Семейство СМ1800: прошлое и настоящее

В. И. Глухов

Вычислительная техника стареет быстро. Давно уже ушли на аффинажные фабрики многочисленные некогда машины семейства ЕС ЭВМ, пылятся в темных углах, еще не отданных арендаторам помещений, последние, случайно уцелевшие ДВК-1, 2, 3, 4, Роботроны-1715, Искры-1030. Но еще нередко в заводском цеху можно увидеть исправно работающий в составе автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) компьютер семейства СМ1800 — привет из уже далеких 80-х годов.

Программатор ПЗУ СМ1800. 1980 г. Разработка — Д. Брудный.

В 1973 г. молодая, но динамично развивающаяся фирма Intel выпустила 8-разрядный однокристальный микропроцессор 8080, который благодаря своей простоте, дешевизне и высокой производительности привлек внимание разработчиков вычислительной техники во всем мире. Он позволял создать малогабаритный и дешевый, но совершенно полноценный компьютер, который можно было использовать для управления технологическим оборудованием, автоматизации научных исследований, встраивания непосредственно в приборы, агрегаты, станки и установки.

В 1976 г. директор Института электронных управляющих машин Б. Н. Наумов привез из загранкомандировки небольшой металлический ящичек — микро-ЭВМ Mycro-1, созданную норвежской фирмой Mycron. В это время ИНЭУМ напряженно работал над первыми моделями мини-ЭВМ — СМ-3 и СМ-4, прототипами которых были мини-ЭВМ PDP-11 фирмы DEC (Digital Equipment Corporation). Б. Н. Наумов предложил ведущим разработчикам института познакомиться с этой машинкой и подумать о создании микро-ЭВМ в рамках международной программы СМ ЭВМ.

Модули СМ1810. 1985-87 гг.

В это время отечественная электронная промышленность взялась за создание аналога микропроцессора 8080. В 13-м отделении ИНЭУМа, только что завершившем создание семейства машин централизованного контроля М40/М43, были подготовлены предложения по разработке управляющей микро-ЭВМ, предназначенной для использования на нижнем уровне АСУ ТП. На верхнем уровне таких систем предполагалось располагать мини-ЭВМ СМ-3, СМ-4, а для непосредственного обслуживания датчиков и исполнительных устройств — ставить многочисленные микро-ЭВМ, связанные с машинами верхнего уровня информационными каналами. Архитектура микро-ЭВМ должна была позволить использование программного обеспечения микро-ЭВМ Mycro-1. Предложение рассматривалось на расширенном ученом совете. Практически все ведущие разработчики института активно выступили против, объясняя свою позицию нецелесообразностью распыления сил, средств, производственных мощностей института, неизбежного при открытии принципиально нового направления работ и отхода от DEC-совместимой архитектуры — генеральной линии ИНЭУМ. Б. Н. Наумов поставил вопрос на голосование. Против проголосовали почти все. За — двое: начальник 13-го отделения А. Н. Шкамарда и Б. Н. Наумов. “Как видите, большинство — за”, — подвел итог голосованию Б. Н. Наумов. — “Машину делать будем!”

1977 и первая половина 1978 гг. ушли на разработку технического проекта микро-ЭВМ, которая получила в системе обозначений СМ ЭВМ наименование СМ1800.

СМ1800 предназначалась для создания систем автоматизированного управления технологическими процессами, систем сбора и обработки информации в машиностроении, энергетике, приборостроении, на транспорте; для непосредственного встраивания в приборы, агрегаты, установки; для создания автоматизированных рабочих мест (иначе говоря, для персональных применений), для автоматизации научных исследований. Структура СМ1800 должна удовлетворять основным требованиям систем управления, обеспечивая:

• высокую надежность и живучесть системы управления, ее устойчивость в аварийных ситуациях;
• высокую степень реактивности на изменения в объекте управления;
• широту функциональных возможностей;
• гибкость;
• удобство обслуживания и ремонтопригодность;
• возможность эксплуатации в производственных средах;
• низкую стоимость и малое энергопотребление.

Наиболее полно удовлетворял этим требованиям магистрально-модульный принцип построения СМ1800 как открытой системы с переменным составом технических и программных средств, заключавшийся в том, что:

• каждое устройство, входящее в состав машины, выполняется как конструктивно и функционально завершенный модуль;
• межмодульные связи унифицированы и представляют собой магистраль, состоящую из параллельных проводников;
• конструкция и система электропитания позволяет в широких пределах варьировать количество и номенклатуру модулей и внешних устройств в зависимости от решаемой задачи.

Очевидно, что возможности и характеристики машины в значительной степени определяются выбором системного интерфейса. Интерфейс микро-ЭВМ Mycro-1, а также предложения НИИУВМ (г. Северодонецк) не отвечали в должной мере предъявляемым требованиям. Н. Д. Кабанов, руководивший разработкой центральной части СМ1800, предложил интерфейс И40 — вариант интерфейса Multibus фирмы Intel, адаптированный под конструктивы и технологию заводов Минприбора. И40 представлял собой открытую межмодульную параллельную магистраль с асинхронной передачей 8- или 16-разрядных слов в адресном пространстве 64 Кб. И40 допускал сосуществование на магистрали до 8 активных модулей (например, процессоров) и поддерживал мультипроцессорный режим работы системы. Основные функции интерфейса И40:

• арбитраж запросов модулей на доступ к магистрали;
• передача управления интерфейсной магистралью модулю с наибольшим приоритетом;
• пересылка данных по магистрали;
• прерывания;
• восстановление работы системы при аварийном снижении сетевого питающего напряжения (рестарт по окончании аварии).

