БЦВМ «Салют-3»

БЦВМ «Салют-3»

Как уже ранее упоминалось, после определения НИЭМ ГКРЭ головным предприятием по созданию бортовых электронных вы числительных машин для ракет, самолетов, ИСЗ и т.п. нами был подготовлен и выдан в НИЭМ в сентябре 1964 года утвержденный Б.Е.Чертоком проект ТЗ на разработку бортовой ЦВМ системы централизованного контроля и управления (ЦКОиУ) пилотируемого космического корабля длительного существования.

Работы по космическим аппаратам для освоения Луны тогда еще не были развернуты, поэтому эта БЦВМ нами рассматривалась не только для возможного применения в проекте «Союз», но и как перспективная, для будущих космических проектов, в появление которых мы очень верили.

В основу требований к этой БЦВМ были положены улучшенные характеристики (увеличение объема запоминающих устройств, сокращение массы, уменьшение электрической мощности, расширение внешних связей) уже разработанной нами БЦВМ «Вычислитель».

К сожалению, по мнению С.А.Крутовских, БЦВМ с приведенными в проекте ТЗ характеристиками не могла быть разработана и изготовлена в ближайшие два года из-за отсутствия необходимой микроэлектронной базы, создание которой было возложено на предприятия ГКЭТ.

Естественно, начав успешно работать по созданию БЦВМ в НИИМП («Салют-1» и далее «Салют-2», другие цифровые приборы на базе разработанной в этом институте уникальной тонкопленочной элементной базы «2С»), мы обратились к НИИМП и по части создания нашей перспективной БЦВМ, понимая, что развертывание работ по лунной программе потребует более мощных вычислительных средств, чем «Салют-2».

Расширить работы по перспективной БЦВМ мы смогли, выделив группу сотрудников в моей лаборатории, освободившихся от работ по ПВУ КА 4МВ после передачи в 1964 году этих кораблей в КБ им. С.А.Лавочкина.

Проект ТЗ на эту БЦВМ мы выдали летом 1966 года в НИИМП, где разрабатываемая по нему БЦВМ получила индекс «Салют-3».

С этого времени я, К.Чернышев, В.Шаров, Р.Казаринов, Г.Казаринов, М.Власюк, П.Масенко, А.Гелюх совместно с ведущими сотрудниками НИИМП А.Новожиловым, В.Мелыпияном, В.Темником, А.Шпилевой проводили интенсивную проработку и уточнение аппаратных и математических характеристик этой БЦВМ.

Много времени было уделено выбору системы команд БЦВМ. Хотя в основу была положена уже проверенная система команд БЦВМ «Вычислитель», тем не менее, для новой перспективной машины ее хотелось оптимизировать.

Время унифицированных систем команд тогда еще не пришло, и для новой БЦВМ задача выбора, вернее составления системы команд была одной из основных.

Учитывая то, что для БЦВМ, работающей в системе централизованного контроля и логического управления, вопросы массового сбора и преобразования данных от различных систем космического корабля являются одними из главных, мы в лаборатории развернули работы по созданию подсистем сбора и преобразования данных, ориентированных на работу с БЦВМ «Салют-2» и «Салют-3».

ТЗ на разработку бортовых систем адресного сбора и преобразования данных, подготовленные П.Масенко, Н.Рукавишниковым и Г.Казариновым, были выданы в Запорожский филиал института автоматики Украины (ЗФИА) и во Всесоюзный научно-исследовательский институт приборостроения в Ленинграде (ВНИИП).

Разрабатываемые пульт космонавта, внешнее запоминающее устройство на магнитной ленте также ориентировались на работу с перспективной БЦВМ.

Ранее я упоминал, что в ОКБ-1 с 1958 года велись работы по созданию программно-временных устройств для различных КА. Для спутников военного назначения «Зенит» в лаборатории И.А.Сосновика были разработаны цифровые ПВУ «Ритм». Разработка и испытания первого типа КА «Зенит» были завершены успешным выведением на орбиту в апреле 1962 года спутника разведчика обзорного наблюдения «Зенит-2». Серийное производство спутников «Зенит-2» было поручено заводу «Прогресс» (г.Куйбышев), а конструкторское сопровождение изготовления — куйбышевскому филиалу № 3 ОКБ-1, коллектив которого уже принимал участие в изготовлении и испытании этого КА.

На базе спутника «Зенит-2» наше предприятие совместно с филиалом № 3 разработали спутник «Зенит-4», на котором практически в неизменном виде использовалось ПВУ «Ритм».

В 1964 году С.П.Королев передал в филиал № 3 все работы по созданию космических аппаратов дистанционного зондирования Земли военного назначения. В 1965 году спутник «Зенит-4» был принят на вооружение с ПВУ «Ритм».

Весной 1966 года в филиале № 3 наряду с проработкой новой серии КА «Зенит» началась разработка пилотируемого космического аппарата 7К-ВИ, для которых стала рассматриваться возможность использования БЦВМ в системе управления. Еще не имея опыта разработки БЦВМ, сотрудники филиала обратились за помощью к нам. Их представителям во главе с А.Меркуловым, командированным к нам на длительное время, было показано все, что мы к тому времени имели, а также передан ряд материалов, в том числе и ТЗ на БЦВМ «Салют-3». На основе нашего ТЗ в филиале № 3 разработали свое ТЗ на БЦВМ и выдали его на проработку также в НИИМП.

В августе 1966 года заместитель главного конструктора филиала № 3 А.М.Солдатенков обратился к заместителю начальника комплекса ЦКБЭМ Б.В.Раушенбаху и в копии к главному инженеру НИИМП Б.Ф.Высоцкому со следующим письмом:

«В соответствии с предварительной договоренностью направляю Вам ТЗ на разработку и изготовление бортовой вычислительной системы навигационного комплекса корабля (11Ф732).

