CC BY
47А.H. ИСАЙ,
С.H. ПАВЛЮЧЕНКОВ
A.N. I SAY, S.N. PAVLYUCHENKOV
СОЗДАНИЕ
ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
ДЛЯ ВОЙСКОВОЙ ПВО
MAKING COMPUTERS FOR THE ARMY AD
%
Сведения об авторах. Исай Александр Николаевич—доцент кафедры автоматизированных систем боевого управления Военной академии войсковой противовоздушной обороны Вооружённых сил РФ имени Маршала Советского Союза A.M. Василевского, полковник, кандидат технических наук, доцент (г. Смоленск. Email: xoxol93@yandex.ru);
Павлюченков Сергей Николаевич — доцент кафедры автоматизированных систем боевого управления Военной академии войсковой противовоздушной обороны Вооружённых сил РФ имени Маршала Советского Союза A.M. Василевского, подполковник запаса, кандидат технических наук, доцент (г. Смоленск. Email: psn-smol@yandex.ru).
Аннотация. В статье, посвященной истории развития бортовых цифровых вычислительных машин семейства «Аргон», проведён анализ основных этапов и особенностей проектирования специализированных вычислительных систем реального времени для подвижных объектов, показана уникальность результатов работы коллективов разработчиков.
Ключевые слова: Россия; Военная академия войсковой противовоздушной обороны; вычислительная техника; бортовая ЭВМ; машины семейства «Аргон»; требования к характеристикам; проектирование; надёжность.
Information about authors. Aleksandr Isay—Assistant Professor of the Combat Control Automated Systems Departmental the Military Academy of Army Air Defense of the RF Armed Forces named Marshal of the Soviet Union A.M. Vasilevsky, Colonel, Cand. Sc. (Tech.), Assistant Professor (city of Smolensk. Email: xoxol93@yandex.ru);
Sergei Pavlyuchenkov — Assistant Professor of the Combat Control Automated Systems Department at the Military Academy of Army Air Defense of the RFAF named after Marshal of the Soviet Union A.M. Vasilevsky, Lieutenant-Colonel (res.), Cand. Sc. (Tech.), Assistant Professor (city of Smolensk. Email: psn-smol@yandex.ru).
Summary. The paper covers the history of progress in onboard digital computers of the Argon family, analyzes the main stages and distinctions of designing specialized real time computers for mobile objects, and shows the unique results of the work done by the team of designers.
Keywords: Russia; Military Academy of Army Air Defense; computers; onboard computer; Argon family hardware; requirements for characteristics; design; reliability.
V_J
Военной академии войсковой противовоздушной обороны (ПВО) Вооружённых сил РФ имени Маршала Советского Союза A.M. Василевского уже много лет обучаются военнослужащие десятков дружественных России стран ближнего и дальнего зарубежья. Осваивая технику и вооружение войсковой ПВО, они неизменно сталкиваются с бортовыми средствами автоматизации и управления на базе цифровых ЭВМ. При изучении документации практически у всех возникает вопрос: почему бортовая вычислительная техника столь «преклонного» возраста?
Отвечая на подобные вопросы, преподаватели поясняют:
во-первых — новые комплексы, поступающие на вооружение, сразу же оснащаются новыми, современными ЭВМ;
во-вторых— модернизация и оснащение новыми ЭВМ суще-
ствующих комплексов ведутся постоянно;
в-третьих — при разработке «старых» ЭВМ был заложен такой запас прочности (в широком
смысле этого слова), что её достаточно для решения основных боевых задач и по сей день.
Рассказ об истории создания средств бортовой вычислитель-
ш ж
ИЗ ИСТОРИИ ВООРУЖЕНИЯ И ТЕХНИКИ
ной техники вызывает у обучающихся чувство гордости за отечественных конструкторов и инженеров.
Ярким представителем таких ЭВМ, на наш взгляд, является семейство бортовых цифровых вычислительных машин {БЦВМ) «Аргон». Например, офицеры войсковой ПВО знают, что БЦВМ «Аргон-15» различных модификаций с успехом функционирует на двух типах пунктов управления, а также в боевых машинах таких известных в мире зенитных комплексов, как «Бук» и «Тунгуска»1. Но мало кто знает, что она использовалась в составе более 50 систем, в т.ч. а авиационных комплексах противолодочной обороны «Коршун», «Сова», на истребителях МиГ-31, МиГ-33, в мобильных оперативно-тактических комплексах «Точка» и других средствах вооружения. С 1974 по 1982 год было выпущено около 500 таких БЦВМ, которых отличают высокая надёжность и неприхотливость.