Модуль СМ1803. 1980 г.

Выбор И40 во многом определил успех всего направления работ. Впоследствии интерфейс И40 был доработан в части требований к конструкции модулей, расширено до 16 Мб адресное пространство и под названием И41 интерфейс был утвержден в качестве отраслевого стандарта Минприбора. Внедрение интерфейса проходило нелегко. Сопротивление оказывалось и внутри института, и в Минприборе. Немало влиятельных лиц и организаций старались продвинуть свои предложения, утвердить их в качестве стандарта и тем самым вовлечь в сферу своей деятельности разработки других организаций.

В конце 1978 г. “задышал” макетный образец центральной части СМ1800, выполненный проводным монтажом.

В июне 1979 г. опытный образец СМ1800, еще не в полном комплекте, но уже устойчиво работавший, был показан на большой международной выставке “ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ”. На фоне огромных стоек машин ряда ЕС и мини-ЭВМ ряда СМ компактная СМ1800 смотрелась очень эффектно и вызывала большой интерес у посетителей. Внимательно осмотрел машину Председатель Совмина СССР  А. Н. Косыгин.

Опытный образец СМ1800 был выполнен в конструктивах СМ-3, СМ-4, на платах размером 240в280 мм, полностью на отечественной элементной базе. Модуль центрального процессора был выполнен на базе БИС К580ИК80 — аналога микропроцессора 8080. Наладка модулей производилась на стендах, позволявших в статике имитировать сигналы И40. Комплексная наладка СМ1800 проходила с помощью специального пульта контроля и управления, дававшего возможность организовать потактовое исполнение команд микропроцессора и индикацию адреса, данных и байта состояния микропроцессора.

На испытания был предъявлен опытный образец СМ1800 в составе: модуль центрального процессора, модуль системного контроля, пульт контроля и управления, модуль сопряжения с интерфейсом ИРПР в двух исполнениях — для подключения перфоленточной станции и для подключения алфавитно-цифрового дисплея Videoton-340, модуль таймера, модуль ввода дискретных сигналов, модуль вывода дискретных сигналов, модуль оперативный запоминающий, модуль постоянной памяти, модуль накопителя на гибких магнитных дисках и модуль программатора ПЗУ типа К556РТ1, которые использовались в модулях СМ1800, модуль сопряжения с интерфейсом ИРПС, модуль сопряжения с модемом, устройство сопряжения с интерфейсом “Общая шина”. Опытный образец был укомплектован следующими внешними устройствами: накопителем на гибких магнитных дисках (диаметр диска — 8 дюймов, емкость — 256 Кб), перфоленточной станцией SPTP-8, печатающим устройством DZM-180 — все производства ПНР и алфавитно-цифровым видеотерминалом Videoton производства ВНР. Опытный образец СМ1800 сдавался вместе с однопрограммной инструментальной операционной системой СПО СМ1800, позволяющей создавать и редактировать в диалоговом режиме исходные тексты программ, транслировать программы, написанные на языках PL/M и Фортран, обслуживать библиотеки программ на магнитных дисках, выполнять отладку программ с последующим прожигом в ПЗУ. Источники питания: пятивольтовый (+5 и -5 В) и двенадцативольтовый (+12 и -12 В); каркасы для установки плат и стойки заимствованы у СМ-3, СМ-4.

СМ1803. 1980 г.

В конце декабря 1979 г. опытный образец СМ1800 успешно выдержал испытания. Отношение к машине со стороны Минприбора было довольно прохладным. Это выразилось хотя бы в том, что разработчики не получили за эту машину никаких премий и поощрений. Но завод для серийного выпуска был утвержден хороший — ВУМ (Киевское ПО “Электронмаш”).

В 1980 г. разработчики СМ1800 вместе с сотрудниками заводского СКБ под руководством Р. И. Заславского перешли на новые конструктивы, только что принятые Минприбором, и подготовили машину к серийному производству. Все модули теперь размещались на одной или двух платах размером 233в220 мм. Разъем — СНП-59. Печатный монтаж — однослойный, двусторонний.

Модули устанавливались в каркасы кубической формы и объединялись пассивной генмонтажной панелью, на которой методом накрутки разведены шины интерфейса И41. Машина получила новый мощный источник питания В-240. Внешние конструктивы — стойки, тумбы оставлены такими же, как у СМ-3, СМ-4. Импортный видеотерминал был заменен на ВТА-2000-15 Винницкого завода “Терминал”.

