Еще не поздно (текущий уровень технологий)

Здесь перечисляются технологии, до которых удалось "развиться" альтернативному СССР в фантастическом произведении "Еще не поздно" [1], [2] и [3]. Автор - Дмитриев Павел. Выложено на самиздате и продолжает писаться. Так что, по мере написания продолжений, данное сообщение будет обновляться.

Этот документ пишется, в первую очередь, для самого себя, чтобы не запутаться что там и как. Но комментариям, исправлениям и замечаниям буду только рад.

Список "технологий":

микросхемы
кодировка
интерфейсы подключения
компьютерные шкафы
компьютер
монитор
клавиатура

Микросхемы

На производстве используется "чистые" помещения: мраморная облицовка плиткой, стыки промазаны жидким стеклом, герметичные светильники, фальшпол из нержавейки, очищенный воздух с заданной влажностью и температурой подается через потолочные раструбы, откачивается со стороны пола и т.п. (оборудовние по очистке занимает в 10 раз больше места чем сами "чистые" помещения).

Для микросхем используется однослойная технология размером в 10 мкм. Выход годных чипов - несколько процентов.

На данный момент на одном чипе получается до 500-1000 элементов (не транзисторов). По словам ГГ, предел на нынешнем технологическом уровне, причем достижимый с большим трудом и не скоро - 10000 элементов.

Созданы образцы микросхем логики (десятки и сотни элементов в одной микросхеме): аналог 166/174 серии TTL в реальной истории.

На одну микросхему памяти может поместиться несколько десятков "слов". В будущем, возможно, несколько сотен. Размер слова не уточняется, но скорее всего оно равно байту, так как в этот момент обсуждался именно 8-ми битный компьютер.

Освоены микросхемы ПЗУ на 512 байт (без возможности перепрошивки).

В "Пульсаре" срочно, в авральном круглосуточном режиме провели реконструкцию нескольких производственных залов. Ободрали все до кирпичей, затем облицевали все по любимой строителями формуле 2П4С (пол, потолок и четыре стены) полированными плитками мрамора чуть ли не метрового размера. Так они стремились минимизировать количество швов. Стыки вообще подгоняли вручную, а потом выкладывали с промазкой краев жидким стеклом. Все углы дополнительно заклеили полукруглыми "плинтусами" все из того же мрамора.

\\\Для нормы в 10 мкм использование мрамора и силикатной промазки избыточно, хватит и масляной краски. И остальное там несколько проще. Но ГГ видел только ролики Intel 21-го века.\\\

\\\Жидкое стекло -- промышленный "собрат" обычного канцелярского клея.\\\

Говорят, после окончания работ Александр Иванович лично приехал на объект и провел госприемку перочинным ножом и белоснежным платком, как когда-то делали капитаны на флоте. После этого подрядчик переложил чуть не половину плит под далеко не шуточной угрозой расставания с партбилетом.

Окна заложили полностью, взамен установили герметичные светильники все с той же силикатной промазкой вместо резиновых прокладок. На пол постелили фальшпол из сваренных в мелкую решеточку полос нержавейки полуторасантиметровой ширины. Подачу очищенного воздуха с заданной влажностью и температурой в чистую зону организовали через широкие потолочные раструбы. Откачка шла со стороны пола, так что получался более-менее равномерный поток воздуха сверху вниз.

Отдельно шла подготовка технологических жидкостей. Даже вода требовалась не просто дистиллированная, а вообще деионизированная, с чистотой "пять девяток", или 99,999%. Химикам, которые занимались всем этим хозяйством, пришлось выделить кучу квартир и отдельное общежитие.

\\\Примерная стоимость производства подобного уровня в США (только серийного) -- 12 миллионов долларов 65-го года. Производительность 1000 пластин/20000 ИС в неделю. Средняя цена одной ИС - $12.\\\

В итоге сервисное оборудование заняло в раз в десять больше места, чем сами чистые помещения. Одними только фильтрами тонкой очистки забили половину этажа. Выставили целые ряды коробок из нержавейки, заполненных тонкими гофрированными листами какого-то полупрозрачного желтоватого пластика, с прокладкой из белого волокнистого материала. Обслуживало это хозяйство целая банда техников, минимум десяток человек следили за своими приборами и вертели крутилочки самых разных калибров.

Автоматика была, но самая примитивная, на простой логике, реле, клапанах, и прочих "сухих контактах". Жалко, что пришлось оставить на будущее идею централизованного управления процессом при помощи компьютера, получилось бы дешевле и точнее. Существующие ЭВМ вполне могли справиться с регулированием по своим параметрам, но... Полностью отсутствовала нужная периферия, а так же опыт ее изготовления и использования.

Озаботились специальной одеждой. Тут сильно помог мой опыт, вернее, манекены на стенде Intel с выставки 2010 года. Специальной "малопылящей" ткани, как оказалось, в СССР не существовало. Обходились стандартными белыми халатами в сочетании с обычной одеждой и обувью. После серии экспериментов остановились на обычном капроне. Естественно, не том, что шел на женские чулки, а вполне классической ткани, чем-то напоминающей тонкую плащевку. И тут не обошлось без доработки, срочно заказали на фабрику материал с вплетением тоненькой медной проволочки через каждые полсантиметра, причем все с выводом на бахилы, постоянно соприкасавшиеся с качественно заземленным фальшполом.

Пошитые костюмы с плотными капюшонами смотрелись фантастически. В сочетании с высокими бахилами на завязках, пристегнутыми к манжетам перчатками, респиратором, и стеклом полумаски они здорово напоминали скафандры. Но это не все, под них в обязательном порядке требовалось надевать специальное толстое белье из материала, напоминающего вискозу, но при этом не скатывающегося. Да еще все это менять при каждом входе в гермозону.

Такие меры потащили за собой длинный хвост сервисных зон, отделов и служб. К примеру, пришлось построить нехилую минипрачечную со своей "чистой зоной" для выгрузки одежды. Для переноски последней -- разработать и изготовить специальные герметичные коробки. Но это еще не все, для стирки понадобилась специально подготовленная вода и особые чистящие смеси! Значит ставить мощные центробежные фильтры высокой производительности и систему ультрафиолетового обеззараживания.

