JUGO
Jan G. Oblonsky, uno de los primeros estudiantes de Svoboda y el desarrollador de EPOS-1, lo recuerda de esta manera (Eloge: Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2. No. 4, octubre 1980):
La idea original fue presentada por Svoboda en su curso de desarrollo de computadoras en 1950, cuando, al explicar la teoría de la construcción de multiplicadores, notó que en el mundo analógico no hay diferencia estructural entre un sumador y un multiplicador (la única diferencia está en aplicar las escalas apropiadas en la entrada y salida), mientras que sus implementaciones digitales son estructuras completamente diferentes. Invitó a sus estudiantes a que intentaran encontrar un circuito digital que realizara la multiplicación y la suma con una facilidad comparable. Algún tiempo después, uno de los estudiantes, Miroslav Valach, se acercó a Svoboda con la idea de codificar, que se conoció como el sistema de clases residual.
Para comprender su funcionamiento, debe recordar qué es la división de números naturales. Obviamente, usando números naturales, no podemos representar fracciones, pero podemos realizar divisiones con resto. Es fácil ver que al dividir diferentes números por el mismo m dado, se puede obtener el mismo resto, en cuyo caso dicen que los números originales son comparables módulo m. Obviamente, puede haber exactamente 10 residuos, de cero a nueve. Los matemáticos notaron rápidamente que es posible crear un sistema numérico donde, en lugar de los números tradicionales, son los restos de la división los que aparecerán, ya que se pueden sumar, restar y multiplicar de la misma manera. Como resultado, cualquier número puede representarse mediante un conjunto de no números en el sentido habitual de la palabra, sino un conjunto de tales residuos.
¿Por qué tales perversiones, realmente facilitan algo? De hecho, ¿cómo será a la hora de realizar operaciones matemáticas? Al final resultó que, es mucho más fácil para la máquina realizar operaciones no con números, sino con sobras, y he aquí por qué. En el sistema de clases residuales, cada número, de varios dígitos y muy largo en el sistema posicional habitual, se representa como una tupla de números de un dígito, que son los restos de dividir el número original por la base del RNS (un tupla de números coprimos).
¿Cómo se acelerará el trabajo durante tal transición? En un sistema posicional convencional, las operaciones aritméticas se realizan secuencialmente bit a bit. En este caso, las transferencias se forman al siguiente bit más significativo, lo que requiere mecanismos de hardware complejos para su procesamiento, funcionan, por regla general, lenta y secuencialmente (existen varios métodos de aceleración, multiplicadores de matriz, etc., pero esto, en en cualquier caso, es un circuito no trivial y engorroso).
El RNS ahora tiene la capacidad de paralelizar este proceso: todas las operaciones en los residuales para cada base se realizan por separado, independientemente y en un ciclo de reloj. Obviamente, esto acelera todos los cálculos muchas veces, además, los restos son de un bit por definición y, como resultado, calculan los resultados de su suma, multiplicación, etc. no es necesario, basta con flashearlos en la memoria de la tabla de operaciones y leer desde allí. Como resultado, las operaciones con números en RNS son cientos de veces más rápidas que el enfoque tradicional. ¿Por qué este sistema no se implementó de inmediato y en todas partes? Como de costumbre, solo ocurre sin problemas en teoría: los cálculos reales pueden resultar tan molestos como el desbordamiento (cuando el número final es demasiado grande para ingresarlo en un registro), el redondeo en RNS tampoco es trivial, así como la comparación de números (estrictamente hablando, RNS no es el sistema posicional y los términos "más o menos" no tienen ningún significado allí). Valakh y Svoboda se centraron en la solución de estos problemas, porque las ventajas que prometía el SOC ya eran muy grandes.