В связи со сжатыми сроками проектирования и изготовления 7К-ВИ и идентичностью принципов построения и назначения бортовых вычислителей, разрабатываемых применительно к комплексу Н1-ЛЗ и 7К-ВИ, НИИМП просит рассмотреть вопрос о возможности разработки единых требований к бортовым вычислителям указанных комплексов в части структуры и принципов связи с внешними устройствами в сроки до 10.09. с.г.

Нам кажется целесообразным проведение 3-стороннего обсуждения указанных требований в Вашей организации. Прошу сообщить срок.

Приложение ТЗ на 15 листах.»

Б.В.Раушенбах 25 августа 1966 года направил письмо В.П.Легостаеву и мне для подготовки ответа. Ответ с подтверждением согласия на организацию 3-стороннего обсуждения требований был направлен в оба адреса.

Встреча представителей ЦКБЭМ, филиала № 3 и НИИМП состоялась у нас под председательством Б.В.Раушенбаха. На ней было решено, что основные характеристики БЦВМ для нас и для филиала будут идентичны. Подготовку окончательного варианта ТЗ мы взяли на себя.

В конце ноября 1966 года главный конструктор филиала № 3 Д.И.Козлов направляет Б.Е.Чертоку следующее письмо:

«Технические требования к БЦВМ 11Ф73 полностью соответствуют требованиям к БЦВМ комплекса Л3, изложенным в ТЗ на БЦВМ Л3.

В связи с этим и в соответствии с договоренностью ОКБ-1 и НИИМП прошу выслать в наш адрес экземпляр упомянутого ТЗ для оформления подписей от филиала ОКБ-1 и снять копии.

В это же время с просьбой о срочном направлении на согласование ТЗ на БЦВМ корабля 7К-ВИ и комплекса Л3 обратился к Б.Е.Чертоку, Д.И.Козлову и И.Н.Букрееву начальник ВП МО при филиале № 3 ОКБ-1.

ТЗ на БЦВМ «Салют-3», утвержденное 3 ноября 1966 года директором Центра микроэлектроники Ф.В.Лукиным и главным конструктором ЦКБЭМ В.П.Мишиным, подписанное с нашей стороны Б.Е.Чертоком, Б.В.Раушенбахом, В.П.Легостаевым, мной, А.А.Шустовым, со стороны Центра микроэлектроники — И.Н.Букреевым и Б.Ф.Высоцким, согласованное от ОПМ МИ АН СССР с В.А.Егоровым, было размножено и направлено в филиал № 3, в ВП МО при филиале, в НИИМП.

Это же ТЗ было также направлено в НИЭМ и на предприятие В.Н.Челомея (Реутов), на котором тоже прорабатывался вариант лунного корабля, и началась разработка орбитальной пилотируемой станции (ОПС) военного назначения «Алмаз». Представители предприятия В.Н.Челомея побывали у нас и познакомились с разработками по БЦВМ.

Немного раньше, по личной просьбе Ф.Г.Староса, ТЗ с небольшими изменениями было отправлено в КБ-2 в Ленинград. На это время основные характеристики разрабатываемой БЦВМ «Салют-3» были следующими:

— одноадресная параллельного действия с фиксированной запятой;

— разрядность — 24 двоичных разряда;

— ОЗУ — 1024 24-разразрядных числа;

— ПЗУ программ и команд — до 16 384 24-разрядных чисел;

— быстродействие —150 тыс. операций/сек;

— ввод/вывод (обмен с пультом) десятичными числами, угловыми величинами, параметрами времени;

— универсальная система команд с выполнением операций, с одинарной и удвоенной точностью;

— ввод данных с аппаратуры автономной навигации, управления движением, командной радиолинии, орбитального высотомера — последовательным двоичным 13разрядным кодом;

— выдача данных позиционным кодом и параллельным двоичным кодом;

— масса — 15 кг (в одноканальном варианте);

— электрическая мощность в рабочем режиме —150 Вт, в дежурном режиме — не более 20 Вт;

— вероятность безотказной работы за 1000 часов непрерывной работы — 0,99.

С руководством филиала № 3 и НИИМП мы договорились, что финансовый договор с НИИМП на эту БЦВМ будет в первую очередь оформлять филиал № 3.

Однако мы к «Салюту-3» так и не вернулись.

Увязнув в работах по первому этапу лунной программы, а далее по орбитальным станциям все свои усилия в части бортовых вычислительных систем мы на длительное время (до 1972 года) сосредоточили на БЦВМ «Салют-1», «Салют-2», их модернизациях и совершенствовании комплекса смежных цифровых приборов (пульт космонавта, внешнее ЗУ на магнитной ленте, блоки внешних связей и т.п.), большинство из которых создавалось по нашим ТЗ также в НИИМП.

Дальнейшая работа по разработке, использованию для разных КА и модернизациям БЦВМ «Салют-3» целиком легла сначала на филиал № 3 и далее уже на самостоятельное предприятие — ЦСКБ, а также на коллектив Харьковского производственного объединения «Монолит», на котором было налажено серийное производство БЦВМ «Салют-3», модернизированной БЦВМ «Салют-ЗМ» и БЦВМ «Салют-5».

Примерно за 25 лет на этом предприятии были изготовлены и поставлены для комплектации различных КА (в основном военного применения) сотни этих БЦВМ.

С 1968 по 1970 год продолжалась наша совместная работа с филиалом № 3 в части унификации аппаратуры систем управления движением (СУД) и систем автономной навигации (АНС) для кораблей комплекса «Союз-ВИ» (разработки филиала) и нового транспортного корабля 11Ф732 (разработки ЦКБЭМ).

По протоколу, утвержденному в октябре 1968 года Б.Е.Чертоком и Д.И.Козловым, было принято решение об унификации ряда датчиков системы управления движением и ручек управления, использования унифицированного ПВУ по ТЗ ЦКБЭМ (разрабатываемого НИИМП), согласованного с филиалом № 3.

Было также принято следующее решение:

«5. На объекте 11Ф731 устанавливается унифицированная штатная аппаратура ручной АНС, разработки ЦКБЭМ.