Тьфу! Вот сижу как некурящий дурак в курилке, и радуюсь двум квадратикам кремния на бумажке посередь стола. Один на 250 элементов (не транзисторов, а всего, включая тривиальные сопротивления), второй на 450. Технология неслыханно передовая, 10 мкм! В целых четыре раза тоньше человеческого волоса. И это совершенно, ну ни капли не смешно.

Кстати, справиться с микросхемой часов целиком в "Пульсаре" все же не смогли. Под дамокловым мечом съезда партии, они самочинно, никого не спрашивая, разделили исходный чип на два логических, выделив усилитель кварцевого генератора и делитель частоты "на 512" в отдельную интегральную схему. С парой чипов итоговый выход годных комплектов был существенно больше. Вероятно, это было чрезвычайно правильное решение, которым они спасли как свою, так и мою задницы.

\\\В реальности подобная разработка пары К2ДЧ002 и К2СД004Б была проведена на "Пульсаре" в 1973 году. Однако, для США это как раз приблизительно уровень 1966-1967 года.\\\

Пульсаровцы вообще молодцы, ведь почти все приходится делать вручную. Топология схем разводится на обычной миллиметровке. Потом проверяется парой независимых СНСов в поисках ошибок. Потом еще раз... и еще... и еще. Затем дорожки в сильно увеличенном масштабе вырезаются на огромных кусках рубелита. Это специальный стабильный лавсан, покрытый красной пленкой, которую надо удалить в "ненужных" местах. Прямо как на скульпторах Микеланджело. И опять все проверять, не содрался ли где лишний кусочек пластика.

Топологию с чипа получили в готовом виде, для этого ничего не требовалось кроме хорошего микроскопа. Нам дико повезло, что он был однослойным, что совсем не характерно даже для изделий 90-х годов. Кроме значительного выигрыша во времени, это позволило обойти часть совершенно неочевидных для 65-го года технологических капканов. С остальными задачами все было не так радужно.

Для начала, технология в образце использовалась на 6 мкм. И это мне еще жутко повезло, позже я понял, что встретить чип "хуже 1 мкм" в 2010 году почти невозможно. Оборудование "Пульсара" позволяло только 10 мкм, но тут, по крайней мере, все казалось вполне "земным", не было особых вопросов по происхождению часов.

Он еще спрашивает. Я точно знаю, что для "Пульсара" десять тысяч элементов на чипе - предел. Причем достижимый лишь в будущем, с большим трудом, можно сказать, в отчаянном прыжке. До семидесяти тысяч там дотянутся в лучшем случае лет через десять, потому что для этого придется с процесса 10 мкм переходить на 3 мкм.

- Думаю, это узкое место мы сможем ликвидировать. - небрежно отмахнулся я.

- What?! - Старос неожиданно испугал меня возмущенным криком.

- Микросхемы, Филипп Георгиевич. - поспешил я с ответом. - Можно собрать ячейки памяти почти так же как логику. Там есть сложности, но надеюсь, что на "Пульсаре" их преодолеют уже в этом году.

- И сколько слов можно будет разместить в подобной интегральной схеме?

- Милли... Для начала десятки, но надеюсь, что дело быстро дойдет до сотен.

Вываленные из портфеля образцы уже освоенных на "Пульсаре" микросхем логики мгновенно сломали барьер отчужденности, "старосята" им радовались натурально как дети новогодним игрушкам. Симпатичные DIPовские пластиковые корпуса "затрогали" чуть не до дыр, без особых тормозов ругая матом пресловутую секретность, из-за которой о новых разработках приходится узнавать от "Голоса америки". Всего-то десятки и сотни элементов в каждой микросхеме казались им не иначе как Великой Октябрьской Революцией в деле разработки ЭВМ.

\\\Вместо легендарной в реальной истории 155 серии TTL логики (и 133 военной) в АИ производство первой пошла "166", продвинутый аналог реальной 164/176 серии CMOS логики - или же, с другой стороны, адаптация идей семейства 74HC/HCT/AHCT, с тактовой частотой до 4 (а в ближайшей перспективе - до 10) МГц\\\

... Но вот у меня вопросов только прибавилось. Закон Мура никто не отменял. Хотя я уже успел убедиться в его расплывчатости и неточности, порядок величин непременно должен сохраняться. Если в 1966 мы "вытянули" кристалл примерно на тысячу элементов, то на 1970 год, или реалистический момент запуска БЭСМ-6 в серию, можно смело рассчитывать тысяч на десять-пятнадцать. Это уже не шутки, а уровень Intel 8086! И точка запуска в производство вполне годных персональных компьютеров.

\\\Шестнадцатибитный Intel 8086 был выпущен 8 июня 1978 года.\\\

Ребята из "Пульсара" что-то постоянно дотачивают в технологии, выход годных постоянно растет. Запустили в производство целую серию логики, чуть не десяток микросхем разного типа. На очереди память, я непоколебимо верю в первый килоБит на кремнии к новому 1967 году. А если повезет - так и все четыре. Более того, есть надежды на освоение 6 мкм техпроцесса. И вообще, Маслов не видит особых теоретических проблем до 1 мкм.

Кодировка

Используется однобайтная кодировка. Первая половина знаков берется из набора ASCII, вторая половина берется из набора ГОСТ 19768-87 (основная кодировка).

Вариант ASCII взят существующий на тот момент (т.е. 7-ми битный). В "русской" части кодировки есть символы псевдографики. Буква "Ё" вынесена отдельно, в конец блока русских букв.

NUL

SOH

STX

ETX

EOT

ENQ

ACK

BEL

DLE

DC1

DC2

DC3

DC4

NAK

SYN

ETB

CAN

SUB

ESC

(

)

;

[

]

{

}

DEL

╧

╨

╤

╡

╢

╖

╕

╥

╙

╘

╒

╜

╛

╞

╟

╓

╔

╗

╝

╚

═

║

╦

╣

╩

╠

╬

░

▒

▓

╫

╪

┌

┐

┘

└

─

│

┬

┤

┴

├

┼

█

▄

▌

▐

▀

╭

╮

╯

╰

→

←

↓

↑

№

■

Зато еще не поздно принять нормальную кодировку для ЭВМ! Заранее, буквально в зародыше, раздавить на уровне отраслевых нормативов разброд и шатание, которые царили в советской компьютерной среде. Шутка ли, в меню FARа мне удалось найти более десятка разных таблиц. Только к эпохе первых персоналок можно отнести ISO с непонятным номером, целый выводок разных KOI, Альтернативную CP866, Основную ГОСТ... Наверняка это далеко не все плоды фантазий программистов СССР, но заниматься археологией у меня особого желания не возникло. Только задумался, сколько сил и денег пошло на устранение идиотизма отраслевого министерства. Сложно им было стукнуть кулаком и принять единую форму? Пусть не самую удобную, но какая была бы экономия.