Схожий по принципам построения и архитектуре бортовой вычислительный комплекс «Ар-гон-16» вообще является уникальной разработкой в мировой практике создания бортовых ЭВМ. За четверть века эксплуатации на космических кораблях «Союз», транспортных кораблях «Прогресс», орбитальных станциях «Салют», «Алмаз», «Мир», «Меч-К» не было выявлено ни одного отказа комплекса в составе системы управления. За это время было выпущено более
300 образцов — рекордный показатель для машин космического применения2.
Кто создавал эту уникальную технику?
История отечественной бортовой вычислительной техники как отдельной ветви истории ЭВМ восходит к середине 1960-х годов, В 1964 году в Научно-исследовательском институте электронных машин (НИЭМ) впервые в СССР были развёрнуты работы по проектированию,освоению в производстве и внедрению в системы бортовых ЭВМ (БЭВМ), получивших название «Аргон». После слияния в конце 1968 года НИЭМ с Научно-исследовательским центром вычислительной техники (НИЦЭВТ) разработка линейки ЭВМ «Аргон» продолжалась специализированным отделением НИЦЭВТ, которое в 1986 году выделилось в самостоятельное предприятие — Научно-исследовательский институт (НИИ) «Аргон». За это время было создано более 30 типов БЭВМ и вычислительных комплексов на их основе3.
Базой для первых разработок ряда БЭВМ «Аргон» послужил созданный к этому времени научно-технический задел по стационарным ЭВМ общего назначения. К середине 1970-х годов были разработаны 11 моделей машин для ракетно-космических, авиационных и наземных автоматизированных систем управления.
Вместе с тем использование вычислительных машин а со-
ставе систем управления летательных аппаратов и мобильных наземных объектов предъявляет ряд специфических требований, не играющих важной роли при создании стационарных ЭВМ, которые значительно усложняют проектирование бортовых машин. К числу важнейших требований, во многом определяющих выбор основных проектных решений, относятся ограничения на массо-габаритные характеристики и потребляемую мощность, повышенная надёжность функционирования, устойчивость к широкому диапазону внешних воздействий (механических, климатических, радиационных и др.), обмен в реальном времени информацией с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами объ-е кта уп равле н и я.
Разработка БЭВМ первого этапа велась на основе ряда принципиальных положений, выработанных с учётом специфических требований к бортовым машинам и в ходе многочисленных исследований, выполнения эскизных и технических проектов:
— только применение интегральных схем (ИС) давало возможность обеспечить необходимые параметры машин, в первую очередь массо-габаритные, энергетические и надёжностные (кстати, работы по созданию ряда «Аргон» дали мощный толчок развитию элементной базы для ЭВМ оборонного значения);
— ао всех моделях используется конструктивно-технологическая база с большой степенью унификации;
— при достигнутом в тот период уровне технологии элементов единственным путём удовлетворения жёстких требований к бортовым ЭВМ была специализация системы команд к решаемым задачам (вместе с тем системы команд и организация вычислений для различных моделей строятся на основе общих исходных принципов и являются достаточно близкими);
— с целью сокращения сроков разработки и числа ошибок при выполнении ручных операций основные узлы БЭВМ разрабатывались с применением систем автоматизированного проектирования на базе универсальных ЭВМ;
а
№ 4 - 2020 • ВОЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
А.Н. ИСАЙ, С.Н. ПАВЛЮЧЕНКОВ. Создание электронно-вычислительных машин... •
— структура БЭВМ разрабатывалась с некоторым запасом по быстродействию и ёмкости запоминающих устройств с расчётом на вероятное усложнение задач в процессе проектирования.
Разработанные на первом этапе машины по типу используемой элементной базы разделяются на две группы, К первой, более ранней по времени разработки группе относятся БЭВМ «Аргон-1», «Аргон-Ю и -ЮМ», «Аргон-11А и -11С», «Аргон 12А и -12С», собранные на гибридных ИС типа «Тропа», ко второй
— БЭВМ «Аргон-14», «Аргон-15», «Аргон-16» и «Аргон-17», выполненные на твёрдотельных ИС серий 106, 133, 134, а «Аргон-17» — на первых микропроцессорных больших интегральных схемах серии 5834.
Большое внимание в процессе проектирования уделялось определению параметров печатных плат как основного конструктивного элемента машин. При этом принимались во внимание ряд условий: возможность расчленения схемы БЭВМ таким образом, чтобы на платах размещались функционально законченные узлы, требование стандартизации физических размеров, технологичность при серийном производстве и возможность применения средств автоматизации.
В машинах «Аргон-14, -15, -16 и -17» используются типовые многослойные платы, изготавливаемые методом послойного наращивания (до 5 слоёв). Этот метод обеспечивает высокую плотность размещения печатных проводников, большие коммутационные возможности и повышенную надёжность, недостижимую при использовании других методов.