Предусматривается проведение экспериментальной отработки автоматической и ручной АНС с использованием БЦВМ «Салют-3».

ЦКБЭМ по ТЗ, согласованному с филиалом, разрабатывается унифицированное устройство ручного ввода уставок».

Упоминаемая в протоколе ручная АНС была системой автономной навигации, создаваемой на базе БЦВМ «Салют-2» для Л3, а устройство ручного ввода уставок — это РВУ, разрабатываемое в нашей лаборатории также для Л3.

В январе 1969 года было выпущено ТЗ на разработку унифицированной аппаратуры программно-временного управления «Спектр-2», разработанное в ЦКБЭМ в лаборатории И.А.Сосновика, утвержденное также руководителями НИИМП Г.Я.Гуськовым, филиала № 3 ЦКБЭМ Д.И.Козловым и НИИ-648 А.С.Мнацаканяном. От ЦКБЭМ ТЗ утвердил Б.Е.Черток.

В ТЗ была введена запись о том, что на изделии 11Ф73 ПВУ («Спектр-2») работает с БЦВМ «Салют-3», которая как бы являлась базой для проведения совместных испытаний «Спектра-2» и «Салют-3», создаваемых на одном предприятии — НИИМП.

Параллельно с созданием системы автономной навигации «Дельта-5» на средствах вычислительного комплекса 2СТ с БЦВМ «Салют-2М» в нашей лаборатории с участием сотрудников НИИМП начали проводиться работы по разработке новой БЦВМ и других средств, на базе которых возможно было бы создание вычислительной системы для решения всего комплекса задач проектируемой новой станции.

Ставилась задача разработать БЦВМ и вычислительную систему не только с существенно лучшими характеристиками, но и с принципиально новым подходом к обеспечению надежности и живучести, структурно перестраиваемую, с меньшими массами и электрической мощностью на новой микроэлектронной базе высокой степени интеграции.

Летом 1971 года я выступил с предложением создания новой БЦВМ на базе вычислительных средств, программно совместимых с наземными ЭВМ Единой серии (ЕС ЭВМ), которая была отечественным аналогом американской вычислительной машины (системы) IB М-3 60.

Немного коснусь предпосылок, которые лежали в основе этого предложения.

В середине 50-х годов прошлого столетия в высших партийных и правительственных кругах стало созревать понимание того, что отечественная промышленность отстала от зарубежной в части создания, производства и применения быстродействующих вычислительных машин, несмотря на то что советская математическая школа, в том числе и в области вычислительной математики, занимала передовые позиции в мире. Это отставание сказывалось на военном потенциале страны. В одном из документов ЦК КПСС отмечалось, что «наличие специальной вычислительной техники приобретает не меньшее значение, чем наличие того или иного оружия и транспортирующих его ракет».

Чтобы ликвидировать это отставание, необходимо было на государственном уровне сконцентрировать огромные средства и организовать научные силы и промышленность, в том числе металлургию и химию, на решении многих проблем: получении материалов для электронной промышленности, становлении производства компонентов машин, создании новой технологической базы и серийных заводов, организации коллективов математиков и программистов, массовой подготовке кадров в техникумах и вузах и еще много и много других.

Вскоре встал вопрос о том, по какому пути развивать отечественную промышленность массового производства вычислительных машин для оборонных и народно-хозяйственных нужд страны — на основе отечественных разработок или на основе копирования лучших зарубежных разработок.

Вопрос тем более непростой, учитывая, что СССР и другие страны соцлагеря находились в условиях блокады поступления в них новых зарубежных технологий и разработок, к которым относились и разработки по вычислительным машинам.

После многих лет сомнений и шатаний и форменной борьбы сторонников и противников двух направлений верх одержало направление на копирование ЭВМ System-360 разработки американской фирмы IBM. Причем необходимо отметить, что задача копирования ставилась в условиях, когда легального доступа к оригиналу предприятия СССР не имели!

В мае 1967 года в Варшаве на совещании представителей Совета экономической взаимопомощи (СЭВ) было принято решение о необходимости создания единой системы электронно-вычислительных машин (ЕС ЭВМ). В декабре 1967 года по этому вопросу вышло Постановление ЦК КПСС и Совета министров.

Как говорится, русский человек долго запрягает, но быстро едет. Так и в этот раз — долго собирались, но когда решили — всё понеслось.

Вся наша страна стала делать ЭВМ единой серии. Разные типы ЭВМ разрабатывались и производились в Москве, Минске, Казани, Ереване и других городах. Отдельные типы ЭВМ и разные комплектующие выпускались в странах СЭВ.

Практически к 1972 году ЭВМ единой серии семи моделей: ЕС-1010 (разработка и изготовление ВНР), ЕС-1021 (ЧССР), ЕС-1020 (СССР), ЕС-1030 (СССР), ЕС-1040 (ГДР), ЕС-1050 (СССР) и ЕС-1060 (СССР) становятся, вернее сказать — должны стать основой вычислительных систем и в оборонной, и в других отраслях промышленности.

Несколько позже на базе ЕС ЭВМ стали разрабатываться и автоматизированные системы управления (АСУ) в различных отраслях народного хозяйства. Значение свойства совместимости программ в разных моделях ЕС ЭВМ было неоценимо. Прямая совместимость младших и старших моделей ЕС ЭВМ позволяла использовать без дополнительных затрат программное обеспечение, созданное для какой-то вычислительной системы или АСУ.

Усилиями руководства произошло переоснащение этими ЭВМ и нашего предприятия. Они становились основой вычислительных средств нашего Вычислительного центра, и практически все задачи моделирования и отладки бортовых программ по системе «Дельта» теперь стали проводиться на ЕС ЭВМ. Это стало одной из предпосылок идеи создания БЦВМ, программно совместимой с ЕС ЭВМ.