\\\11 марта 1968 не кто иной как президент США Линдон Джонсон потребовал принять ASCII как государственный стандарт. Это дорогого стоит.\\\

При этом совместимость с ASCII и ее латинскими буквами неизбежна. Можно, разумеется, на радость врагам предложить доморощенный кириллистический стандарт и фанатично его продвигать. Но насилие над здравым смыслом оставим коммунистам. Поэтому первые 128 знаков или семь бит будем считать злом уже свершившимся. И пусть сейчас в СССР толком никто не знает, шесть бит в байте, семь, или сразу десять. Мне совершенно точно известно что их будет восемь! На этом "восьмом" есть следующие свободные 128 клеточек в таблице. Их нужно только заполнить, этого хватит минимум на десяток лет. Далее процессоры будут помощнее, памяти побольше, придет время графических операционок и полных мультиязыковых наборов шрифтов.

На сколько помню, основных проблем с кириллистическими кодировками было две. Во-первых, из-за блока псевдографики, крайне неудачно расположенной в IBM PC. Не лезли 66 букв алфавита ни сверху, ни снизу этого занятого куска. Не позаботились штатовские инженеры о длинных алфавитах, или специально нехилую диверсию для СССР учинили. В общем, маленькие русские буквы поневоле начинались до блока кракозябр, прерывались, и продолжались после него. Программисты были крайне недовольны.

\\\Подобную восьмибитную таблицу, известную как Code page 437, IBM разработала уже в 80-х годах. Ее успели "прошить" в ПЗУ популярных видеодаптеров MDA, и это стало уже "навечно".\\\

Во-вторых, кому то неизвестному было удобно отбросить старший бит, и получить вместо русского текста транслит, вполне читаемые слова латинскими буквами. Тут уж вообще ни о каком алфавитном порядке речь не шла, получалось что-то типа Т, У, Ж, В, Ь, C, Ы, B, З. Программисты яростно матерились, попробуй, напиши в таких условиях алгоритм сортировки или просто что-то внятное для работы с текстом.

Но меня-то пока ничего не ограничивает! Выбрать надо наиболее удобный вариант. Например "Основную" - она и название имеет понятное, и любимый чиновниками всех времен ГОСТ упоминается. На вид вполне прилична, вот только буква "Ё" стоит в стороне, на 33-й позиции. Задумался, проверил все имеющиеся кодировки. Сакральная буква обнаружилась на своем законном седьмом месте лишь в двубайтовом UTF начала 90-х, по сути, в совершенно иной эпохе. Что делать?

\\\Основная кодировка согласно ГОСТ 19768-87 была принята в 1987 г. взамен КОИ-8, однако использовалась мало. При очевидном удобстве она появилась слишком поздно.\\\

Интерфейсы подключения

Пока есть только однобайтный УИ-8 (Универсальный интерфейс на 8 линий) для подключения периферийных устройств. Похож на LPT и BS 4421. Включает в себя низковольтное питание.

В припадке просветления набросал третье (или уже четвертое?) предложение. А именно, выработку единого стандарта для подключения периферии. Если пользоваться послезнанием, на первые лет двадцать понадобится всего три типа портов -- медленный последовательный по двум-трем проводам (мышь, клавиатура, модем), быстрый параллельный на восьмибитную "букву" целиком (принтер, сканер, графопостроитель) и очень быстрый для мониторов и сетей типа Ethernet.

Однако, идея показалась сыроватой. За ошибку от местных спецов можно схлопотать нехилую отповедь, выволочку от Александра Николаевича и скепсис по отношению к будущим проектам. Оставил на неделю "вылежаться", думал, черкался на листочке, говорил с Федором, МНСами и ребятами на ВЦ. В результате путевку в жизнь получил только однобайтовый УИ-8 (Универсальный Интерфейс на восемь линий), подозрительно похожий по своей сути на привычный по временам "до USB" Centronics, он же параллельный порт или принтерный LPT. Компьютеры тут совсем слабенькие, тащить в них лишнее не стоит. Ничего особо дешевого, кроме разъемов и кабелей, в последовательных СОМ-портах нет. Так что можно жить без них.

\\\Похожий международный стандарт BS 4421 был принят только в 1969 году. Centronics используется с 1981 года.\\\

Тем более переходник не бог весть какая сложность, Федор в одну каску спаял похожий вариант на "рассыпухе" за месяц. Пусть в итоге получился корпус на четверть кубометра, пока это не важно. Никогда не поздно заказать специальную микросхему-преобразователь, которую разработчики будут ставить при необходимости, если такая вообще появится в этом мире. Чтоб в ее применении ни от чего не зависеть -- добавил в УИ-8 низковольтное питание. Благо, отдельных проводов в используемых разъемах от БЭСМ-4 было более чем достаточно. Толщина меди на них наводила мысли о минимум о нескольких десятках, если не сотнях ватт. Не то что жалкие пять ватт USB 2010 года.

Компьютерные шкафы

Для ЭВМ предлагается использовать универсальные шкафы "19-ти дюймового конструктива" (статья, пример, каталог, каталог с просмотром в 3D). У ГГ есть "десяток" чертежей подобных шкафов.

Дюйм, в реалиях СССР, заменяется на 45 мм. Вместо "unit" используется "вершок".

В этих шкафах используются крепежные квадратные гайки с пружиной:

Настоятельно порекомендовал организовать крупносерийное производство универсальных шкафов 19-ти дюймового конструктива. Благо, чертежи на десяток разных типов шкафов имелись на жестком диске вместе с фотографиями и подробнейшими описаниями. В 21-ом веке мне пришлось собрать многие их десятки своими руками. Кроме того, в ЗИПе нашелся десяток специальных крепежных квадратных гаек с пружиной. Небольшое, но полезное изобретение.