Разработчики предлагали, чтобы завод выпускал россыпь модулей и конструктивов, подобно тому, как это делалось фирмой Intel в семействе одноплатных модулей iSBC. Покупатель мог бы в этом случае компоновать управляющие вычислительные комплексы в соответствии со своими потребностями. Заводу же было удобнее выпускать комплексы в стандартной конфигурации. Машина выпускалась в следующих конструктивных исполнениях:

• СМ1801 — встраиваемое исполнение, представляющее собой каркас, устанавливаемый в прибор или станок. Номенклатура модулей определяется спецификацией заказчика;
• СМ1802 — приборное исполнение, представляющее собой шасси, на котором размещены два каркаса и источник питания. Номенклатура модулей определяется спецификацией заказчика;
• СМ1803 — микроЭВМ, конструктивно оформленная в стойке или в тумбе, укомплектованная внешними устройствами и программным обеспечением в виде девяти типовых комплексов, различающихся конструктивной компоновкой, составом технических средств.

СМ1803 в стоечном исполнении и Б. Лукьянов

Допускалась возможность заказа специфицированных комплексов с нестандартным составом технических средств.

В конце 1980 г. завод выпустил первые комплексы СМ1803.

Вскоре семейство технических средств СМ1800 пополнилось модулями ввода и вывода аналоговых сигналов, а также аналоговым компаратором уровня. Продолжалась разработка других модулей и устройств. Появилось исполнение СМ1804, предназначенное для работы в промышленных средах и отличающееся пониженными требованиями к условиями эксплуатации. На базе СМ1803 был создан АРМ-2-05 — автоматизированное рабочее место разработчика микропроцессорных систем, в состав которого входили внутрисхемный эмулятор микропроцессоров серий К580 и К589.

Расширялось программное обеспечение. Помимо уже упомянутой СПО СМ1800 в период 1981-1983 гг. в ИНЭУМе были созданы:

• БРС РВ — базовая резидентная система реального времени — гибкая мультипрограммная операционная система, обеспечивающая параллельное слежение и управление внешними событиями в реальном масштабе времени. В БРС РВ входит набор драйверов для обслуживания модулей и устройств, часы астрономического времени в пределах суток и эмулятор терминала для обмена информацией с другой ЭВМ;
• МОС РВ — мультипрограммная операционная система реального времени, реализующая мультипрограммный режим, межзадачный обмен информацией и обработку прерываний. МОС РВ является существенным расширением БРС РВ;
• ОС СФП — операционная система реального времена со специализацией функций процессоров. Специализация функций процессоров в форме распределения задач необходима для повышения производительности мультимикропроцессорных комплексов. ОС СФП является расширением МОС РВ;
• ДОС 1800 — инструментальная система, предназначенная для разработки и отладки программ исполнительных систем на основе МОС РВ и ОС СФП. Прототип ДОС 1800 — ISIS-II (операционная система фирмы Intel для инструментальных микро-ЭВМ Intellec MDS Series-II);
• ОС 1800 — инструментальная система общего назначения, позволяющая создавать, отлаживать и выполнять программы, написанные на языках Ассемблер, Бейсик, Фортран, Мибол, ПЛ/М. Прототипом ОС 1800 была операционная система СР/М;
• тестовое обеспечение, построенное как система, в которой все тесты взаимодействуют с оператором в диалоговом режиме через программу “Монитор тестов”. Тесты разрабатывались для каждого устройства и модуля семейства СМ1800.

СМ 1803

СМ1803 широко рекламировалась, демонстрировалась практически на всех выставках. Организовывались семинары, школы, курсы для пользователей.

Цена машины в зависимости от комплектации составляла 35-140 тыс. руб. Довольно дешево для начала 80-х, приблизительно в пять раз дешевле сопоставимых по функциям мини-ЭВМ. На основе СМ1803 создано множество автоматизированных систем управления технологическими процессами. Машина широко использовалась в системах автоматизации научных исследований. Однажды СМ1803 установили на борт самолета в качестве регистратора данных, снимаемых с датчиков испытываемой аппаратуры. Машина безотказно отлетала 100-часовую программу испытаний, хотя, разумеется, не была рассчитана на такое применение. До появления первых отечественных персоналок и задолго до массового завоза импортных СМ1803 нашли применение и в системах сбора и обработки данных в непроизводственной сфере.

Спрос на машину был огромным. Выпуск быстро наращивался. Производство СМ1803 было организовано в ПО “Элва” (Тбилиси). СМ1803 серийно выпускалась до 1990 г. Всего было выпущено около 12 тыс. комплексов. Кроме того, по документации, которую по договорам ИНЭУМ передал многим организациям, было изготовлено немало управляющих систем, встроенных в приборы, установки, различное оборудование.

Открытая архитектура машины позволяла пользователям легко включать в состав СМ1803 модули и устройства собственной разработки.

СМ1803 в машинном зале ИНЭУМ (ул. Лавочкина, 19, 3 этаж)

В декабре 1978 г. фирма Intel анонсировала 16-разрядный микропроцессор 8086 и обрамляющие его БИС. Отечественная электронная промышленность немедленно начала работы по БИС серии 1810 — аналогу семейства 8086.