Проработку новой БЦВМ вели бригадным методом, можно сказать, мозговым штурмом. Кроме меня, в бригаде были наши ведущие специалисты, обкатанные на «Салютах»: К.Чернышев, В.Шаров, Ю.Стишёв, Ю.Багдасарян, В.Шутенко, Р.Казаринов. Тесно с нами работали и много помогли в освоении ЕС ЭВМ два Бориса — Бугеря и Барун из отдела А.Термосесова. Они уже неплохо разбирались в ЕС ЭВМ, одна из моделей которых планировалась к использованию в составе автоматизированной испытательной станции (АИС) перспективных космических кораблей. Участвовали в обсуждении особенностей будущей БЦВМ Э.Гаушус и его сотрудники, которым предстояло развивать задачи автономной навигации на базе этой новой машины.

В течение 1,5-2 месяцев было подготовлено предварительное ТЗ для обсуждения с ведущими сотрудниками НИИМП. К тому времени это предприятие стало уже главным разработчиком бортовой цифровой аппаратуры в микроэлектронном исполнении для космических кораблей нашей разработки.

Основные положения по проектируемой БЦВМ, воплощенные в проекте ТЗ, были доложены В.П.Легостаеву (он стал начальником отдела, куда перешла моя лаборатория) и Б.Е.Чертоку, получили одобрение и поддержку.

Следующим этапом был выход на обсуждение идеи создания такой БЦВМ с руководством НИИМП. В рабочем порядке многие вопросы создания машины уже были обсуждены с сотрудниками НИИМП А.Новожиловым, В.Филатовым, В.Клубковым, А.Литавриным, В.Мельшияном и другими, и уже они поставили в известность о наших предложениях Г.Я.Гуськова.

Надо сказать, что идея создания БЦВМ, программно совместимой с наземными ЕС ЭВМ, не у всех в НИИМП нашла поддержку. Более того, были специалисты, которые стали довольно активно выступать против.

Это были люди, которые занимались модернизацией БЦВМ «Салют-3» и созданием нового (очень дорогого) отладочного наземного комплекса для этой машины. Главным их доводом было то, что такая БЦВМ будет слишком «переразмерена» по разрядности, составу и возможностям, которые для бортовой ЦВМ и не нужны, а программная совместимость не даст большого эффект и все равно придется создавать отладочные средства. Эта то зрения была доведена и до Г.Я.Гуськова. К сожалению, противники этой БЦВМ появились и на нашем предприятии, но об этом — чуть позже.

В январе 1972 года в Зеленограде состоялась встреча Б.Е.Чертока и меня с Г.Я.Гуськовым по обсуждению ряда вопросов, связанных с установкой БЦВМ «Салют-1» на новой орбитальной станции и по разрабатываемому комплексу 2СТ (БЦВМ «Салют-2», ПУ «Свет» и др.). На этой встрече нами был поднят и предварительно обсужден вопрос о новой БЦВМ, программно совместимой с ЕС ЭВМ.

В целом мнение Геннадия Яковлевича по развертыванию работ по созданию такой ЭВМ было положительным. Договорились о совместной подготовке ТЗ и заключению финансового договора на разработку эскизного проекта.

Разработка и согласование первого варианта ТЗ были проведены уже в феврале 1972 года, и с НИИМП был заключен финансовый договор № 113а от 10.03.1972 г. на разработку эскизного проекта БЦВМ, которому дали название «Салют-4».

Непросто рождался этот проект. Во-первых, не хватало времени и человеческих сил, которые в первую очередь уходили на решение текущих вопросов; во-вторых, задача создания программно-совместимой БЦВМ при более глубоком рассмотрении и продвижении вперед обрастала все новыми и новыми проблемами. Заново надо было сделать систему обмена данными вычислителя с внешними абонентами и систему прерывания, что уже приводило к отклонению от программной совместимости с ЕС ЭВМ. Аппаратно-программным способом решали вопрос надежности и живучести бортовой системы, чего, естественно, не было в оригинальном прототипе, ну и много других вопросов. В связи с этим выпуск эскизного проекта затянулся до первого квартала 1974 года. Правда, теперь в проекте, кроме БЦВМ «Салют-4», уже были рассмотрены различные компоненты унифицированной информационновычислительной системы того же названия. Утвердили многотомный эскизный проект директор НИИМП Г.Я.Гуськов и заместитель генерального конструктора НПО «Энергия» Б.Е.Черток.

В мае 1974 года было выпущено ТЗ с индексом 17К на унифицированный информационно-вычислительный комплекс (УИВК) «Салют-4». Индекс 17К в ТЗ говорит о том, что этот комплекс разрабатывался для новой пилотируемой космической станции.

ТЗ это уже было нами подготовлено в отделе Е.А.Башкина, куда в апреле 1974 года с целью усиления работ по аппаратной части системы управления движением и навигации для новой станции, в том числе и с применением БЦВМ, была переведена наша лаборатория из отдела В.П.Легостаева.

В этом же отделе сосредоточили работы и по системе «Дельта». Более того, в секторе Э.Гаушуса, наряду с алгоритмами и программированием задач автономной навигации совместно с сектором А.Сверчкова — коллективом, который вел все текущие вопросы динамики ДОС и математическую сторону системы управления движением, были начаты работы по СУД новой станции на базе БЦВМ «Салют-4».

В отделе Легостаева были сосредоточены работы по математическим аспектам управления и динамике транспортного корабля 11Ф732, вопросы дальнего и ближнего сближения с кооперируемыми объектами, все теоретические вопросы бесплатформенных систем управления и алгоритмов спуска транспортных кораблей с орбиты. Одновременно в этом отделе были оставлены работы по сопровождению и программному обеспечению БЦВМ «Аргон-16», в том числе и вопросы ее возможной модернизации.

Таким решением о проведении работ по БЦВМ в разных отделах были заложены, правда, тогда не очень просматриваемые, элементы конкуренции и соперничества, с которыми мы уже сталкивались 13 лет до того на поле УМ-2М и «Вычислителя». Но тогда у сторон были разные «большие начальники», а в этом случае «большой начальник» был уже один — Б.Е.Черток, чуть пониже по вертикали власти — еще один начальник, Б.В.Раушенбах. Расходились же задачи на уровне отделов.