Para dominar los principios de funcionamiento de las máquinas SOC, considere un ejemplo (aquellos que no estén interesados en las matemáticas pueden omitirlo):
La traducción inversa, es decir, la restauración del valor posicional del número a partir de los residuos, es más problemática. El problema es que en realidad necesitamos resolver un sistema de n comparaciones, lo que conduce a cálculos largos. La principal tarea de muchos estudios en el campo del RNS es optimizar este proceso, porque subyace a una gran cantidad de algoritmos, en los que, de una forma u otra, es necesario el conocimiento sobre la posición de los números en la recta numérica. En teoría de números, el método para resolver el sistema de comparaciones indicado se conoce desde hace mucho tiempo y consiste en una consecuencia del teorema del resto chino ya mencionado. La fórmula de transición es bastante engorrosa, y no la daremos aquí, solo notamos que en la mayoría de los casos se intenta evitar esta traducción, optimizando los algoritmos de tal manera que permanezcan dentro del RNS hasta el final.
Una ventaja adicional de este sistema es que de forma tabular y también en un ciclo en el RNS, puede realizar no solo operaciones sobre números, sino también sobre funciones arbitrariamente complejas representadas en forma de polinomio (si, por supuesto, el el resultado no va más allá del rango de representación). Finalmente, SOC tiene otra ventaja importante. Podemos introducir terrenos adicionales y así obtener la redundancia necesaria para el control de errores, de forma natural y sencilla, sin saturar el sistema con triple redundancia.
Además, el RNS permite que el control se realice ya en el propio proceso de cálculo, y no solo cuando el resultado se escribe en la memoria (como hacen los códigos de corrección de errores en el sistema numérico convencional). En general, esta es generalmente la única forma de controlar ALU en el curso del trabajo, y no el resultado final en RAM. En la década de 1960, un procesador ocupaba un gabinete o varios, contenía muchos miles de elementos individuales, contactos soldados y desmontables, así como kilómetros de conductores, una fuente garantizada de diversas interferencias, fallas y fallas, y no controladas. La transición al SOC hizo posible aumentar cientos de veces la estabilidad del sistema ante fallas.
Como resultado, la máquina SOK tenía ventajas colosales.
- La tolerancia a fallas más alta posible "lista para usar" con control automático integrado de la corrección de cada operación en cada etapa, desde la lectura de números hasta la aritmética y la escritura en RAM. Creo que es innecesario explicar que para los sistemas de defensa antimisiles esta es quizás la cualidad más importante.
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El máximo posible paralelismo teórico de operaciones (en principio, absolutamente todas las operaciones aritméticas dentro del RNS podrían realizarse en un ciclo, sin prestar atención a la profundidad de bits de los números originales) y la velocidad de los cálculos inalcanzable por cualquier otro método.. Una vez más, no es necesario explicar por qué se suponía que las computadoras de defensa antimisiles eran lo más eficientes posible.
Por lo tanto, las máquinas SOK simplemente suplicaron por su uso como computadora de defensa antimisiles, no podía haber nada mejor que ellas para este propósito en esos años, pero tales máquinas aún tenían que construirse en la práctica y todas las dificultades técnicas tenían que sortearse. Los checos se las arreglaron de manera brillante.
El resultado de cinco años de investigación fue el artículo de Wallach "Origen del código y sistema numérico de las clases restantes", publicado en 1955 en la colección "Stroje Na Zpracovani Informaci", vol. 3, Nakl. CSAV, en Praga. Todo estaba listo para el desarrollo de la computadora. Además de Wallach, Svoboda atrajo a varios estudiantes más talentosos y estudiantes graduados al proceso, y comenzó el trabajo. De 1958 a 1961, aproximadamente el 65% de los componentes de la máquina, denominada EPOS I (del checo elektronkovy počitač středni - computadora mediana), estaban listos. Se suponía que la computadora se produciría en las instalaciones de la planta ARITMA, pero, como en el caso de SAPO, la introducción de EPOS I no estuvo exenta de dificultades, especialmente en el campo de la producción del elemento base.
