П-4. Их температурный коэффициент коэрцитивной силы не превышал 0,12 процента на градус Цельсия. Лучшее значение в стране!
Время переключения сердечников минимальным перемагничивающим импульсом тока (Imin =800 мА), непосредственно следующим за серией двухполярных максимальных перемагничивающих импульсов тока (Imax =960 мА), в испытательном режиме не превышает ts =680 нс, величина выходного сигнала разрушенной единицы dV 1 не менее 45 мВ.
Внешний диаметр – 1,0 мм. Сердечники можно сортировать на автомате У-705 с лучшей в нашей стране производительностью (15 000 сердечников/час).
Междуведомственные испытания автомата прошли в ноябре 1967 г. с участием Г.Н. Игнатьева (Москва), П.В. Липатова (Астрахань), Ю.А. Ситницкого (Ленинград), М.А. Габояна (Ереван), Н.И. Желобаева (Пенза), Ю.В. Сурина (Кузнецк) и других под председательством Алексея Фёдорова (Москва).
Контролировавшиеся при +35 и +50 градусах Цельсия параметры сердечников: амплитуда (с разделением на шесть групп), длительность и время максимума сигналов, коэф. устойчивости. Дрейф границ групп – не более одного процента, точность установки токов возбуждения сердечника – не хуже 0,5 процента.
Технические требования на эту ОКР и методика сортировки на таком автомате была предложена мною, поддержана Б.И. Рамеевым, доработана координационной группой нашего Главка и теперь успешно реализована В.Г. Желновым (руководитель), В.Т. Андрюшаевым, А. В. Гальченко, Б.М. Кисиным, Г.И. Лобановым и А.В. Малышевым. Автомат первоначально предназначался для контроля сердечников С-1 (М1,75ВТ1 К1,2х0,8х0,4) машин «Урал». Поэтому мною с участием Геннадия Нефедова и Юрия Филатова была отработана очень эффективная методика сортировки таких сердечников на автомате У-705. После междуведомственных испытаний руководитель разработки автомата Вячеслав Желнов назвал меня "крёстным отцом" их детища. В декабре этого же года Алексей Фёдоров написал, что мне следует подать заявку на получение авторского свидетельства по моей методике сортировки сердечников на этом автомате для обеспечения её патентной чистоты. Но у меня тогда были другие заботы. Автоматы получили блестящую оценку! Для создателей автомата наступил "звёздный час": началось крупносерийное производство автоматов У-705. И мы смогли сортировать свои новые запоминающие сердечники М101П-4 на этом превосходном автомате. Геннадий Нефёдов стал отрабатывать схему матрицы МЭ-11 (на рамках М3-2П) емкостью 16384 бита с новой (ортогональной) прокладкой считывающего провода. Серьезно изменялась и традиционная схема ферритового куба (КФ-11).
Важнейшим участком работ была разработка адресного дешифратора, выполнявшаяся Константином Юренковым, Тамарой Грачевой (на снимке), Николаем Морозовым и другими нашими сотрудниками. Была выбрана схема трансформаторного матричного переключателя на 128 выходов с суммированием выходной мощности 128-ти из 256-ти возбудителей.
На приводимой упрощенной схеме показан матричный переключатель на восемь выходов для пояснения принципа действия.
После глубокого анализа схемы приступили к экспериментальной проверке выбранных решений. Выбрали коэффициент трансформации 1:1. Оказалось возможным использование напряжения питания возбудителей -12,6 В. При таком напряжении можно совершенно безбоязненно использовать высокочастотные транзисторы типа ГТ321 с величиной переключаемого тока 30 мА.
Величина импульса тока в выбранной выходной обмотке нашего переключателя стала суммой тока 16 возбудителей и могла достигать 480-500 мА, а величина выходного напряжения стала суммой 8 напряжений и достигала 80-90 В. Таким образом, в выходной обмотке переключателя суммировалась выходная мощность 128 возбудителей. Из этого следовала замечательная особенность схемы: уменьшение по какой-либо причине выходной мощности, например, одного возбудителя привело бы к ослаблению выходного сигнала переключателя менее, чем на один процент.
Константином Юренковым были удачно разработаны конструкция и технология монтажа матричного переключателя, состоявшего из ряда трансформаторных «линеек». Начали изготовление образцов переключателей и всего адресного дешифратора для макета устройства.
Юрий Саксонов разрабатывал логические модули типа ДТЛ повышенного быстродействия, теперь совершенно необходимые нам для преобразователей кода адреса. Использование новых транзисторов в таких модулях обнадеживало.