Но оказывается, что амбиции и противостояние снизу при соответствующих качествах «больших начальников», в основном в части твердости, принципиальности и ответственности за риск в проведении определенной технической политики, могут играть и решающую роль в принятии решений, последствия которых выходят далеко за рамки, например, отделов.

В июне 1975 года разработка БЦВМ «Салют-4» практически была закончена. Более того, были определены принципы построения, структура и логика работы информационно-вычислительных комплексов на базе БЦВМ «Салют-4».

В НПО «ЭЛАС», так теперь стала называться новая организация под руководством генерального конструктора Г.Я.Гуськова, образованная на базе НИИМП, заводов «Компонент», «Микроприбор» и СЭМЗ, была разработана рабочая документация на создание всех составных частей системы. Экспериментально подтверждена работоспособность и характеристики больших интегральных схем на МОП-структурах, как основе построения ИВК «Салют-4».

ИВК «Салют-4» мог включать до 8 процессоров (активные приборы — АП), которые могли вступать в обмен данными с абонентами (пассивные приборы — ПП) через унифицированный интерфейс. Подключение ПП к интерфейсу осуществлялось через различные модули обмена (МО).

Обеспечение подключения резервных устройств ИВК осуществлялось через надежный блок управления конфигурацией (БУК). Система могла иметь несколько интерфейсов, объединенных в единую систему через модуль межинтерфейсного обмена — ММО. Число интерфейсов, подключаемых к ММО, достигало 7.

Была детально разработана и промоделирована логика взаимодействия всех устройств ИВК «Салют-4».

В БЦВМ «Салют-4» форматы команд, представление и кодировка данных полностью совпадали с форматами команд и данных ЕС ЭВМ, «Салют-4» содержала такое же количество 32-разрядных регистров общего назначения, регистры плавающей запятой и основную память, которая делилась на оперативную и постоянную, адресация данных и команд производилась до байта. Система команд БЦВМ «Салют-4» представляла подмножество набора операций ЕС ЭВМ, а команды выполнялись так же, как и команды ЕС ЭВМ. Исполнение команд ввода-вывода «Салют-4» было сделано не так, как в ЕС ЭВМ, потому что в этой части необходимо было сделать существенное упрощение и повышение быстродействия. Система прерываний БЦВМ «Салют-4» по структуре и принципам действия с небольшими отличиями повторяла систему прерываний ЕС ЭВМ с расширением возможностей в отношении числа внешних сигналов прерывания и некоторых структурных особенностях исполнения прерывания.

Для повышения надежности и живучести ИВК все его унифицированные элементы выполнялись с 3-кратной избыточностью с возможностью работы в различной конфигурации, в том числе в одноканальном варианте.

Основные характеристики ИВК «Салют-4», отраженные в выпущенном ТЗ и реализованные частично в макетном образце, были следующие.

БЦВМ

БЦВМ, совместимая по системе команд с ЕС ЭВМ.

1. Разрядность чисел — 16/32/48.

2. Разрядность команд — 16/32.

3. Система операций — подмножество операций ЕС ЭВМ, кроме десятичной арифметики и команд ввода/вывода (команд канала ЕС ЭВМ).

4. Управление выполнением операций — микропрограммное.

Выполняются операции с фиксированной и плавающей запятой.

Число команд — 128.

5. Емкость ОЗУ — 4 тыс. 32-разрядных слов (минимально).

Память электронная на МОП-транзисторах.

6. Емкость ПЗУ — 32 тыс. 32-разрядных слов. ПЗУ трансформаторного типа.

7. Быстродействие:

— сложение двух 32-разрядных чисел — 120 тыс. опер./с;

— умножение двух 32-разрядных чисел — 30 тыс. опер./с.

8. Масса процессора с ОЗУ на 4 тыс. 32-разрядных слов — 3,5 кг (один канал).

9. Мощность процессора 15 Вт (один канал), в дежурном режиме с подачей питания ОЗУ — 6 Вт.

10. Надежность: среднее время до отказа на один канал 5000 ч.

11. Наличие средств программно-аппаратного контроля работоспособности.

Обмен с датчиками и исполнительными органами

1. Через адресуемые модули обмена (МО), включающие модули;

— выдачи релейных сигналов фиксированной длительности (контактные и бесконтактные);

— выдачи релейных сигналов управляемой длительности (контактные и бесконтактные);

— выдачи импульсных сигналов (параллельный код);

— приема импульсных и релейных сигналов;

— прерывания;

— преобразования аналог-код;

— преобразования код-аналог;

— приема числоимпульсного кода;

— счета временных интервалов (таймеры);

— приема-выдачи последовательного кода;

— модуль обмена с системой отображения;

— модули обмена с ВЗУ.

2. Связь с абонентами происходит по стандартным информационным шинам длиной до 30 м (унифицированный интерфейс). Пропускная способность линии — 1 Мгц.

Организация системы

1. На один унифицированный интерфейс возможно подключение до четырех БЦВМ «Салют-4».

2. БЦВМ и абоненты, подключенные к различным интерфейсам, могут быть связаны между собой через специальный модуль межинтерфейсного обмена.

3. Обеспечение надежности системы производится изменением конфигурации. Все элементы системы (БЦВМ, интерфейс и модули обмена) троированы (каналы А, Б, В). Элементы системы автоматически либо по внешним командам могут работать в состояниях мажоритарного включения, одноканального (А, или Б, или В) с отключением двух других. Возможно перекрестное включение элементов.

Осенью 1975 года в секторе А.Сверчкова с участием секторов Г.Носкина и Э.Гаушуса была начата разработка ТЗ на комплекс управления движением и навигации (КСУДН) долговременных орбитальных станций, базирующийся на широком применении дискретной техники и БЦВМ «Салют-4» с единым каналом обмена информации.