В машинах обеих групп конструктивным элементом следующего после платы уровня является пакет книжной конструкции. Как показали исследования и опыт эксплуатации, такая конструкция наилучшим образом отвечает требованиям механической устойчивости, предъявляемым к бортовым ЭВМ. Платы пакета шарнирно соединены специальной резиновой колодкой {«корешком») и могут поворачиваться на определённый угол, давая доступ к компонен-
там платы в процессе изготовления и наладки. Электрические соединения между платами осуществляются с помощью гибких проводников, припаянных к выводам плат и закреплённых в «корешке». Платы скрепляются между собой жёсткими шпильками; с целью уменьшения резонансных явлений на платах устанавливаются упоры. Таким образом, собранный пакет плат представляет собой жёсткую конструкцию, в высокой степени устойчивую к механическим воздействиям.
Пакеты плат книжной конструкции являются универсальным элементом, пригодным для построения как машин, компонуемых из конструктивно законченных съёмных блоков, так и машин, построенных по моноблочному принципу. По блочному принципу выполнены обслуживаемые БЭВМ авиационного и наземного назначения, условия эксплуатации которых позволяют осуществлять замену и ремонт неисправных блоков («Аргон-1», «Аргон-10, -ЮМ», «Аргон-15»). БЭВМ ракетно-космического назначения в большинстве случаев являются необслуживаемыми и строятся по моноблочному принципу, но даже эти ЭВМ при возможности повторного использования обладают таким важным свойством, как ремонтопригодность.
Серьёзную проблему при проектировании бортовых ЭВМ представляет обеспечение устойчивости к воздействию внешней среды. Ввиду их ком-
пактности существенное значение имеет отвод тепла. В большинстве машин обеих групп применено принудительное воздушное охлаждение их внутренних частей: от центральной системы охлаждения управляемого объекта в случае авиационных и мобильных наземных БЭВМ либо с помощью встроенного вентилятора(космические БЭВМ «Аргон-11С», «Аргон-12С» и «Аргон-16»), Ракетные машины «Аргон-11А» и «Аргон-14» помещены в герметизированный корпус, служащий радиатором для отвода тепла в окружающую среду. Устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам обеспечивается с помощью амортизаторов. В ряде случаев применялись специальные меры по дополнительному закреплению деталей.
Высокие требования к надёжности функционирования БЭВМ потребовали осуществления целого комплекса проектных, организационных и производственно-технологических мероприятий {использование высоконадёжных компонентов, введение в технологию изготовления электро- и термотренировок узлов, блоков и изделия в целом, строгое соблюдение стандартов, нормативов и порядка выполнения работ, разработка специальной аппаратуры для технического контроля, анализа дефектов, сбоев и отказов, сбор и обработка статистических данных о надёжности и др.). Эффективность этих мер подтверж-
! • из
ИЗ ИСТОРИИ ВООРУЖЕНИЯ И ТЕХНИКИ
дена всем опытом эксплуатации машин ряда «Аргон».
Представленный выше краткий анализ качеств БЭВМ семейства «Аргон» ярко показывает, как конструкторам удалось не только успешно решить целевые задачи функционирования ЭВМ, но и в полной мере обеспечить важнейшие свойства надёжности: безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость.
Это подтверждается тем, что в частях и соединениях войсковой противовоздушной обороны Вооружённых сил Российской Федерации и других стран до сих пор эксплуатируются ещё немало БЭВМ «Аргон-15» различных модификаций. На кафедре автоматизированных систем боевого управления Военной академии войсковой противовоздушной обороны Вооружённых сил РФ имени Маршала Советского Союза A.M. Василевского имеется экземпляр БЭВМ «Аргон-15» одной из модификаций для автоматизированной системы управления. И это не просто музейный экспонат — ЭВМ в рабочем состоянии: безотказность, долговечность и сохраняемость в действии! Уникально для этой ЭВМ и свойство ремонтопригодности:
— информация об отказавшем блоке (результат аппаратного или программного контроля) выводится на индикацию;
— все блоки ЭВМ (кроме ДЗУ — долговременного запоминающего устройства, предназначенного для хранения программ) могут быть заменены аналогичными из любого другого комплекса;
— для ремонта в стационарных условиях имеется комплект проверочного оборудования (пульт контроля и управления ПКУ-2, имитатор устройств ввода-вывода ИУВВ и пульт записи информации ПЗИ-З), позволяющий не только использовать штатные тесты, но и проводить все виды контроля, поиск неисправностей и даже программировать собственные тесты;
— имеется комплект документации: техническое описание и наборы электрических схем высокого качества.