В Министерстве радиопромышленности готовились большие события. Алексей Фёдоров с нами, координационной группой по ОЗУ, посетил заместителя Министра М.К. Сулима, который рассказал об ожидаемом решении Правительства по решительному расширению работ в области создания средств вычислительной техники, включая запоминающие устройства. Нам показали эскизы будущего Научно-исследовательского Центра Электронной Вычислительной Техники (НИЦЭВТа). Алексей Фёдоров настоятельно советовал М.К. Сулиму пригласить туда на работу специалистов из приведённого им окружения. Совет находил понимание.
Разнобой в проектировании отечественных элементов, устройств и машин уже возмутителен. И необходимость создания специализированного предприятия для разработки оперативных запоминающих устройств осознавалась всё большим кругом руководителей и специалистов. Появление аналогичных зарубежных фирм укрепляли нашу уверенность.
Создание НИЦЭВТа проходило вяло. Решительные изменения произошли лишь после того, как в новый НИИ влился многолюдный НИЭМ. В НИЦЭВТе образовалось отделение оперативных запоминающих устройств, которое возглавили Валерий Осокин и Алексей Фёдоров. Борис Файзулаев возглавил отделение элементов. Начиналась эра Единой Системы Электронных Вычислительных Машин (ЕС ЭВМ).
Сразу после отпуска, проведенного мною с семьей в Мисхоре в августе 1967 года, меня командируют в Москву. Поезд пришел на Казанский вокзал так рано, что еще не работало даже метро. Пешком отправился в центр города. Пока дошел до площади Революции, разболелось сердце, тревожившее меня в последние дни. Отдохнув в сквере Большого театра, пошел в кинотеатр «Россия» скоротать время на утреннем сеансе. Сцена с умирающим старым князем в «Войне и мире» доконала меня: опять заболело сердце, и я ушел с сеанса на улицу Чернышевского, к своим родственникам, отлеживаться. В день возвращения в Пензу из командировки боли возобновились, и «Скорая» увезла меня в больницу. К.м.н Э.И. Максимова ставит грозный диагноз: инфаркт миокарда задней стенки левого желудочка.
Мне только 34 года, нетрудно представить, каким ударом оказалась болезнь. По просьбе обеспокоенных руководителей института меня осмотрела Т. Алексеева, главный терапевт области: диагноз не изменён. Жена была неотлучна, помогала мне, как могла. Потекли тревожные дни лечения, скрашиваемые визитами родных и близких. Б.И. Рамеев и В.А. Шумов не только участвовали в этом "паломничестве" (навещала и Вера Ивановна Можаева - жена Башира Искандаровича), но и пошли на беспрецедентный шаг: выделили мне однокомнатную квартиру для размена жилья с целью переселения на менее опасный этаж для такого больного, чем пятый. В. Чернов, Е. Филиппова, А. Иванчина, Р. Гончаровская и другие мои сотрудники помогли переселиться моей семье, и я вернулся из больницы уже в новую квартиру на втором этаже своего дома. Всем им искренне благодарен!
Во время физической реабилитации мне разрешили работать дома, и я часто просматривал и обсуждал с Юрием Саксоновым его материалы по разработке новых, быстродействующих логических схем ДТЛ для нашего модуля ферритовой памяти У-465. Это плодотворное сотрудничество не забывается до сих пор. Регулярно посещавшие меня сотрудники рассказывали о ходе работ в отделе. Постепенно, в основном, на такси стал выезжать в институт на работу.
Выздоровление шло медленно, и мне не раз пришлось лечиться в санаториях (в Подмосковье, в Сестрорецке и Репино под Ленинградом, в Литве и Эстонии), пользуясь поддержкой профкома, руководителей института и моих коллег.
В моё отсутствие появилось предложение перевести нашу работу в плоскость заимствования схемно-технических решений по теме «Туман» (КБПА), и Константину Юренкову пришлось без меня держать оборону на партийном бюро, почему-то проявившему интерес к такой инициативе. Они не понимали перспективности нашего выбора. Со мной переговорил Башир Искандарович, и наш курс остался прежним.