КСУДН охватывал:

— все задачи автономной навигации, реализуемые на работающей на орбите системе «Дельта-5»;

— задачи построения и длительного поддержания трехосной ориентации в инерциальной системе координат, в том числе стабилизацию станции с точностью ±1° во время работы корректирующих двигателей;

— выполнение программных разворотов для ориентации станции в инерциальном пространстве, сканирование участков небесной сферы выбранной осью для проведения научных экспериментов;

— вращение станции вокруг выбранной оси с необходимой угловой скоростью;

— управление комплексом научной и прикладной аппаратуры с одновременной ориентацией станции на выбранный участок земной поверхности или небесной сферы;

— реализацию ручных режимов управления движением станции.

Уже в процессе разработки ТЗ на КСУДН вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР № 132-51 от 17.02.1976 г. «О создании многофункциональных космических систем и перспективных космических комплексов, ТТЗ на разработку и создание усовершенствованных долговременных орбитальных станций», которое и стало основанием для разработки ТЗ на КСУДН.

Одновременно с разработкой ТЗ на КСУДН в отделе Ю.Карпова (сектор И. Федосеева) разрабатывалась концепция ТЗ на систему управления бортовым комплексом управления (СУБК) ДОС-7КМ также с широким использованием ИВК «Салют-4», т.е. ставилась задача реализации идеи 60-х годов о создании системы централизованного контроля и управления КА.

Надо сказать, что начальники отделов К Баттткин и Ю.Карпов стали активными сторонниками создания систем управления новой станцией на базе ИВК «Салют-4».

Для создания ИВС на базе БЦВМ «Салют-4» необходим был ряд приборов, дополняющих возможности новой БЦВМ.

В первую очередь требовалось расширить возможности бортовой системы отображения информации и ручного управления. В этой части мы пошли двумя взаимодополняющими путями.

Первый путь заключался в том, что в 1973 году нами был разработан проект ТЗ на новый пульт управления «Свет-2», который шел на смену старого пульта «Свет», входящего в комплекс 2СТ с БЦВМ «Салют-2М».

Одним из новшеств в «Свет-2» было то, что в нем использовались новые газоразрядные матричные индикаторы (МИ) переменного тока на 512 знакомест (вначале на 256) разработки Рязанского института газоразрядных приборов (НИИ ГРП). Разработка «Свет-2» проводилась в НПО «ЭЛАС», и, естественно, электронная база в основном была та же, что и в БЦВМ «Салют-4». Главным конструктором «Свет-2» был Владимир Мелыпиян, и практически вся разработка этого сложного прибора велась в его лаборатории и под его руководством.

«Свет-2» строился по модульному принципу, что обеспечивало гибкое изменение его конфигурации по составу и возможностям в зависимости от поставленных задач. Экраны отображения информации конструктивно могли включать до четырех МИ, хотя программно поле отображения информации рассчитывалось на 64 МИ.

В состав устройства управления «Свет-2» входил специальный процессор, ЗУ микрокоманд и буферное ОЗУ объемом 2 Кбайт, а также пульты, включающие алфавитно-цифровые, управляющие и редакционные клавиши. В системе предусматривалась одновременная работа до восьми операторов по набору и вводу информации в ИВК «Салют-4». Система отображения информации с применением газоразрядных панелей переменного тока была рассчитана на ресурс работы в 5000 ч, что тогда было на порядок больше по сравнению с отображением информации на электронно-лучевых трубках.

В.П.Легостаев, став руководителем комплекса, вначале не поддерживал развитие системы отображения в отделе Е.А.Башкина, поскольку в его представлении развитием систем отображения для КА должен был заниматься отдел Ю.С.Карпова. Сохранилась даже резолюция В.П.Легостаева по этому вопросу. Однако позже и Ю.С.Карпов с сотрудниками поддержали создание «Света-2».

В 1975 году совместно с НПО «ЭЛАС» был разработан и выпущен документ «Принципы построения и функционирования системы отображения информации «Свет-2» на матричных экранах (модулях)». В документе были подробно рассмотрены вопросы логики работы и обмена данными с БЦВМ «Салют-4», кодирования и адресации информации, а также алгоритмы диалогового взаимодействия с операторами.

В подготовленном договоре с НПО «ЭЛАС» срок поставки первого комплекта «Свет-2» определялся II кварталом 1977 года.

Второй путь в создании систем отображения заключался в том, что совместно с КБ Красногорского механического завода мы решили развивать прибор отображения информации «Эридан» в части перевода его запоминающей среды с микрофильма на плоский голографический носитель (голографическое ЗУ), что позволяло почти на порядок (до 2000) увеличить объем кадров индикации, выбираемых из ГЗУ, по командам из БЦВМ за время менее 0,05 с.

В марте 1974 года на этот прибор было выдано ТЗ и заключен договор на разработку макетного образца. Кстати, одновременно с голографическим ЗУ для системы отображения информации было выдано ТЗ и на голографическое ПЗУ для хранения большого объема данных для БЦВМ, которое получалось по массе с лучшими характеристиками, по сравнению с ПЗУ на магнитных элементах.

Кроме этих приборов, совместно с НПО «ЭЛАС» решили провести разработку нового внешнего запоминающего устройства на магнитной ленте (на замену работающего с БЦВМ «Салют-2М» ВЗУ ЭА-006) для работы с БЦВМ «Салют-4». Эта работа выполнялась по тому же договору, что и «Салют-4».

Из других работ в рамках создания ИВК следует отметить разработку нового, управляемого от БЦВМ, бортового быстродействующего регистратора данных «Рассвет» на термобумаге.

ТЗ на создание этого прибора было выдано нами в Калужское НИИ телемеханических устройств (КНИИТМУ). В марте 1974 года на создание опытного образца был заключен финансовый договор, и в начале 1975 года у нас уже появился первый образец. К сожалению, а может, и наоборот, вести эту разработку пришлось нам самим, потому что отдел радистов, в ведении которого было печатающее устройство «Строка» (на которое из БЦВК отправлялись данные на регистрацию), как в случае с радиовысотомером, отказался вести этот прибор.