В 1983 г. в 13-м отделении ИНЭУМ началось создание 16-разрядных моделей семейства СМ1800 на основе микропроцессора К1810ВМ86. Временные, структурные и системные параметры этого микропроцессора обеспечивали увеличения производительности машины в 8-10 раз по сравнению с 8-разрядными микро-ЭВМ на базе К580ИК80. По замыслу разработчиков, новая машина должна была обладать высоким уровнем совместимости с 8-разрядными моделями семейства СМ1800. Необходимо было обеспечить возможность использования накопленного прикладного программного обеспечения, конструктивную совместимость с широкой номенклатурой модулей и устройств семейства СМ1800.

АРМ на базе СМ1810 в составе: логический анализатор, эмулятор 8051. 1990 г.

Новая модель семейства СМ1800 получила обозначение СМ1810. В ней использовался интерфейс И41, тот же, что и в моделях СМ1801 — СМ1804. Для СМ1810 был разработан МЦП-16 — модуль центрального процессора на базе 16-разрядного микропроцессора К1810ВМ86, новый модуль системного контроля, новый модуль оперативной памяти емкостью 256 Кб, впоследствии — 1 Мб, контроллеры накопителей на гибких магнитных дисках диаметром 5 1/4 дюйма, на жестких сменных дисках и типа “Винчестер”. Для обеспечения совместимости с СМ1803 по прикладному программному обеспечению был разработан модифицированный процессорный модуль МЦП-1 на базе К580ИК80. Продолжалось наращивание номенклатуры модулей и устройств семейства СМ1800, которые могли использоваться как в 8-, так и в 16-разрядных моделях семейства. Разработаны модули сопряжения с сетевыми протоколами Х.25, ИЛПС, устройство ввода аналоговых сигналов низкого уровня. Для СМ1810 были созданы новые, более компактные конструктивы — настольный, стоечный и тумбовый, новые источники питания. Большинство новых модулей СМ1800 представляли собой интеллектуальные устройства, имеющие в своем составе микропроцессор, внутреннее программное обеспечение. Допускалось ограниченное применение импортных БИС, при условии, что в обозримом будущем появятся их отечественные аналоги. Некоторые, наиболее сложные модули, выполнялись на 4-слойных печатных платах. Повысилась плотность размещения электрорадиокомпонентов на плате (до 120 16-контактных DIP-корпусов ИМС на плате размером 220в233,3 мм).

СМ1810. Настольный вариант.

Для наладки опытного образца СМ1810 широко использовались самые современные отладочные средства — логические анализаторы и внутрисхемные эмуляторы микропроцессоров. Был разработан и выпущен малой серией специальный интеллектуальный пульт контроля и управления СМ1810, который позволял организовать как пошаговое исполнение программ, так и трассировку отрезков программ в реальном масштабе времени.

Для работы в промышленных средах было предназначено исполнение СМ1814 в герметизированной пылезащищенной стойке.

Для модели СМ1810 было создано обширное программное обеспечение, в том числе ряд операционных систем:

• ДОС1810 — инструментального типа, аналогичная интеловской ISIS-III;
• БОС1810 — операционная система, работающая в реальном масштабе времени и имеющая развитые инструментальные средства;
• ОС СФП1810 — исполнительская, работающая в реальном масштабе времени, обеспечивающая мультипроцессорный режим работы;
• МДОС — общего назначения, аналогичная MS DOS.

СМ1810. Тумбовое исполнение.

В июне 1985 г. прошли государственные испытания микро-ЭВМ модели СМ1810. В 1986 г. Киевское ПО “Электронмаш” начало массовый выпуск первых восьми типовых комплексов СМ1810 — четыре комплекса во встраиваемом исполнении для создания специфицированных комплексов (СМ1810.10, СМ1810.20, СМ1810.30, СМ1840.40) и четыре комплекса для конечных пользователей, поставляемые с ДОС1810 (СМ1810.11, СМ1810.21, СМ1810.31, См1840.41).

Год спустя в г. Орле на заводе УВМ им. Руднева начался выпуск комплексов СМ1810.50 (во встраиваемом исполнении) и СМ1810.51 (в приборном исполнении) для создания автоматизированных рабочих мест технологов, операторов и комплексов СМ1810.42 — для применения в АСУ ТП. Эти комплексы управлялись операционной системой БОС1810. В их состав входили накопители типа “Винчестер”.

Проблема совместимости с IBM PC всегда была в поле зрения разработчиков СМ1810. До конца 80-х годов лидером в области управляющих микропроцессорных систем была фирма Intel, развивавшая собственную архитектурную линию, в основе которой лежало использование технических средств на базе интерфейса Multibus (семейство одноплатных модулей iSBC, инструментальные отладочные комплексы серии Intellec MDS), инструментального программного обеспечения (ОС ISIS-II, ISIS-III, ISIS-IV) и исполнительских операционных систем семейства iRMX. Единственным недостатком интеловских программных и технических средств была слабая графика. Массовый пользователь успел привыкнуть к комфорту персоналок и не желал ничего другого.