\\\Стандарт формализован Альянсом Индустриальной Электроники (EIA) EIA-310-D в сентябре 1992 года. Но сама конструкция запатентована ECS в 1965 году.\\\

Особо пришлось остановиться на размерах. С шириной особых проблем нет, как ни придумывай, их все равно придется брать наугад, и 483 миллиметра смотрятся не хуже прочих. Сложнее с размером дисков и высотой оборудования, которые в мое время привыкли измерять в равных 1,75 дюйма "юнитах". Думаю, за океаном это уже ходовая величина, так что бороться против нее бесполезно. Поэтому пришлось ввести новую единицу - "вершок", который со времен Петра I точно равнялся иностранному "unit". Естественно, для СССР надо "округлить" до метрических 45 миллиметров. Получилось патриотично и практично.

Компьютер

Первая модель компьютера, разрабатываемая по заказу ГГ, является 8-ми битной. Для адресации памяти используется 16 бит, то есть поддерживается адресное пространство до 216 байт (иными словами 65.536 байт или 64 килобайта памяти).

Сам компьютер собирается из печатных плат, в которые впаяны многочисленные логические микросхемы.

Скорость работы процессора - ориентировочно 1 мегагерц (100.000 операций в секунду).

Память не на ферромагнитных сердечниках, а на микросхемах (ожидаемая разница в скорости - на два порядка быстрее).

Прочий конструктив: универсальная шина, прямой доступ к памяти, механизм прерываний, блочная пересылка данных.

Размер: 1 шкаф или 1 “сундук”, т.к. есть требование от военных, чтобы компьютер мог переноситься “парой бойцов”.

Применение: в промышленности для контроллеров и станков с ЧПУ. А так же для военных (шифрование, баллистика и т.п.).

Тьфу! - я вынырнул из пучины отчаянных размышлений. - Тогда скажите пожалуйста, есть ли возможность сделать в десять раз более простую ЭВМ?

- Как PDP-8 что ли? - проявил эрудицию кто-то очкастый.

- Да, подобная система может получиться в заданных габаритах. - Охотно подтвердил Филипп Георгиевич. - Она вообще укладывается очень хорошо в ваше техзадание при использовании интегральных схем.

- Двенадцать разрядов... - простонал я. - Там же памяти всего четыре килобайта можно напрямую адресовать! Для увеличения нужно смешные страницы по 128 байт использовать!

- Байт - это восемь бит? - поинтересовался Марк. И не дожидаясь ответа продолжил: - Конечно маловато, но вполне возможно сделать адресацию в шестнадцать бит. Как раз недавно по министерству указание было использовать исключительно степени числа два.

На последних словах старосята как-то очень невежливо заржали. Поэтому я не стал говорить, кто был инициатором такого глупого по их мнению приказа.

- Это не многим лучше! - меня не собирался меня покидать лютый скепсис.

- Шестидесяти четырех тысяч слов в монопольном режиме хватит для всех задач! - удивился моему унынию Филипп Георгиевич.

- Билл Гейтс!!! - Не выдержал я. И поправился - Б...ть!

Впрочем, на это никто особого внимания не обратил, только Старос бросил на меня очень задумчивый взгляд. Небось пытается лихорадочно припомнить всех своих заморских друзей и врагов. Но 64 килобайта оперативки, это даже не 640, о которые споткнулся прогресс в моем будущем! Совсем мало, хотя... Приходилось не раз читать про знаменитый 8-ми разрядный процессор Z80. Даже его эмуляторы под PC в интернете встречались, и всякие разные игрушки, вплоть до 3D шутера от первого лица. Значит хватало пользователей подобных систем, не полный отстой.

\\\В Z80 было 8500 транзисторов, и выпускался он по технологии 3 мкм. Но, тем не менее, аналог - конкурент i8080 Motorola MC6800 имел всего 4,5к транзисторов. А MOS Technology 6502, на котором были построены такие малоизвестные в СССР хиты как Atari, Apple I, II и Commodore - 4,7к.\\\

- Будет ли восьмиразрядная ЭВМ с оперативкой в шестьдесят четыре килобайта иметь скорость математических вычислений, сравнимую хотя бы с БЭСМ-4?

- Хм... Старос не думал и секунды. - Если у ваших интег... микросхем действительно такое время срабатывания, то такой компьютер будет намного быстрее. - он отвел глаза в потолок, явно что-то рассчитывая. - Да, пожалуй как минимум под мегагерц тактовой частоты выйти можно. Уж тысяч на 100 операций в секунду точно. И не надо такой большой памяти, вон, в "УМе" - всего двести пятьдесят шесть слов. Этого обычно хватает для управления.

\\\Скорость работы Z80 - 875 тысяч операций в секунду. Конечно, "влоб" сравнивать эти цифры с "миллионом" БЭСМ-6 нельзя даже близко из-за разной разрядности и архитектуры. Но все же аутсайдером Z80 в 60-х годах не выглядел. Производительность PDP-8 составляла 35 тысяч операций в секунду и 375 тысяч у намного более поздней PDP-8/E.\\\

- Даже так? А хитрые математические операции, работа на числах с плавающей точкой?

- Молодой человек! Разумеется, тут все сильно хуже. Слово короткое, а доступ к памяти сделать быстрым сложно.

\\\У массово доступной в 1965 году реальной истории памяти на ферромагнитных сердечниках цикл 8 мс. У SRAM на частотах в 2-4 МГц - порядка 200 нс. Иначе говоря, в 40 тысяч раз быстрее.\\\

- Думаю, это узкое место мы сможем ликвидировать. - небрежно отмахнулся я.

- What?! - Старос неожиданно испугал меня возмущенным криком.

- И сколько слов можно будет разместить в подобной интегральной схеме?

- Милли... Для начала десятки, но надеюсь, что дело быстро дойдет до сотен.

Крики из комнаты проникли даже через плотно прикрытую дверь. Старосята обсуждали универсальную шину. Собственно, при разработке техзадания я первоначально думал о привычной ISA, теперь самое время вернуться к этой концепции. Промышленные контроллеры в моей истории частенько делали на персоналках, значит, сгодится и сейчас. Общие положения о системе прерываний и прямом доступе типа ПДП были приняты без особых возражений, предупредили, что потребуется немало элементов для реализации сложного механизма арбитража. Поругались только на избыточность блочной пересылки, которая мне была категорически нужна для подключения жестких дисков и видеокарт. Но в требования включить не отказались.