Falta de ferritas para la unidad de memoria, mala calidad de los diodos, falta de equipo de medición: estas son solo una lista incompleta de las dificultades que Svoboda y sus estudiantes tuvieron que enfrentar. La búsqueda máxima era conseguir algo tan elemental como una cinta magnética, la historia de su adquisición también se basa en una pequeña novela industrial. En primer lugar, en Checoslovaquia, estaba ausente como clase, simplemente no se producía, ya que no tenían ningún equipo para esto. En segundo lugar, en los países del CAME la situación era similar: en ese momento solo la URSS estaba grabando de alguna manera la cinta. No solo era de una calidad aterradora (en general, el problema con los periféricos y especialmente con la maldita cinta de la computadora a los casetes compactos obsesionó a los soviéticos hasta el final, cualquiera que tuviera la suerte de trabajar con cinta soviética tiene una enorme varias historias sobre cómo se rasgó, vertió, etc.), por lo que los comunistas checos por alguna razón no esperaron la ayuda de sus colegas soviéticos y nadie les dio una cinta.
Como resultado, el Ministro de Ingeniería General Karel Poláček asignó un subsidio de 1,7 millones de coronas para la extracción de cinta en Occidente, sin embargo, debido a obstáculos burocráticos, resultó que la moneda extranjera por esta cantidad no se pudo liberar dentro del límite. del Ministerio de Ingeniería General para tecnología de importación. Mientras lidiamos con este problema, no cumplimos con el plazo de pedido de 1962 y tuvimos que esperar hasta 1963. Finalmente, solo durante la Feria Internacional de Brno en 1964, como resultado de las negociaciones entre la Comisión Estatal para el Desarrollo y la Coordinación de la Ciencia y la Tecnología y la Comisión Estatal de Gestión y Organización, fue posible lograr la importación de la memoria de cinta en conjunto. con la computadora ZUSE 23 (se negaron a vender la cinta de Checoslovaquia por separado debido al embargo, tuve que comprar una computadora completa al suizo neutral y quitarle las unidades magnéticas).
EPOS 1
EPOS I era una computadora de tubo de unidifusión modular. A pesar de que técnicamente pertenecía a la primera generación de máquinas, algunas de las ideas y tecnologías utilizadas en él eran muy avanzadas y se implementaron masivamente solo unos años después en las máquinas de segunda generación. EPOS I constaba de 15.000 transistores de germanio, 56.000 diodos de germanio y 7.800 tubos de vacío, dependiendo de la configuración, tenía una velocidad de 5-20 kIPS, lo que no estaba mal en ese momento. El coche estaba equipado con teclados checos y eslovacos. Lenguaje de programación - autocode EPOS I y ALGOL 60.
Los registros de la máquina se recopilaron en las líneas de retardo magnetoestrictivas de níquel-acero más avanzadas de esos años. Era mucho más frío que los tubos de mercurio Strela y se usó en muchos diseños occidentales hasta finales de la década de 1960, dado que dicha memoria era barata y relativamente rápida, fue utilizada por LEO I, varias máquinas Ferranti, IBM 2848 Display Control y muchos otros terminales de video tempranos. (un cable normalmente almacena 4 cadenas de caracteres = 960 bits). También se utilizó con éxito en las primeras calculadoras electrónicas de escritorio, incluidas las Friden EC-130 (1964) y EC-132, la calculadora programable Olivetti Programma 101 (1965) y las calculadoras programables Litton Monroe Epic 2000 y 3000 (1967).
Imagen En general, Checoslovaquia a este respecto era un lugar asombroso, algo entre la URSS y la Europa occidental en toda regla. Por un lado, a mediados de la década de 1950 hubo problemas incluso con las lámparas (recuerde que también estaban en la URSS, aunque no en un grado tan descuidado), y Svoboda construyó las primeras máquinas con la tecnología monstruosamente obsoleta de la década de 1930: relés, por otro lado, a principios de la década de 1960, las líneas de retardo de níquel bastante modernas estuvieron disponibles para los ingenieros checos, que comenzaron a usarse en desarrollos domésticos 5-10 años después (en el momento de su obsolescencia en Occidente, por ejemplo, los domésticos Iskra-11 ", 1970, y" Electronics-155 ", 1973, y este último fue considerado tan avanzado que ya recibió una medalla de plata en la Exposición de Logros Económicos).