В 1987 г. для СМ1810 разработан новый модуль системного контроля МСК-52, в котором были сосредоточены системные ресурсы, имеющие форматы и адреса, совпадающие с аналогичными ресурсами IBM PC (порты LPT, COM, часы, порт клавиатуры IBM PC) и семейство видеоконтроллеров, в том числе видеографический контроллер СМ1810.7006 — совместимый с контроллером CGA IBM PC . Это позволило перенести MS DOS на СМ1810 в полном объеме.

СМ1810. Стоечное исполнение.

Киевское ПО “Электронмаш” развернуло выпуск комплексов СМ1810.13, совместимых с IBM PC. Орловский завод УВМ им. Руднева освоил выпуск комплексов СМ1810.60, СМ1810.61, СМ1810.62, поставлявшихся с МДОС, БОС1810, ОС СФП1810. На СМ1810 перешло Тбилисское НПО “Элва”.

Стоимость комплексов СМ1810 составляла 16,7-27,9 тыс. руб. ( в ценах 1991 г.).

Всего было выпущено СМ1810 за 1986-1993 гг. в Киеве, Орле и Тбилиси около 18 тыс. шт. Создатели СМ1810 получили премию Совета Министров СССР за 1987 г. Машина нашла широкое применение в различных областях народного хозяйства и успешно эксплуатируется до сих пор.

В 1988 г. ИНЭУМ закончил ОКР по модели СМ1810. Встал вопрос — в каком направлении двигаться дальше? Для всех было очевидно, что необходимо продолжить линию развития семейства СМ1800 на основе новой элементной базы. Но именно здесь и поджидали главные препятствия. В это время фирма Intel освоила микропроцессор 80386, но отечественная электронная промышленность не была готова достаточно быстро выпустить его аналог. Применение импортных БИС в массовой продукции жестко ограничивалось. Оставалось надеяться на то, что родится что-нибудь подходящее под сенью родных осин. Весной 1988 г. появилась информация о процессоре “Кронос”, создаваемом коллективом молодых ученых из Новосибирска. В ходе работ по этому проекту должен был появиться 32-разрядный микропроцессор, по производительности приближающийся к 80386, но с неинтеловской архитектурой и системой команд. Использование “Кроноса” в новых моделях семейства СМ1800 обещало прирост производительности ценой потери программной совместимости. Кроме того, “Кронос” существовал только в моделях, и, несмотря на оптимистические заверения разработчиков, до его воплощения в кремнии было еще довольно далеко. Следовательно, надо было применять импортные элементы. Времена уже менялись, и это становилось возможным.

В конце 1988 г. начались работы по СМ1820 — универсальной высокопроизводительной управляющей микро-ЭВМ с развитыми средствами самодиагностики и широкой номенклатурой устройств внешней памяти, видеографики, коммуникаций, ввода-вывода для применения на верхних уровнях иерархических систем управления. При этом стоимость комплексов СМ1820 не должна превосходить стоимость СМ1810. Интерфейс — И41. Емкость системного блока — 10 мест. Микропроцессор — 80386DX с тактовой частотой 16 мГц. Объем оперативной памяти — до 16 Мб, кэш-памяти — до 64 Кб. Программное обеспечение — операционная система реального времени типа БОС (RMX286) и операционные системы общего назначения — МДОС1820 (типа MS DOS) и ДЕМОС (типа UNIX). В состав СМ1820 предполагалось ввести согласователь интерфейсов И41 и ISA для использования до четырех модулей персональных ЭВМ IBM PC/AT. Для СМ1820 разрабатывались контроллеры локальных сетей общего (Ethernet) и промышленного (ИЛПС и Bitbus) назначения, средства машинной графики — видеоконтроллер с разрешением 640в420 точек, 16 цветов и 1024в800 точек, 256 цветов. Изготовителем СМ1820 должен быть стать Киевский завод ВУМ (ПО “Электронмаш”). Завод предложил компоновать машину в пластмассовом корпусе типа “башня”. В 1990 г. была выпущена небольшая серия машин СМ1820 под названием “Нивка”. По предложению завода был переработан центральный процессорный модуль под микропроцессор 80386SX.

СМ1820. 1990 г.

В 1990-1991 гг. в ИНЭУМ велась разработка перспективной модели управляющей микро-ЭВМ СМ1830. Главным ее отличием от СМ1820 было использование интерфейса И42 на базе интерфейса Multibus-II. Цель разработки — создание высокопроизводительной управляющей микро-ЭВМ, отличающейся повышенной жизнестойкостью, способностью к самотестированию и динамической реконфигурации. Многие идеи и решения, впервые опробованные в Multibus-II, были впоследствии использованы в интерфейсе PCI. К середине 1991 г. был выпущен макетный образец центральной части СМ1830, который успешно прошел лабораторные испытания и показал полную совместимость с импортными модулями и устройствами на Multibus-II.

Известные события 1991 г. изменили ситуацию на рынке вычислительной техники. “Нивка” не нашла серьезного спроса, и ее выпуск был быстро прекращен. Прекратилось финансирование работ по СМ1830.