Подготавливали мы и комплекс контрольно-измерительной аппаратуры. Юрий Филатов с Анатолием Кузнецовым (на снимке), Александрой Кожевниковой, Галиной Литвиновой и другими коллегами приступил к разработке устройства контроля У-727. Конструктивное исполнение - в виде стола. Устройство с богатыми возможностями по заданию тестов, режимов и т.п. В модуль ферритовой памяти стали выдаваться сигналы-признаки блокировки импульсов запрета, стробирующих сигналов, на панели управления появились элементы дистанционного задания положения стробирующих канал считывания импульсов, а также величин координатных токов. Для облегчения поиска неисправности обеспечивалась возможность получения:
- растра распределения битов в каждом разряде;
- растра ошибок в разряде;
- растра ошибок единиц;
- растра ошибок нулей.
В устройство ввели и другие полезные, на наш взгляд, средства. В этом году конструкторскую документацию сдали в архив предприятия.
Устройство У-727 должно было входить ещё и в состав стендов контроля магнитных блоков (матриц и кубов), т.е. в состав устройств У-717М (У-713) и У-717К. В этот год появились публикации Дж. Бритона, В. Блэтули, Л. Кодсона и А. Стаутона, К. Элльяса и Данса о контроле устройств ферритовой памяти, включая контроль с использованием ЭВМ.
Читать такие материалы интересно, но мы так далеко продвинулись в этой области, что нас трудно чем-либо удивить. Заимствовать нам нечего.
Геннадий Нефедов теперь контролировал работу матриц МЭ-11, прошитых нашими умелицами Галиной Гущиной и Ниной Ломовцевой. Для этого приспособили налаженный одноразрядный макет модуля У-465.
Казалось, что всё шло хорошо, и мы накопили для куба уже много матриц с удовлетворительной работоспособностью на наших динамических тестах... Весной 1968 года Нефёдов обнаружил, что получаемые от ленинградских контрагентов сердечники М101П-4 после обычной двойной разбраковки выдерживают стандартное динамическое тестирование в матрице МЭ-11, но не работают в режиме однократного чтения. Такого у нас никогда не было! Попытки понять и исправить положение оказались безуспешными.
Я выехал в ленинградский НИИМД и рассказал разработчикам о столь необычном поведении их сердечников, а они произнесли мало понятное слово "релаксация". И стали заменять безвозмездно все «странные» сердечники новыми, без релаксации. Поставка сердечников, их сортировка на автомате и монтаж нового комплекта матриц, к нашему сожалению, отодвигали казавшееся таким близким время окончания работ по ферритовому модулю памяти У-465.
Пребольшая неприятность: Башир Искандарович Рамеев, лидер Пензенской школы конструирования ЭВМ, покинул Пензу. Не было прощального собрания, была лишь встреча в узком кругу сподвижников на его квартире. Он стал теперь заместителем Генерального конструктора ЕС ЭВМ по программному обеспечению в московском НИЦЭВТе. Я воспринял это событие как катастрофическое и для нашего НИИММ, и для Башира Искандаровича, как конструктора ЭВМ. Владимир Мошенский утешал: «Коллектив разработчиков сохранен, умение работать есть, и цели ясны. Переживем». У меня иное мнение.
Главным инженером Пензенского НИИММ назначили давнего «уральца» с завидной коммуникабельностью Андрея Невского. Это случилось в июне 1968 г.
А «уральские» работы продолжались. В 1969 г в моем отделе памяти велись работы по 13 темам с объёмом 665 000 рублей. Мы обеспечивали производство на своем предприятии (с 1966 года НИИММ) шести модулей ферритовой памяти У-454 и одного У-451, контролировали сердечники и матрицы для ферритовых кубов КФТ-10 №4 и №5, налаживали устройства контроля накопителей У-726 №2 и №3, заказанные другими отделами. Заканчивали изготовление модуля ферритовой памяти У-465 и устройства контроля накопителей У-727. Кроме этого в лаборатории Владимира Болотского сопровождали изготовление в опытном производстве института 26 НМЛ У-445, четырех контроллеров У-435, контроллера НМБ У-417 и устройства У-905.
В феврале и апреле мы участвовали в ленинградских конференциях по ферритам, выступили с докладами.
В июле междуведомственная комиссия приняла ОКР (руководитель В.Г. Желнов) по разработке автомата У-706. Размер сортируемых ферритовых сердечников 0,8 мм и 0,6 мм. Идеология построения автомата аналогична идеологии, использованной в автомате У-705. В 1970-1978 годах Пензенским заводом ВЭМ было изготовлено 242 автомата. У нас, МОЗУшников, появилась возможность перехода к запоминающим сердечникам такого размера
1970 г. Столетие со дня рождения В.И. Ленина. Меня и В.Г. Желнова наградили медалями "За доблестный труд ..." в числе группы ведущих специалистов института.