А вот по поводу количества линий вышел небольшой спор. Шину ISA на 16 разрядов в компьютерах я успел застать, точно запомнил - 98 контактов. Значит под адрес и данные уходило что-то типа 16 + 16, всего треть. Остальное было занято под управление и питание. Но тут хотели уложиться примерно в 50 линий. Спорить не стал, спецам виднее. Главное, удалось отпинаться от навивки, такой "надежной и масштабируемой технологии". Пусть сразу работают с текстолитом. Жалко, что многослойные платы тут не применяются. Вернее, теоретически они "есть", но их освоение как раз в той стадии, когда надо говорить "нет".

\\\На самом деле в шине ISA под адрес использовалось 24 линий, под данные 16. 8-ми битный вариант ISA имел 62 контакта.\\\

Нам придется двигаться в обратную сторону, к небольшим калькуляторам и промышленным контроллерам. Без которых, кстати, в "Пульсаре" попросту отказываются гарантировать нормальный выход годных в серийном производстве. Они в Зеленограде стреляются от проблем с дисциплиной, редкая неделя не проходит, чтоб работу смены не загубил какой-нибудь социально недозрелый пролетарий. А тут какие-то Омские выселки.

Каждый день прикидывают, насколько фантастически выгодно убрать человека из чистой зоны. Все время получается что-то в районе добавки одного процента выхода годных чипов на каждого работника. Это очень, необычайно много!

Решено! Пусть отрасль работает по сути сама на себя, СССР с его наплевательством на экономическую выгоду вполне может себе позволить самый прямой и короткий путь к ключевым технологиям. Даешь зеленый свет промышленной автоматике! Ура!

А вот так выглядело первоначальное тех задание (компьютер должен поместиться в 1 шкаф, разрядность процессора - 32 бита, адресация - 24 бита):

Впрочем, самое интересное началось при обсуждении топ-менеджерами НИИ "Интел" концепции будущего суперкомпьютера. Можно дать гарантию, в одну каску я бы справился быстрее. Но Федора и двух Иванов надо готовить к самостоятельным боям. Не все мне мотаться по СССР с пинками и пряниками. Пусть наконец начнут оправдывать зарплату, которую им платит щедрый главк за имитацию бурной деятельности.

В конце концов, при моих легких намеках на толстые обстоятельства, остановились на одной 42-х вершковой стойке. Снизу "встал" блок питания, над ним оперативная память, для начала на ферритовых кольцах, далее сам компьютер, и на самом верху коммутационное поле для подключения датчиков. Все провода предполагалось для удобства вынести вперед, сзади установить вентиляторы.

Сводить "весь завод" на одно устройство посчитали стратегически ошибочным шагом. Лучше ставить компьютер на цех или корпус, и соединять потом десяток-другой таких узлов на один центральный пульт. До Ethernet тут еще как до Луны пешком, поэтому вполне справится последовательный RS-232. Благо, у меня есть куча образцов микросхем этого интерфейса.

К моему немалому удивлению, концепция ЭВМ с единой шиной для подключения различных модулей оказалась новой. Но идея всем понравилась без возражений. С перечнем необходимых устройств тоже определились быстро. К привычному по 2010 году набору добавился УИ-8 (Универсальный Интерфейс на восемь линий) для пресловутого "Консула" и перфоратора с читалкой ленты. Это понятно, в 1966 году подойти с ноутбуком и отконфигурировать контроллер через web-интерфейс или SNMP не получится. Плюс сами модули дополнили светодиодами или цифровыми индикаторами для отображения текущего состояния.

\\\Первая "формализованная" компьютерная шина Unibus была использована DEC в 16-битном компьютере PDP-11. Его разработка была завершена в 1968 году. Шина OmniBus была применена только в серии PDP-8/Е, выпущенной в 1970. \\\

\\\Светодиоды тогда были очень дорогим удовольствием. Но ГГ про это не знает.\\\

Зато спор о разрядности и вообще, архитектуре ЭВМ растянулся на несколько дней. Первоначально я, не долго думая, предложил как образец хорошо знакомые персональные компьютеры начала 80-х годов на процессорах Intel. С их 8-ю битами на данные и шиной ISA на 62 контакта, или даже что-то более простое, типа 4-х битного Intel 4004.

\\\Первый 8-ми битный процессор Intel 8008 выпущен в 1972 году, но полноценная история персонального компьютера началась все же со знаменитого 16-ти битного 8086 от 1978 года.\\\

Однако специалисты НИИ "Интел" отнеслись к этому... Ну, надеюсь, как к безобидному чудачеству далекого от реальной жизни директора. И в два счета доказали, что длинные "слова" современных ЭВМ появились совсем не случайно. Оказывается, это давало максимальную производительность при минимальном количестве транзисторов и диодов на частотах в сотни килогерц. Не зря на БЭСМ-4 "слово данных" - 45 бит, на ВНИИЭМ-3 - 24, на "Днепре" - 26, Ереванской "Наири" - 36... Да что там, на новой БЭСМ-6 обещают 48 бит. Так что по их мнению, учитывая мое истерическое требование кратности "степени двойки", ничего кроме 64-х для новой современной ЭВМ и предлагать не стоит. С трудом удалось вернуть зарвавшийся коллектив на разрядность в 32 бита.

\\\Наири-1 разработана в 1964 году. Главный конструктор - Грачья Есаевич Овсепян.\\\

Дальше - больше. Обсуждали адресное пространство. Тут было все наоборот, признавалось вполне достаточным 16 бит, что соответствовало памяти в 64 килослова, или, в привычной шкале, 256 килобайт. Добрым словом вспомнил Билла Гейтса, с его знаменитым "640 килобайт памяти должно быть достаточно для каждого компьютера". Без этого я вполне мог забыть про ограничение, которое проклинало несколько поколений программистов. Строго говоря, шина адреса в 20 байт процессора 8086 позволяли адресовать 1024 килобайт, поэтому я с ходу предложил не мелочиться, и отвести на это все теже 32 бита. Как раз столько стояло в моем ноутбуке.