В 1993 г. Минрадиопром открыл финансирование работ по глубокой модернизации СМ1810. На базе применения новых БИС отечественного и зарубежного производства и применения новых конструктивов, полностью соответствующих требованиям стандарта “Евромеханика”, предполагалось создать конкурентоспособную управляющую микро-ЭВМ, ориентированную прежде всего на встраиваемые применения. Эта работа получила название СМ1820П. Были разработаны новые процессорные модули — на базе 8086 и 80386SX. Опытный образец успешно прошел испытания. Комплект документации был передан на завод-изготовитель в г. Пензу, но и эта версия СМ1820 не дождалась серийного производства. Потребность в средствах автоматизации технологических процессов в нашей стране резко сократилась. Обострилась конкуренция с импортными компьютерами. Такая же печальная судьба постигла многие очень интересные отечественные разработки.

Однако история семейства СМ1800 на этом не закончилась. В 1998 г. в ОАО “ИНЭУМ” началась разработка микро-ЭВМ модели СМ1820М.

Архитектура СМ1820М совместима с архитектурой IBM PC. Машина предназначена для построения многоуровневых иерархических управляющих систем. В состав комплексов СМ1820М входит блок вычислительный, набор периферийных устройств в соответствии с требованиями конкретного применения и конструктив для их размещения. Набор и характеристики периферийных устройств могут меняться, так как они подключаются к вычислительному блоку с помощью стандартных интерфейсов.

Вычислительный блок строится по магистрально-модульному принципу, традиционному для СМ ЭВМ, на базе интерфейса Compact PCI. Поскольку интерфейс Compact PCI является одним из основных элементов архитектуры УВК, следует привести его характеристики. Интерфейс Compact PCI — это высокопроизводительная 32- или 64-разрядная шина. Мультиплексированные адрес и данные.

Разрядность данных — 8, 16, 32, 64.

Производительность шины — 132 Мб/с для 32 разрядных систем и 264 Мб/с для 64-разрядных систем.

Задержка при передаче от задатчика на шине к исполнителю — 60 нс.

Синхронная шина с частотой — до 33 МГц.

Конструктивно Compact PCI — выполнен в двух вариантах.

3U — размер платы 100в160 мм;

6U — размер платы 233,35в160 мм.

Число мест в крейте — 8.

Существует удлинитель PCI — PCI позволяющий увеличить количество плат.

Имеется режим работы, обеспечивающий замену плат в рабочем режиме (без выключения) — HotSwapSystem.

Принцип управления передачи данных — синхронный. Существует возможность мультипроцессорной работы. Режим передачи данных — одиночный, пакетный.

Комплексы верхнего уровня СМ1820МВУ предназначены для приема и обработки информации, поступающей от комплексов нижнего уровня, и обеспечения взаимодействия человека с автоматизированной системой управления, например для построения рабочего места оператора-технолога.

По заказу могут поставляться комплексы с различными характеристиками, в различных конструктивных исполнениях, в том числе — резервированные и многоэкранные.

Комплекс СМ1820МВУ.11

Нерезервированный комплекс.

Процессор Pentium 266 МГц, или K6-2 AMD — 333 МГц.

ОЗУ — 128 Мб, FDD — 1,4 Мб, HDD — 4,1 Гб.

Принтер.

Монитор профессиональный 21“.

Четыре канала RS485.

Стол-тумба для работы сидя.

Средняя наработка на отказ — не менее 20000 ч.

Комплекс СМ1820 МВУ-Р1

Резервированный комплекс.

Три видеомонитора. Переключение мониторов с основного блока вычислительного на резервный автоматическое.

Процессор — Pentium MMX 266 МГц или K6-2 333 МГц.

ОЗУ — 128 Мб, FDD — 1,4 Мб, HDD — 4,1 Гб;

Четыре канала RS485.

Монитор профессиональный 21” — 3 шт.

Переключатель мониторов — 3 шт.

Клавиатура — 1 шт.

Стол-тумба для работы сидя на два монитора и тумба для одного монитора.

Средняя наработка на отказ — не менее 200 000 ч.

Комплекс СМ1820 МВУ-Р2

Резервированный комплекс.

Два блока вычислительных, один из них в горячем резерве. Переключение на резервный блок вычислительный без перерыва в решении задач.

Три видеомонитора. Переключение мониторов с основного блока вычислительного на резервный автоматическое.

Процессор — Pentium MMX 266 МГц, или K6-2 333 МГц.

ОЗУ — 128 Мб, FDD — 1,4 Мб, HDD — 4,1 Гб.

Четыре канала RS485.

Монитор промышленный 21" — 3 шт.

Переключатель мониторов — 3 шт.

Клавиатура IP54 — 1 шт.

Стол-тумба для работы сидя на два монитора и тумба для одного монитора.

Средняя наработка на отказ — не менее 200 000 ч.

Серверные комплексы СМ1820М

Серверные комплексы СМ1820М-С предназначены для приема и обработки информации, поступающей по локальным сетям, и ведения базы.

Сервер СМ1820М-С333в2

Микропроцессор — Pentium MMX, или K6-3 333 МГц.

ОЗУ — 512 Мб, НЖМД — 4,2 Гб; 3,5" НГМД; два канала Fast Ethernet, адаптер UW SCSI, RAID-массив UWSCSI до 60 Гб;

Конструктивное исполнение — блок 19" 8U.