EPOS I, como puede adivinar, era decimal y tenía periféricos ricos, además, Svoboda proporcionó varias soluciones de hardware únicas en la computadora que estaban muy por delante de su tiempo. Las operaciones de E / S en una computadora son siempre mucho más lentas que trabajar con RAM y ALU, se decidió usar el tiempo de inactividad del procesador, mientras que el programa que estaba ejecutando accedía a unidades externas lentas, para lanzar otro programa independiente - en total, ¡de esta manera fue posible ejecutar hasta 5 programas en paralelo! Fue la primera implementación del mundo de multiprogramación usando interrupciones de hardware. Además, se introdujeron el tiempo compartido externo (lanzamiento paralelo de programas que trabajan con varios módulos de máquina independientes) e interno (canalización para la operación de la división, el más laborioso), lo que permitió aumentar la productividad muchas veces.
Esta innovadora solución se considera legítimamente la obra maestra arquitectónica de Freedom y se aplicó masivamente en las computadoras industriales en Occidente solo unos años después. El control por computadora de multiprogramación EPOS I se desarrolló cuando la idea misma del tiempo compartido aún estaba en su infancia, incluso en la literatura eléctrica profesional de la segunda mitad de la década de 1970, todavía se lo conoce como muy avanzado.
La computadora estaba equipada con un conveniente panel de información, en el cual era posible monitorear el progreso de los procesos en tiempo real. El diseño asumió inicialmente que la confiabilidad de los componentes principales no era la ideal, por lo que EPOS I podía corregir errores individuales sin interrumpir el cálculo actual. Otra característica importante fue la capacidad de intercambiar componentes en caliente, así como conectar varios dispositivos de E / S y aumentar la cantidad de dispositivos de almacenamiento de tambor o magnéticos. Por su estructura modular, EPOS I tiene un amplio abanico de aplicaciones: desde el procesamiento masivo de datos y la automatización de trabajos administrativos hasta cálculos científicos, técnicos o económicos. Además, era elegante y bastante guapo, los checos, a diferencia de la URSS, pensaban no solo en el rendimiento, sino también en el diseño y la comodidad de sus autos.
A pesar de las solicitudes urgentes del gobierno y los subsidios financieros de emergencia, el Ministerio de Construcción General de Maquinaria no pudo proporcionar la capacidad de producción necesaria en la planta de VHJ ZJŠ Brno, donde se suponía que se produciría la EPOS I. Inicialmente, se asumió que las máquinas de esta serie cubriría las necesidades de la economía nacional hasta aproximadamente 1970. Al final, todo resultó mucho más triste, los problemas con los componentes no desaparecieron, además, la poderosa preocupación de TESLA intervino en el juego, que era terriblemente poco rentable para producir autos checos.
En la primavera de 1965, en presencia de especialistas soviéticos, se llevaron a cabo pruebas estatales exitosas de EPOS I, en las que su estructura lógica, cuya calidad correspondía al nivel mundial, fue especialmente apreciada. Desafortunadamente, la computadora se ha convertido en objeto de críticas infundadas de algunos "expertos" en informática que intentaron impulsar la decisión de importar computadoras, por ejemplo, escribió el presidente de la Comisión de Automatización de Eslovaquia, Jaroslav Michalica (Dovážet, nebo vyrábět samočinné počítače? In: Rudé právo, 13.ubna 1966, art. 3.):
A excepción de los prototipos, no se produjo ni una sola computadora en Checoslovaquia. Desde el punto de vista del desarrollo mundial, el nivel técnico de nuestros ordenadores es muy bajo. Por ejemplo, el consumo de energía de EPOS I es muy alto y asciende a 160-230 kW. Otra desventaja es que solo tiene software en código máquina y no está equipado con el número requerido de programas. La construcción de una computadora para instalación en interiores requiere una gran inversión en construcción. Además, no hemos asegurado completamente la importación desde el extranjero de cinta magnética, sin la cual EPOS I es completamente inútil.