Наряду с созданием ИВК «Салют-4» и новых приборов в этот период были развернуты работы с ЛИТМО и с ЛВИКА им. Можайского по математическому моделированию дискретных систем управления и с МВТУ им.Баумана по моделированию цифровой вычислительной системы.

Чем же, в целом, привлекателен был для нашего предприятия проект ИВК «Салют-4»? Основные ответы на этот принципиальный вопрос состояли в следующем.

1. Создавалась бортовая цифровая многофункциональная система, способная обеспечить решение всего многообразия задач на различных пилотируемых и беспилотных космических аппаратах, как проектируемых в ближайшие 3-5 лет, так и перспективных, которые могли создаваться через 10 и более лет. Предпосылки этого — заложенные в систему возможности увеличения вычислительной мощности и трансформированное™ под новые объекты.

2. Большинство аппаратных средств системы (БЦВМ, пульты пилота и средства отображения информации, многочисленные модули) создавались на единой конструктивной, технологической и микроэлектронной базе одним разработчиком — НПО «ЭЛАС», которое стало в своем роде уникальным предприятием системного проектирования, способным разрабатывать и изготавливать широкий спектр бортовых приборов космического применения в микроминиатюрном исполнении посредством сборки электронных интегральных чипов в микроминиатюрные модули.

Кроме того, это было дружественное нам предприятие, в котором космическое приборостроение создавалось в первую очередь для нас и на наши деньги, а позже и для других предприятий Минобщемаша.

Это создавало предпосылки, с одной стороны, тщательной отработки и надежности создаваемой бортовой техники, а с другой — закрепления за предприятием надежного перспективного смежника, владеющего новой элементной и технологической базой космического приборостроения.

3. Базовое программное обеспечение БЦВМ «Салют-4», являющееся подмножеством программного обеспечения наземных ЭВМ единой серии (ЕС ЭВМ), позволяло использовать наземные ЕС ЭВМ для отработки бортовых программ и создания моделирующих и отладочных комплексов с минимальной затратой средств и времени, а также использовать для разработки штатных программ БЦВМ такие средства ОС ЕС ЭВМ, как:

— алгоритмические языки высокого уровня (PL-1, Фортран) для программирования задач вычислительного характера;

— ассемблер ЕС ЭВМ для программирования операционной системы БЦВМ;

— системные программы управления заданиями, задачами и данными для отладки штатных программ БЦВМ в пакетном режиме работы ЕС ЭВМ.

Программная совместимость БЦВМ с ЕС ЭВМ предполагала создание и отработку бортовых программ по следующим этапам, обеспечивающим их высокое качество и надежность:

Этап 1. Работа ведется на ЕС ЭВМ в дисковой операционной системе (ДОС) с программной моделью системы прерывания, с векторной моделью внешнего потока заявок и с интерпретацией (имитационной моделью) абонентов.

Этап 2. Проверка отлаженных программ и работа в реальном масштабе времени на технологическом наземном комплексе, включающем:

— технологический комплект БЦВМ «Салют-4» с необходимым набором модулей обмена данными;

— ЕС ЭВМ, расположенную в вычислительном центре предприятия и связанную быстродействующей линией передачи данных с технологической БЦВМ;

— адаптер обмена данными БЦВМ с ЕС ЭВМ;

— технологическая оперативная память, имитирующая и подменяющая ПЗУ БЦВМ;

— средства ввода и регистрации данных отладки и подготовки бортовых программ (прошивок) для ввода в штатные БЦВМ.

Этап 3. Обеспечение проверочных включений и комплексных испытаний ИВК «Салют-4» и смежных систем в составе космической станции в КИСе и на ТК с использованием контрольно-испытательной аппаратуры (КИА), включающей в свой состав:

— вычислитель «Салют-4»;

— технологическую оперативную память для подмены ПЗУ при проведении коррекции штатного программного обеспечения и проведении частных программ (ЧП) без снятия вычислительной аппаратуры с борта;

— адаптер обмена данными вычислителя с ЕС ЭВМ КИСа или ВЦ ТК;

— средства ввода и регистрации данных испытаний;

— модули обмена данными с бортовым ИВК;

— модули обмена с автоматической испытательной станцией (АИС) космического аппарата, построенной на базе использования ЕС ЭВМ.

4. Унифицированная система создавала преемственность в создании БЦВК и ЦВС различных космических аппаратов, позволяла принципиально сокращать сроки проектирования и отработки аппаратных и программных средств.

5. Создавались предпосылки для создания интегрированных систем управления перспективных пилотируемых станций, базирующихся на унифицированных БЦВМ, решающих задачи СУДН, СУБК, СЕП, СБИ, СОИ и объединенных в многомашинный информационно-вычислительный комплекс.

6. Преемственность аппаратно-программных средств для различных КА существенно облегчала проблему обеспечения предприятия высококвалифицированными специалистами в области цифровых устройств, цифровых систем и программирования.

7. Обеспечивалась программно-аппаратная совместимость бортового ИВК с новой наземной автоматизированной испытательной станцией КА, которая создавалась на нашем предприятии на базе использования ЕС ЭВМ.

8. Сохранялась приоритетность нашего предприятия в создании и использовании новой уникальной цифровой системы и других систем на ее базе, что было очень важным в условиях того времени, когда основные космические предприятия стали кардинально перестраивать свои производства для создания цифровых систем. Мы же, к сожалению, имели довольно слабое приборное производство без серьезных планов его перестройки.

В технических предложениях по новой станции, выпущенных в НПО «Энергия» в середине 1976 года, все задачи КСУДН и СУБК решались с использованием ИВК и БЦВМ «Салют-4».

В первом квартале следующего года планировался выпуск эскизного проекта по ДОС-7КМ (такой индекс получило изделие ДОС-7К№ 7) и нам было предписано в срочном порядке сформировать предложения по предполагаемой кооперации для включения в готовящееся очередное постановление правительства по этому изделию. Естественно, что ИВК и БЦВМ «Салют-4», а также другая упоминавшаяся выше аппаратура вошли в эти предложения.