Средняя наработка на отказ — 20 000 ч.

Сервер СМ1820М-С450Р

Резервированный сервер с общим RAID-массивом.

Два блока вычислительных, в каждый из них входят:

• процессор Pentium MMX, или K6-3 450 МГц;
• ОЗУ — 128 Мб, НЖМД — 4,2 Гб, 3,5" НГМД;
• RAID-контроллер, RAID-массив до 60 Гб.

Конструктивное исполнение: два блока 3U и один блок 4U.

Средняя наработка на отказ — 100 000 ч.

Комплексы СМ1820МНУ

Комплексы нижнего уровня СМ1820МНУ предназначены для применения в системах автоматизации технологических процессов с сосредоточенным размещением датчиков и исполнительных механизмов для сбора и первичной обработки информации от объекта, передачи ее в комплексы верхнего уровня и выдачи управляющих воздействий.

СМ1820МНУ представляет собой напольный шкаф, в котором размещены один или, в резервированных комплексах, два блока вычислительных, коммутатор для связи блока вычислительного с модулями УСО, блоки электропитания и до 56 модулей связи с объектом (УСО). В комплексах нижнего уровня предусматривается возможность замены модулей УСО без отключения питания и останова работы комплекса. В шкафу могут быть установлены блоки кроссовые для подключения проводов сечением до 2,5 мм² от датчиков или исполнительных механизмов. В каждом кроссовом блоке устанавливается 40 проходных клемм с пружинным контактом. Могут также быть установлены клеммы с отключающими перемычками, предохранителями или клеммы для подключения четырех проводов (одна такая клемма занимает в блоке клемм 1,5 места). Кроссовые блоки могут располагаться в отдельном кроссовом шкафу. Типы блоков вычислительных и модулей УСО должны выбираться из номенклатуры СМ1820М.

Возможности блоков вычислительных могут расширяться путем установки дополнительных модулей сопряжения с интерфейсами PCI, ISA, PC/104, IP в зависимости от типа вычислительного блока. По спецзаказу в комплексах нижнего уровня могут устанавливаться видеомониторы и клавиатуры. Комплексы нижнего уровня комплектуются по карте заказа, прилагаемой к договору на поставку.

Максимальное количество каналов аналогового ввода в СМ1820 МНУ до 1200, дискретных каналов ввода/вывода — до 2400.

Модули УСО СМ1820М с выходом на интерфейс СМ1820М-ИЗ

В составе комплекса СМ 1820 МНУ могут использоваться модули аналогового ввода/вывода, дискретного ввода/вывода, типа “сухой контакт”, модуль для связи с устройствами, рассчитанными на работу с дуплексным регистром А 491-3М. Номенклатура модулей постоянно расширяется и совершенствуется. Базовое системное программное обеспечение УВК состоит из:

1. базовой системы ввода/вывода BIOS;
2. операционной системы MS DOS, записанной во флэш-памяти.

BIOS УВК обеспечивает возможность установки операционных систем: WINDOWS 95, 98, 2000, NT, QNX V.4.

BIOS УВК поддерживает стандартные функции BIOS для процессоров Pentium, включая следующие функции:

1. plug & play (P&P) поддержка плат;
2. управление энергосбережением (Energy Star);
3. поддержка стандартов FAST-ATA и Enhanced IDE для блочных устройств;
4. изменение конфигурации через SETUP;
5. возможность загрузки через гибкие диски, флэш-память или локальную сеть.

Промышленные контроллеры СМ1820 МПК (в дальнейшем контроллеры) предназначены для работы в условиях промышленного производства с повышенной степенью загрязнения воздуха, вибрациями, отдельными ударами, сильными электромагнитными полями, значительными температурными колебаниями.

Пылевлагозащищенный корпус контроллера со степенью защиты IP-55 (по спец. заказу IP-66), отсутствие вентиляторов, расширенный температурный диапазон — от -10 до 45°С (по спец. заказу от -40 до 70°С), высокие параметры электромагнитной совместимости позволяют успешно эксплуатировать это устройство в перечисленных выше условиях. Габариты корпуса: 600в500 в 220 мм.

Контроллер состоит из монтажного каркаса на четыре, шесть или восемь мест, в который устанавливаются логические модули различного назначения, включая блок питания и кроссовых модулей ввода/вывода — до 6 шт. Контроллеры выпускаются в двух модификациях: а) с кроссовыми модулями и б) бескроссовые.

В бескроссовом варианте входные/выходные цепи подключаются непосредственно на разъемы, установленные на модулях.

Монтажный каркас и все модули выполнены в конструктивах Micro PC.

Контроллеры могут быть построены на модулях ОАО “ИНЭУМ”, разработки российских фирм или фирмы Octagon Systems. Возможны варианты смешанного исполнения.

Перечень модулей, используемых в контроллерах.

Модуль процессора СМ 1820.2210 представляет собой РС-совместимый компьютер, конструктивно выполненный в виде платы формата Micro PC и предназначен для использования в качестве вычислительного ядра промышленных контроллеров. Интерфейс — ISA.

Технические характеристики МП:

Микропроцессор — KU80386EXTC-25(33).