\\\Считается, что это сказал глава корпорации Microsoft Билл Гейтс в 1981 году. Хотя это он сам не раз заявлял, что ничего подобного не было.\\\

\\\Адресное пространство в 32 бита дает возможность адресовать напрямую 4 гигабайта RAM.\\\

Был непонят, но все же удалось "сторговаться" на 24, или что-то около 16 мегабайт памяти. Все равно технически четко обосновать свою позицию не смог никто из присутствующих. Зато мне удалось отстоять адресацию до 8-ми битного байта, а не 32-битного слова. Уж очень этот момент навредил нам зимой в обработке текстов на БЭСМ-4.

В завершение про себя прикинул, сколько ножек должно быть у однокристального процессора. Получалось, что более сотни. Не думаю, что в СССР 66-го года смогут изготовить такого монстра. Но пока грузить себя и окружающих этим вопросом не стал - первую ЭВМ делать придется в любом случае на микросхемах логики. А там и видно будет, все равно Старос, если согласится на участие в проекте, техзадание под себя перекорежит так, что родной коллектив не признает.

\\\Процессор Intel 8086 имел 40 выводов. Сделать большее количество было весьма сложно даже в середине 70-х, поэтому шины адреса данных были выведены на одни и теже "ноги". 32-х разрядный Intel 80386 имел 132 вывода.\\\

Монитор

Сам монитор в процессе разработки. Запланирован специализированный дисплей для вывода текстовой (монохромной, алфавитно-цифровой) информации с диагональю 30 см (6,67 вершков). Разрешение 80х24 символа (640х288). Символы отображаются матрицей из 7х11 пикселей. Для отделения символов друг от друга дополнительно выводится один пустой пиксель сбоку и снизу. На каждый символ дополнительно хранятся следующие атрибуты:

мигания
подчеркивания
инверсии
жирного шрифта

На экране предусмотрено использование курсора.

В устройстве знакогенератора используются микросхемы ПЗУ на 512 байт. В кинескопе монитора должен использоваться зеленый люминофор долгого свечения. Люминофор наносится вертикальными полосками (вместо точек), чтобы добиться лучшего качества изображения при использовании чересстрочной развертки. Планируемая частота 50i кадров в секунду (т.е.каждый кадр отображается только половина строчек, через одну).

Монитор связывается с компьютером через некое “устройство” (опытный образец на ферритовой памяти достаточно громоздок и не может поместиться под монитор). Это устройство должно быть подключено к компьютеру через УИ-8. В нем используется два 8-ми битных регистра, буфер для двух строк по 80 символов (160 байт) и сама видеопамять на 2880 байт (экран из 80х24 байт символов плюс по четыре бита для аттрибутов яркости/подчеркивания/мигания/жирности на каждый символ).

Графический режим пока не планируется.

Монитор планируется использовать в том числе и для удаленного доступа к компьютеру. При этом клавиатура подключается к монитору. Сам монитор должен быть достаточно компактным.

Хватит СССР пока обычного, символьного ввода-вывода. Тем более ребята молодцы, после моего ехидного замечания явно поработали в столичной библиотеке, и даже сумели перефотографировать проспект на IBM 2260. Практически кубическая коробочка небольшого телевизора с приставленной снизу массивной клавиатурой "как на пишушей машинке". Никаких "модных" закруглений, голый функционал. Даже завидно, дизайнеры IBM явно свой хлеб едят не зря.

По технике ничего выдающегося, 80 знаков в строке, 12 строк*, итого 960 байт на экран. Причем в каждом символе 8х14 пикселей. Перемножил 80 на 8, получилось как раз 640 пикселов. Очень знакомое число! Вот только по вертикали что-то не то выходит, 12 на 14 - это 168. На несколько минут я завис, но потом "дошло" - текст на экране надо разделять интервалом! Причем самый симпатичный для пишущей машинки полуторный, по крайней мере для чистовых документов я стараюсь использовать именно его**. Что автоматически дает 420 пикселов. Конечно, не 480 как в Windows, но все равно очень похоже на будущее.

\\\*На популярных мониторах CGA в монохромном режиме использовались 640х200 пикселов, или 80х25 символов.\\\

\\\**К примеру, в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32-2001 текст диссертации должен быть напечатан через два интервала для пишущей машинки или с полуторным интервалом для компьютерного текстового редактора.\\\

Осталось понять, как буржуи засунули килобайт памяти на ферромагнитных кольцах в такую миниатюрную конструкцию. Впрочем, ларчик открывался просто, ответ - никак. Дисплеи подключались через "двоюродную бабушку" обычных для 21-го века видеокарт или специальное устройство IBM 2848, которое "держало" при помощи толстых, явно многожильных кабелей до восьми штук IBM 2260. Для чего имело на борту аж 11 520 бит магнитострикционной* памяти в весьма миниатюрном корпусе.

\\\*Маленькие кусочки магнитострикционного материала, обычно никеля, прикреплялись с каждой стороны одного из концов проволоки, находящейся внутри электромагнита. Когда биты на магнит, никель сжимался или расширялся, при этом волна кручения распространялась до конца проволоки. Время доступа в среднем составляло порядка 500 мкс.\\\

Впрочем, и тут понятно - нам с IBM не по пути. Уж килобайт оперативной памяти в микросхемах я из "Пульсара" или НИИ "Точной Технологии" гарантировано выдавлю в самом ближайшем будущем, не отопрутся. Причем последние недавно поставило в серию ПЗУ на 512 байт, разработчики справились самостоятельно, без аналога из будущего. Оно, разумеется, получилось тупое, без возможности перепрошивки, и уж тем более, перепрограммирования. Но для знакогенератора вполне сойдет.

Осталось только понять, какое устройство будет формировать "картинку". Понятно, что ставить видеокарту в ЭВМ - подход явно не для 60-х. Поэтому в ход опять пошел хорошо освоенный УИ-8. Сначала я хотел запихинуть всю электронику непосредственно под "телевизор", но потом пришлось отказаться от этой идеи - с памятью на ферритовых кольцах ящик оказался слишком большим.