Пришло время пожинать плоды своих усилий по быстрым модулям памяти с трансформаторными матричными переключателями. Благодаря высокой термостабильности запоминающих сердечников М101П-4 мы не только отказались от масляного отвода тепла, выделяемого сердечниками, но и обеспечили работоспособность модуля памяти без терморегулирования токов возбуждения и без термостатирования ферритового куба во всем рабочем температурном диапазоне.
С помощью трансформаторного матричного переключателя, суммирующего мощность 128 из 256 транзисторных возбудителей, формировались импульсы тока выборки по каждой координатной шине Х и Y. В качестве таких возбудителей работали маломощные быстродействующие элементы, разработанные Юрием Саксоновым. При этом обеспечивались высокая стабильность параметров импульсов тока выборки, пренебрежимо малая зависимость параметров импульсов тока от параметров отдельных возбуждающих элементов, а также работоспособность модуля ферритовой памяти У-465 в случае отдельных отказов возбуждающего элемента.
Наш усилитель считывания по-прежнему выполнен по дифференциальной схеме с возможностью объединения до четырёх выходов перед вентилем стробирования, для формирования по длительности выходных сигналов канала считывания предусматривалась схема по типу "защёлки". Взаимное расположение провода считывания и запрета ортогональное, что вносит большую однородность в длинные линии координатных шин X и Y.
Схема выработки импульсов тока запрета – бестрансформаторная, транзисторная.
Каналов связи (слово, адрес, управление) с объектами (процессор, контроллер) - 2, что благодаря схемам приоритета позволяло модулю памяти обслуживать оба объекта за один такт машины, длительностью 8-10 мкс.
Цепи приёма стартовых сигналов - с повышенной помехоустойчивостью в отношении импульсных помех.
Информационная ёмкость модуля (см. снимок) - 16384 52-разрядных или 32768 26-разрядных, или 65536 12-разрядных слов. Объединение выходных и входных шин до 8 модулей образует систему памяти ёмкостью до 131072 52-разрядных слов. Время цикла - 2,8 мкс. Питание - от сети переменного трёхфазного тока напряжением 220 В. Габаритные размеры накопителя – 674х1517х1925 мм.
Комплект конструкторской документации подготовлен с участием Владимира Степушкина и его коллег.
Ферритовый модуль памяти У-465 можно было использовать и в 48-разрядных, и в 24-разрядных «уральских» машинах. В сравнении с серийным модулем памяти У-454 наши успехи особенно заметны: мы удвоили информационную ёмкость и более чем в 3 раза повысили скорость работы модуля. По скорости работы, диапазону рабочих температур модуль памяти У-465 превосходил МОЗУ машины «Минск-32» и МОЗУ «Туман» машины «Снег».
Появление новых специальных схем вынудило меня вновь обратиться к обеспечению контроля модулей и ячеек. Основной исполнитель - Владимир Петров - придал этому решению особо широкий размах. Мы акцентировали свои решения на обеспечение возможно большей универсальности создаваемому устройству контроля У-608. Он предложил проверять любые модули и ячейки не только ферритовых накопителей, но и остальных устройств машин "Урал-11,14,16", при этом соблюдать методику соответствующих технических условий и карт проверки: как при номинальных режимах работы, так и при отклонении питающих напряжений на 10 процентов. Необходимые нагрузки и вспомогательные схемы были выполнены в виде конструктивно завершенных сменных блоков. Разработанный и изготовленный опытный образец устройства У-608 имел конструктивное исполнение, подобное устройству контроля накопителей У-727 и пульту управления У-630.
Междуведомственные испытания модуля У-465 прошли в июле 1970 года, в том же месяце завершились междуведомственные испытания машины «Урал-14», в ноябре – лабораторные испытания машины «Урал-16».
Руководители института не решились «блеснуть опереньем»: включить модуль У-465 в состав испытывавшихся машин. Они ограничились использованием в «Урале-14» и «Урале-16» серийно выпускаемых модулей У-454. К тому же ведущие разработчики процессоров машин А. Горшков и О. Лобов признались, что введение в машины модуля ферритовой памяти с временем цикла работы 2,8 мкс не приведет к сокращению такта работы машин: у процессорных схем нет запаса по скорости работы.Из книги «Ферритовая память ЭВМ “Урал”». Пенза, 2006 г.
Перепечатываются с разрешения автора.