Выпускалась БЭВМ «Аргон-15» в 1974—1982 гг. Кишинёвским заводом ЭВМ имени 50-летия СССР Министерства радиопро-
44
мышленности СССР. Машина одноадресная, параллельного действия. Архитектура и структура специализированные, оптимизированные для решения задач управления. Система команд включает команды вычислений синуса, косинуса и квадратного корня. Обмен информацией с внешними абонентами осуществляется каналами ввода-вывода. Построена БЭВМ на интегральных микросхемах серии 133. В состав машины входят блок вычислительного устройства, два блока оперативной памяти (ОЗУ-15), четыре (для некоторых систем три) блока постоянной памяти для хранения программ (ДЗУ-26), блок долговременного запоминающего устройства со сменной информацией (ДЗУС-З) и блок источника питания. Блоки укреплены на раме и электрически соединены жгутами.
Примечательны особенности блоков памяти, которые подвергались модернизации. Блок ОЗУ-15, построенный изначально на ферритовых сердечниках, был переведён на интегральные микросхемы и получил наименование ОЗУ-15П, сохранив все конструктивные особенности и характеристики. Блок ДЗУ-26 также был переведён с трансформаторных запоминающих элементов на интегральные микросхемы (ДЗУ-26П), а его надёжность повысилась за счёт применения кода Хемминга.
В заключение хотелось бы от лица офицеров, эксплуатировавших эту замечательную технику, выразить благодарность коллективу разработчиков НИИ «Аргон»: главным конструкторам С.П. Соловьёву, A.A. Перешивкину, ведущим разработчикам А.И. Савину, В.И. Антонову, H.H. Ефимову, Ю.Х. Клейману, Ю.Р. Лемзалю, А.Я. Тюрину, В.В. Чурилину и многим другим.
ПРИМЕЧАНИЯ
' Никончук Я.С., Паелюченков С.Н. Электронные вычислительные машины и микропроцессорные средства: учебное пособие. Ч. 5. Бортовая ЭВМ А-15. Смоленск: ВА В ПВО ВС РФ, 2001.
2 Официальный сайт ОАО НИИ «Аргон». Интернет-ресурс: http://www.argon.ru.
3 Перешивкин A.A. ЭВМ «Аргон-15*. См. интернет-ресурс: http://housea.ru.
4 Там же. ■
КНИЖНАЯ ПОЛКА ВОЕННОГО ИСТОРИКА
ш
КНИГИ, ПОДАРЕННЫЕ РЕДАКЦИИ «ВОЕННО-ИСТОРИЧЕСКОГО ЖУРНАЛА»
Барбанель Б.А., Паловинкин В.Н., федулов C.B., ФомичевА.Б. Германский опыт на службе ВМФ СССР (1945—1949). СПб.: Крыловский государственный научный центр, 2019. 409 е., ил.
Половинкин В.Н., Барбанель Б.А., ФедуловС.В., ФомичевА.Б. Международный опыт в отечественном подводном кораблестроении (1900—1950). СПб.: Крыловский государственный научный центр, 2019. 368 с., иг. Подарены C.B. Федуловым (Санкт-Пе тербург)
Собибор: взгляд по обе стороны колючей проволоки: сборник материалов. М.: Я уза-каталог, 2018. 416 е., ил. Подарена Д. В. Суржиком ( Москва)
МильбахВ.С., Павловиче.Л., Чураков Д.Р. Политические репрессии командно-начальствующего состава, 1937—1938 гг.: Среднеазиатский военный округ. СПб.: Гангут, 2019. 340 с., ил. Подарена Е.А. Бочковым ( Санкт- Пе тербург)
Барабанов М.С., Денисенцев С.А., Ермаков A.C. и др. Грозное небо: авиация в современных конфликтах /
Под ред. В Н. Бондарева. М.: Центр анализа стратегий и технологий, 2018. 256 с., ил. Подарена С.В. Аверченко (г. Воронеж)
Безугольный А.Ю., Дайнес В.О., Еременко С.Б. и др. Военные комиссариаты: история создания и развития (191S—2018 гг.) / Под общ. ред. В.П. Тон кош кур о ва, м.; Красная Звезда, 2018. 368 с., ил.
Подарена редакцией журнала «Военные комиссариаты России» (Москва)
Величие Родины в ваших славных делах: Главному разведывательному управлению Генерального штаба ВС РФ 100 лет: военно-исторический очерк/Под общ. ред. И.В. Коробова. М.; Синтерия, 2018. 463 с,, ил.
Слава и гордость военной разведки России: альбом / Под общ. ред. И.В.Коробова. М., 2018.152с.,ил. Подарены редакцией журнала «Зарубежное военное обозрение» ( Москва)
Алексеев Д. Энциклопедия оружия: лучшие мировые образцы. М.: Э,
2018.480с.,ил.
Подарена редакцией журнала «Воин России» ( Москва)
№ 4 - 2020 • ВОЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