В августе 1976 года ОКР по созданию БЦВМ «Салют-4» была завершена, в сентябре был подписан акт приемки ОКР.

От нашего предприятия акт подписали В.П.Легостаев, Е.А Баттткин и я; от НПО «ЭЛАС» — В.Н.Филатов, А.С. Новожилов, В.В.Ильинский, И.Д.Якушев.

Утвердили акт Г Я.Гуськов и Б.Е.Черток. В силу исторической важности этого документа приведу некоторые фрагменты из его содержания:

В результате рассмотрения материалов ОКР установлено:

1. НПО «ЭЛАС» разработало технологию МОП БИС — основу построения вычислительных машин семейства «САЛЮТ» и УИВК.

2. Выпущен комплект конструкторской документации на вычислительное устройство «Салют-4».

5. По разработанной технологии МОП БИС изготовлены два макетных образца вычислительного устройства «Салют-4».

6. Разработаны и отработаны на работающем макете микропрограммы (внутреннее математическое обеспечение) вычислительного устройства «Салют-4».

7. По отработанной технологии МОП БИС запущены в производство и находятся в процессе изготовления для последующих поставок изделия «Салют-4» для предприятий-заказчиков.

8. По результатам проведенных работ выпущен научно-технический отчет.

Представители предприятий НПО «Энергия» и НПО «ЭЛАС» считают:

1. Технология МОП БИС отработана до степени, позволяющей произвести запуск в производство опытных образцов изделий вычислительной техники.

2. Система конструкторской документации отработана для разработки вычислительных устройств на основе МОП БИС.

3. НПО «ЭЛАС» и завод «Компонент» полностью оснащены для изготовления опытных образцов вычислительной техники на основе МОП БИС.

4. ОКР «САЛЮТ-4» выполнена в полном объеме, в установленные сроки и на высоком техническом уровне.

5. В соответствии с настоящим актом договор от 10.03.72 г. считать закрытым, этапы 8 и 9 календарного плана подлежат оплате.

В октябре 1976 года был подписан последний финансовый акт на оплату работ по договору. Общая стоимость работ по созданию ИВК «Салют-4» с марта 1972 года по октябрь 1976 года составила 2780 тыс. рублей. Конечно, это была немалая сумма, но и не такая и большая для разработки новой бортовой вычислительной системы.

В сентябре 1976 года выходит решение ВПК при Президиуме СМ СССР № 227 от 1.09.1976 г., определившее кооперацию по созданию бортовых и наземных систем для комплектации космических станций ДОС-7КМ.

В соответствии с этим решением определялись следующие сроки изготовления и поставки аппаратуры ИВК «Салют-4»:

— первый технологический комплект с наземным испытательным оборудованием — IV кв. 1978 г.;

— второй технологический комплект — II кв. 1979 г.;

— первый штатный комплект — I кв. 1980 г.;

— второй штатный комплект — III кв. 1980 г.

Этим же решением определялись сроки изготовления и поставки другой бортовой аппаратуры, сопрягаемой с ИВК«Салют-4».

В соответствии с решением НПО «ЭЛАС» в конце 1976 года представил нашему предприятию подписанный Г.Я.Гуськовым финансовый договор на изготовление и поставку аппаратуры ИВК «Салют-4» со сроками, определенными упомянутым решением ВПК. Сумма договора на изготовление и поставку трех комплектов ИВК «Салют-4» составляла около 6 млн. рублей.

В это же время НПО «ЭЛАС» подготовило материалы для эскизного проекта по ДОС-7КМ № 7, 8, который мы согласовали в начале марта 1977 года. На титульном листе с утверждающей подписью Г.Я.Гуськова была согласующая подпись Б.Е.Чертока. В феврале 1977 года ТЗ на ИВК «Салют-4» было согласовано со старшим представителем Заказчика при НПО «ЭЛАС» М.Д.Белугиным.

Таким образом, работа над ИВК «Салют-4» фактически вышла из проектного этапа и по всем направлениям вступала в стадию изготовления и конкретной реализации. Находящийся у нас до говор на изготовление и поставку трех комплектов ИВК «Салют-4» надо было подписывать.

Однако чуть раньше этого времени (IV кв. 1976 г.) работы по ИВК «Салют-4» и его применению на проектируемой станции стали буксовать. На мой взгляд, основными причинами пробуксовки были следующие.

1. Сокращение у нас фронта работ по ИВК в связи с принятием решения о сборке и испытании станции ДОС № 5-2, практически повторяющим проект выведенной на орбиту в сентябре 1977 года станции ДОС №5 («Салют-6»).

Предложение Е.А.Башкина, Э.В.Гаушуса и мое уже на этой станции создать систему автономной навигации (модернизацию системы «Дельта-5») с использованием БЦВМ «Салют-4» руководством не было принято, поскольку линия «в основном ничего не менять» стала действительно основной для ДОС № 5-2.

Такое решение, естественно, потребовало направить усилия коллективов Э.Гаушуса, моего и К.Чернышева на обеспечение работ по системе «Дельта-6» с морально и технически устаревшим БЦВК на основе БЦВМ «Салют-2М».

2. Сдвиг сроков выпуска эскизного проекта по ДОС (и по КСУДН также) в связи с переключением ряда коллективов предприятия и комплекса Б.Е.Чертока к разворачиванию работ по многоразовой транспортной космической системе «Энергия-Буран», по которой в соответствии с Постановлением правительства (февраль 1976 года) НПО «Энергия» определялось головным разработчиком.

3. Как следствие сдвига сроков эскизного проекта по ДОС, появление новых вариантов и уточнений технической реализации систем, в том числе появление варианта построения КСУДН станции ДОС № 7, основанного на применении модернизированного варианта БЦВМ «Аргон-16», на базе которой в то время создавалась система управления транспортного корабля 11Ф732 и были начаты работы по созданию системы управления специального орбитального модуля.