Fue una crítica ofensiva e infundada, ya que ninguna de las deficiencias indicadas se relacionó directamente con EPOS: su consumo de energía dependía únicamente de la base del elemento utilizada y para una máquina de lámpara era bastante adecuada, los problemas con la cinta eran generalmente más políticos que técnicos, y la instalación de cualquier mainframe en la habitación y ahora está asociada con su preparación minuciosa y es bastante difícil. El software no tuvo la oportunidad de aparecer de la nada: necesitaba autos de producción. El ingeniero Vratislav Gregor se opuso a esto:
El prototipo EPOS I funcionó a la perfección durante 4 años en condiciones desadaptadas en tres turnos sin aire acondicionado. Este primer prototipo de nuestra máquina resuelve tareas que son difíciles de resolver en otros ordenadores en Checoslovaquia … por ejemplo, el seguimiento de la delincuencia juvenil, el análisis de datos fonéticos, además de tareas más pequeñas en el campo de los cálculos científicos y económicos que tienen una importante aplicación práctica.. En términos de herramientas de programación, EPOS I está equipado con ALGOL … Para el tercer EPOS I, se han desarrollado alrededor de 500 programas de E / S, pruebas, etc. Ningún otro usuario de una computadora importada ha tenido programas disponibles para nosotros de manera tan oportuna y en tal cantidad.
Desafortunadamente, cuando se completó el desarrollo y aceptación de EPOS I, estaba realmente muy desactualizado y VÚMS, sin perder tiempo, en paralelo comenzó a construir su versión totalmente transistorizada.
EPOS 2
EPOS 2 ha estado en desarrollo desde 1960 y representó el pináculo de las computadoras de segunda generación del mundo. El diseño modular permitió a los usuarios adaptar la computadora, como la primera versión, al tipo específico de tareas a resolver. La velocidad operativa promedio fue de 38,6 kIPS. A modo de comparación: el potente mainframe bancario Burroughs B5500 - 60 kIPS, 1964; CDC 1604A, la legendaria máquina Seymour Cray, que también se usó en Dubna en proyectos nucleares soviéticos, tenía una potencia de 81 kIPS, incluso el promedio en su línea de IBM 360/40, una serie de la cual fue luego clonada en la URSS. desarrollado en 1965, en problemas científicos dio sólo 40 kIPS! Para los estándares de principios de la década de 1960, el EPOS 2 era un automóvil de primera categoría a la par con los mejores modelos occidentales.
La distribución del tiempo en EPOS 2 todavía no estaba controlada por software, como en muchas computadoras extranjeras, sino por hardware. Como siempre, hubo un tapón con la maldita cinta, pero acordaron importarla de Francia, y más tarde TESLA Pardubice dominó su producción. Para la computadora, se desarrolló su propio sistema operativo, ZOS, y se actualizó en la ROM. El código ZOS era el idioma de destino para FORTRAN, COBOL y RPG. Las pruebas del prototipo EPOS 2 en 1962 tuvieron éxito, pero a finales de año la computadora no estaba terminada por las mismas razones que la EPOS 1. Como resultado, la producción se pospuso hasta 1967. Desde 1968, ZPA Čakovice produce EPOS 2 en serie con la designación ZPA 600, y desde 1971, en una versión mejorada de la ZPA 601. La producción en serie de ambos ordenadores finalizó en 1973. El ZPA 601 era parcialmente compatible con el software de la línea de máquinas soviéticas MINSK 22. Se fabricaron un total de 38 modelos ZPA, que eran uno de los sistemas más fiables del mundo. Se utilizaron hasta 1978. También en 1969, se fabricó un prototipo de la pequeña computadora ZPA 200, pero no entró en producción.