Впрочем, без полупроводниковой памяти работа и не думала останавливаться. Если не вдаваться в детали, получалось следующее: Есть два восьмиразрядных регистра под пикселы, из которых быстродействующий ключ берет биты для вывода на экран. Пока из первого регистра биты выводятся - во второй загружаются семь точек следующего символа из ПЗУ знакогенератора (именно там "живет" таблица "ГОСТовского кода) и бит межбуквенного разделителя. Во всем этом процессе учитывается положение курсора, и прочие атрибуты типа мигания, подчеркивания, инверсии, жирного шрифта. Соответственно, после вывода восьми пикселов регистры меняются "ролями".

По идее, данные для ПЗУ можно брать напрямую из памяти "видеокарты". Вот только ферритовые кольца - совсем не полупроводниковый SRAM*, и время выборки в 20 микросекунд (или 50 кГц) в несколько раз меньше нужного. Поэтому пришлось поставить еще один огромный 160-ти байтный буфер на две строки. Пока из одной в 11 проходов (по одному на каждую строчку матрицы) "вытаскивались" данные для знакогенератора, вторая спокойно и неторопясь заполнялась "с феррита".

\\\*Статическая оперативная память с произвольным доступом (SRAM, static random access memory).\\\

Финальной операцией стало обновление видеопамяти видеокарты с ЭВМ. Происходило это постоянно, на каждой строке текста, в оставшееся от работы с буфером время. По расчетам специалистов, производительности УИ-8 в пакетном режиме, то есть без обработки прерываний по каждому "чиху", с запасом хватало для передачи не только "изменений", но и полной восьмидесятибайтовой строки букв и цифр, что обещало плавный и красивый скроллинг. Однако меня все равно терзали серьезные сомнения в способности ЭВМ типа БЭСМ-4 обрабатывать данные с требуемой скоростью. Но на этот вопрос мог дать ответ только эксперимент.

В деталях все выглядело куда сложнее. Одно только ПЗУ выходило "за гранью добра и зла", из 40-ка микросхем. Оперативная память на два с половиной килобайта (атрибуты символа, увы, тоже надо где-то хранить) по размерам соответствовала паре кирпичей, хотя по весу их превосходила. Медленно, но уверенно начинала складываться страшная картина опытного образца. Устройство получалось настолько огромным, что даже мне казалось невероятным представить на его месте несколько микросхем.* Только не забывший будущее разум говорил, что это обязательно случится, и очень скоро. Но когда я пытался доказать возможность подобной миниатюризации мэнээсам - то видел лишь скепсис и недоверие.

Клавиатура

В первом варианте клавиатуры для обработки нажатий на клавиши должны использоваться герконы. В дальнейшем планируется использовать общую резиновую подложку с кусочками токопроводящей резины и клавиши, прикрепленные по “ножничной” схеме.

Контроллер клавиатуры опрашивает состояние клавиш с частотой 100 раз в секунду. Обнаруженные нажатия помещаются в небольшой буфер и через УИ-8 генерируется прерывание. После чего компьютер сам извлекает из клавиатурного буфера информацию о нажатых клавишах. Питание клавиатуры идет так же через УИ-8.

Клавиатура, при нажатии на клавиши, генерирует код символа в ГОСТовской кодировке. То есть, одна и та же клавиша может генерировать разные коды, в зависимости от текущей раскладки и состояния служебных клавиш. Нажатие на служебные клавиши (ctrl, shift и alt), само по себе, никакой информации о нажатии не генерирует: они “прошиты” в железо контроллера клавиатуры и просто учитываются при нажатии на остальные клавиши.

Для непечатаемых клавиш (стрелки, функциональные клавиши и т.п.), для которых в принципе не предусмотрен код в кодировке ГОСТ, предлагается генерировать неиспользуемые служебные коды из первых 32 символов ASCII кодировки (доступно порядка 10 кодов). Это в первое время, а в дальнейшем, для расширения, предлагается генерировать последовательность из двух байт: специальный код символа, наиболее “забытый” в ГОСТ (видимо, последний символ с кодом FF), а потом произвольный байт, который можно трактовать как угодно.

Аналогичным образом реализована посылка информации об отжатии клавиш. Посылаются два байта: код, зарезервированный для “отжатия” и код отжатой клавиши. Тут не очень ясно, т.к. автор в черновике упоминает не последовательность из двух байт, а специальный служебный бит “отжатия”, а потом код отжатой клавиши. И в таком случае не совсем очевидно, как сообщить об отжатии клавиши, не имеющей кода в кодировке ГОСТ. Данная возможность запланирована, как отключаемая (например специальной перемычкой) и ГГ требует сообщать об отжатии пока только пяти клавиш: стрелок и пробела.

Раскладка клавиатуры предусматривает полностью совместимый цифровой ряд как для английской, так и для русской раскладки.

По сравнению с привычной нам клавиатурой:

CapsLock - отсутствует
Блок цифровых кнопок (справа) - отстствует
Shift+клавиша - символ в “верхнем” регистре
Alt+клавиша - символ псевдографики
Ctl+клавиша - генерация некоей команды (Vertical Tab, Home, PgUp и т.п.)
Alt+Ctrl - переключение раскладки англ/рус
в наличии только пять функциональных клавиш F1-F5

/Тут будет схема расположения клавиш на клавиатуре/

Раза с десятого мои аккуратные намеки достигли цели, и коллектив "родил" дизайн куда лучше оригинала. Вместо совершенно бесполезного CapsLock и незаслуженно широкого Tab поставили три символьных клавиши: квадратные скобки, знак доллара*, вытащенный из глубин Windows символ рубля**, и уголки больше-меньше. Амперсенд "&" и коммерческое at "@" ушли к фигурным скобкам. Буква "Ё" была традиционно отправлена в верхний левый угол, зато справа, рядом с "Э", поместились двоеточие и точка с запятой. Таким образом, весь верхний регистр в цифрах был освобожден от различий между английской и русской раскладкой, заодно туда влез привычный машинисткам 60-х годов знак параграфа "§". Заодно обе наклонные черты встали рядом с левым шифтом.