ОЗУ — статическое 1 или 2 Мб.

Flash-диск — 1 или 2 Мб, встроенный Flash-BIOS.

Возможна установка DiskOnChip 8-140 Мб.

Модуль процессора работает под управлением OC PTS DOS 6/65 (MS DOS) и ядра реального времени RTK.

Последовательные каналы:

COM1 — RS-232C

• скорость обмена данными до 115 кбит/с;
• электростатическая защита;

COM2 — RS-232C (нульмодемный)

• скорость обмена данными до 115 кбит/с;
• электростатическая защита;

СОМ3, СОМ4 — RS-422/RS-485

• скорость обмена данными до 920 кбит/с;
• оптоизоляция 500В;
• защита от перенапряжений ?9 В, пиковый ток 40 А (8/20 мкс)

Синхронный канал:

уровни сигналов TTL;

скорость обмена данными до 5 мбит/с

Дискретный ввод/вывод:

• 48 каналов дискретного ввода/вывода (2в82С55А);
• уровни сигналов — 0…+5 В;
• максимальный ток нагрузки — 2,5 мA;
• 24 канала поддерживают частотное преобразование сигналов от оптоизолированных модулей аналогового ввода/вывода серии G5 фирмы Grayhill;
• время преобразования — 625 мкс;
• программная совместимость с модулем 5648 фирмы Octagon Systems;
• Ethernet;
• сетевой интерфейс 10 ВАSE-T;
• контроллер CS8900 фирмы Cristal Semiconductor;

Оптоизолированные входы (сброс, прерывание, таймер):

• напряжение оптоизоляции — 1500 В;

Электропитание:

• напряжение питания — +5?0,25 В;
• максимальный потребляемый ток — 800 мА;

Условия эксплуатации:

• диапазон рабочих температур -10-70°С (-40-85°С);
• относительная влажность воздуха — 5-95% при 25°С без конденсации влаги;
• температура хранения — -55-85°С.

Технические характеристики модулей УСО

В составе УСО имеются следующие типы модулей.

1. Модули ввода дискретных сигналов двух типов на 10 и 32 канала, обеспечивающие ввод сигналов типа “сухой контакт” или потенциальных сигналов в диапазоне 3..52 В.

2. Модули ввода дискретных сигналов трех типов — 20 и 32 канала с транзисторным выходам — 50 В, 300 мА и на 10 каналов с релейным выходом 5 А, 240 В переменного тока или 3 А, 28 В — постоянного тока.

3. Модули ввода аналоговых сигналов 6 типов, на 8 и 16 каналов с групповой гальванической развязкой и один модуль ввода с индивидуальной гальванической развязкой на 24 канала.

Модули ввода аналоговых сигналов обеспечивают:

• ввод сигналов низкого уровня по току и напряжению (0..5 мА, 0..20мА, 4..20 мА, ?5 мА, ?20 мА, 0..10 мВ, ?10 мВ, 0..1,28 В, ?1,28В);
• ввод сигналов среднего уровня (0..100 мВ, ?100 мВ, 0..12,8 В, ?12,8В);
• ввод сигналов с термометров сопротивлений по 2-, 3- и 4-проводной схеме по ГОСТ Р.50353-92 и ГОСТ 6651-94;
• ввод сигналов с термопар по ГОСТ Р.50431-92.

Основная приведенная погрешность на диапазоне низкого уровня — 0,2%, на остальных диапазонах — 0,1%; частота измерений — до 75 Гц по каждому каналу.

4. Модуль ввода число-импульсных сигналов на 32 канала с 16-разрядным счетчиком в каждом канале, с выдачей сигналов прерывания по переполнению счетчиков.

Семейство управляющих микроЭВМ СМ1800 живет и развивается. Ему уже 22 года. Наверное, это самый продолжительный проект в отечественной вычислительной технике. Будем надеяться, что у него еще многое впереди.

Предприятия и разработчики

Институт электронных управляющих машин

Руководители работ: Б. Н. Наумов, Н. Д. Кабанов, Н. Л. Прохоров, А. Н. Шкамарда.

Разработчики: Л. Агронин, А. Азаров, И. Бабанов, Г. Бобков, Н. Божко, Д. Брудный, С. Вяткин, В. Гуськов, В. Глухов, В. Гревцев, А. Еремеев, Ю. Нифонтов, А. Новик, В. Калита, В. Какуев, В. Каневский, В. Кравченко, С. Кайдан, Э. Пройдаков, Л. Сергеев, В. Соболев, А. Соколов, Ю. Страшун, Е. Тимашкова, О. Шатохин, С. Ходонович, Р. Ходонович, П. Чучкалов.

Киевское НПО “Электронмаш”

Руководители работ: Р. И. Заславский, Г. Абрамович, В. Черепанов.

СКБ ВТ Института кибернетики АН ЭССР (Таллин)

Руководитель работ: Р. Рэбане.

Разработчики: А. Пяристэ, В. Васильев, В. Теленин.

Тбилисское НПО “Элва”

Г. Ш. Гудушаури.

Информацию о новейших разработках в семействе ЭВМ СМ1800 можно получить на странице www.sm1820.h1.ru