Volviendo a TESLA, cabe señalar que su liderazgo realmente saboteó el proyecto EPOS con todas sus fuerzas y por una sencilla razón. En 1966, presionaron al Comité Central de Checoslovaquia asignaciones por un monto de 1, 1 mil millones de coronas para la compra de mainframes franco-estadounidenses Bull-GE y no necesitaban una computadora doméstica simple, conveniente y barata en absoluto. La presión a través del Comité Central llevó a que no solo se lanzara una campaña para desacreditar la obra de Svoboda y su instituto (ya habéis visto una cita de este tipo, y no se publicó en ninguna parte, sino en el principal órgano de prensa de el Partido Comunista de Checoslovaquia Rudé právo), pero también al final se ordenó al Ministerio de Construcción General de Maquinaria que limitara la producción de dos EPOS I, en total, junto con el prototipo, finalmente se fabricaron 3 piezas.
EPOS 2 también tuvo éxito, la empresa TESLA hizo todo lo posible para demostrar que esta máquina era inútil, y a través de la dirección de DG ZPA (Fábricas de Instrumentación y Automatización, a la que pertenecía VÚMS) impulsó la idea de una competencia abierta entre las Liberty y el más nuevo mainframe TESLA 200. El fabricante francés de computadoras BULL fue En 1964, junto con el fabricante italiano Olivetti, los estadounidenses compraron General Electric, iniciaron el desarrollo de un nuevo mainframe BULL Gamma 140. Sin embargo, su lanzamiento para los estadounidenses El mercado fue cancelado, ya que los Yankees decidieron que competiría internamente con su propia General Electric GE 400. Como resultado, el proyecto quedó en el aire, pero luego aparecieron con éxito representantes de TESLA y por 7 millones de dólares compraron un prototipo y los derechos a su producción (como resultado, TESLA no solo produjo alrededor de 100 computadoras de este tipo, sino que también logró vender varias en la URSS). Fue este automóvil de tercera generación llamado TESLA 200 el que iba a vencer al desafortunado EPOS.
Único y olvidado: el nacimiento del sistema de defensa antimisiles soviético. Proyecto EPOS TESLA tenía una computadora depurada en serie completamente terminada con un conjunto completo de pruebas y software, VÚMS solo tenía un prototipo con un conjunto incompleto de periféricos, un sistema operativo sin terminar y unidades con una frecuencia de bus 4 veces menor que las instaladas en el mainframe francés. Después de una ejecución preliminar, los resultados de EPOS fueron, como se esperaba, decepcionantes, pero el ingenioso programador Jan Sokol modificó significativamente el algoritmo de clasificación regular, los empleados, trabajando las 24 horas, recordaron el hardware y obtuvieron un par de unidades rápidas. similar a TESLA, y como resultado, EPOS 2 ganó un mainframe francés mucho más poderoso.
Imagen Durante la evaluación de los resultados de la primera ronda, Sokol, durante una discusión con la ZPA, habló sobre las condiciones desfavorables de la competencia, coincidió con la dirigencia. Sin embargo, su denuncia fue rechazada con las palabras "después de la pelea, todo soldado es un general". Desafortunadamente, la victoria de EPOS no afectó mucho su destino, en gran parte debido a la desafortunada época: era 1968, los tanques soviéticos atravesaban Praga, reprimiendo la primavera de Praga, y VÚMS, siempre famoso por su liberalismo extremo (del cual, además,, recientemente huyó con Svoboda (la mitad de los mejores ingenieros a Occidente) no era, por decirlo suavemente, en alta estima por las autoridades.
Pero luego comienza la parte más interesante de nuestra historia: cómo los desarrollos checos formaron la base de los primeros vehículos de defensa antimisiles soviéticos y qué fin tan ignominioso les aguardaba al final, pero hablaremos de esto la próxima vez.