\\\*Знак валюты (кружок с расходящимися черточками-ножками), в реальной истории призванный заменить ненавистный символ $, был впервые использован в 1972 году в стандарте ISO/IEC 646. В данной АИ он попросту никогда не появится.\\\

\\\**Знак рубля использовался в XVII--XIX веках. В настоящее время официальный знак рубля еще не принят, однако часто используется на практике.\\\

Предложенный мной десяток функциональных кнопок сократили до пяти штук F1-F5. Зато идея дополнить Shift еще парой модификаторов Alt и Ctrl прошла "на ура". Отдельную цифровую клавиатуру экономически подкованные сотрудники вырезали в целях "снижения стоимости", но блок "стрелочек" и "Copy, Paste, Page Up, Page Down, End, Home" мне все же удалось отстоять. Пусть результат оказался не идеален с точки зрения опыта будущего, но он дался в таких горячих спорах научного отдела, что было бы самым последним делом "срезать на взлете" инициативу ребят. Тем более в столь незначительном вопросе.

Но дальше началось самое интересное. Мое первоначальное и не слишком грамотное пожелание использовать "где только можно" ГОСТовскую кодировку привело к неожиданным результатам. Разработанный мэнээсами проект явно имел весьма мало общего с клавиатурами моего будущего*, вот только точно понять причину различий, и, главное, их последствия, я был не в состоянии.

\\\*Клавиатуры, имеющие на выходе ASCII-код, были известны в СССР и до середины 90-х годов серийно выпускались для использования в комплекте с удаленным терминалом. Однако описанный ниже алгоритм работы имеет с ними мало общего.\\\

Контроллер клавиатуры, если его можно было назвать таким серьезным словом, опрашивал контакты сделанной "на вырост" сетки алфавитно-цифровых и функциональных клавиш не реже чем сто раз в секунду. В отличии от них модификаторы Alt, Shift, Ctrl включались "в электронику" напрямую и учитывались при формировании итогового восьмибитного "ГОСТовского" кода в небольшом ПЗУ.

К примеру, если на клавиатуре была выбрана просто буква "л" - формировался код DB от прописной "л", при "Shift-л" - BB (он же заглавная "Л"), "Alt-л" давал FB, или символ псевдографики "Ђ". После переключения на английский командой Ctrl-Alt, можно было набрать "k" с кодом 6B и "К" с 4B. Команды функциональных клавиш типа стрелочек, табуляции или Enter шли под своими оригинальными кодами, для которых в таблице ASCII выделялось аж 32 варианта. Кроме того, команды можно было набирать через Ctrl. Так, комбинация Ctrl-Л или Ctrl-K (английская) означала vertical tab, и дополнительно была "приписана" к клавише Page Down.

Чем глубже я залезал в алгоритм работы, тем больше становилось вопросов. Причем с буквами и цифрами особых сложностей не возникало. Зато роль и функционал модификаторов притягивали критику как эпицентр - атомную бомбу.

- Вы считает, что в таблице ГОСТ достаточно команд на все случаи жизни? - я наконец прервал возбужденное сопение специалистов.

- Так американцы в своей кодировке нарезервировали изрядно, - степенно заявил Иван "первый", поглаживая начавшую пробиваться бороденку.

- И что с того? - меня глодали нешуточные сомнения. - Надо ведь все равно совместимость обеспечивать. Бардак ведь будет, если наша клавиатура к штатовскому компьютеру не подойдет. Да и сами хороши будем - только успели ГОСТ на кодировку утвердить, и тут же сами в него плюнули, и ногой растерли. - Для убедительности я демонстративно пошаркал ботинком под столом.

- Там чуть не десяток команд давно не используется, - начал оправдываться Иван "второй". - Хватит надолго!

- Когда кончатся табличные команды, можно будет использовать специальную команду для команды! - торопливо доложил Иван "второй".

- Ух! - только и смог сказать я, мучительно пытаясь ухватить мысль собеседника.

Впрочем, мэнээсы быстро перешли к более точным выражениям. Если привести их сбивчивый рассказ к одному знаменателю, то суть сводилась к введению еще одной специальной кнопки, после нажатия которой следующая буква или цифра порождала не один байт кода, а два. Первый служебный, совпадающий с наиболее "забытым" символом ГОСТовской кодировки, второй, реальный - мог быть использован ЭВМ любым удобным способом. После некоторого размышления это казалось мне хоть и не слишком удобной, но вполне разумной альтернативой. Более того, возникло желание назначить этой "новой клавишей" все тот же несчастный Ctrl, перенеся все его "старые" и редко используемые возможности на дополнительные два регистра функциональных клавиш F1-F5.

Надо было видеть довольные физиономии Иванов, когда я признал ограниченную годность предложенной методики. Вот только радовались они главным образом не моему согласию, а возможности реализовать данную функцию "Many years later, in a galaxy far, far away"*. Иначе говоря, научный отдел удачно разыграл комбинацию очень советского саботажа странных директорских хотелок.

\\\*Надпись "A long time ago, in a galaxy far, far away..." (Давным-давно, в далёкой-далёкой галактике...) появляется в начале каждого эпизода Звёздных войн. В данном случае "Many years later, in a galaxy far, far away..." - можно перевести как "Много лет спустя, в далёкой-далёкой галактике..."\\\

Способ контролем за отпущенными клавишами был выдержан примерно в этом же стиле. Ведь совсем не сложно доработать устройство так, что бы перед кодом "отжатой" клавиши... Да-да, легко догадаться, вставлялся очередной служебный бит!* И пусть ЭВМ подавится, разбирая этот поток информации!

\\\*В реальной истории на ПК от клавиатуры передаются специальные 2-х байтные скан-коды. Кроме того, клавиатурой управляет встроенный к компьютер контроллер, например в PC АТ - i8042. Интерпретация скан-кода полностью программная.\\\

Но тут обещаниями будущих доработок мэнээсы не отделались. Инициатива наказуема, и в проект было внесено непреложное требование оснастить подобной функцией хотя бы "стрелочки" и "пробел". А чтобы Иваны спали спокойно - мне пришлось согласился на установку перемычки, с помощью которой данную инновацию можно было отключить совсем.

Последний "клавиатурный" вопрос был совсем простым, тем более, его разрабатывал Федор. Сгенерированные контроллером биты "по ГОСТу" без особых раздумий выталкивались через небольшой буфер на выход через УИ-8 (Универсальный Интерфейс на восемь линий), заодно для ЭВМ выдавалось соответствующее прерывание. Электропитание так же поступало по кабелю УИ-8.