"Электроника МК-85": подковать калькулятор
Если бы японцы из фирмы Casio увидели, что по мотивам их творения сделали советские инженеры, они бы очень удивились. Наш калькулятор был на порядок мощнее.
Автор: Евгений Лебеденко, Mobi.ru
| Раздел: Статьи |
Дата: 17 августа 2011 года
"Сюда пришли люди, которым было приятнее быть друг с другом,чем порознь, которые терпеть не могли всякого рода воскресений, потомучто в воскресенье им было скучно. Маги, Люди с большой буквы, и девизомих было - "Понедельник начинается в субботу".
Братья Стругацкие"Понедельник начинается в субботу"
Начиная работу над этим материалом, я думал, что напишу только об удивительном устройстве из середины восьмидесятых: персональном компьютере "Электроника МК-85", волею судеб его создателей втиснутом в худосочный корпус карманного калькулятора.
Я начал собирать информацию об этом устройстве и понял, что об МК-85 писали и пишут много и подробно. Люди, которые принимали непосредственное участие в разработке, например главный специалист ОАО "Ангстрем" Борис Михайлович Малашевич в своей подробнейшей статье, люди, для которых этот персональный компьютер стал хобби на всю жизнь, и просто коллекционеры раритетов вычислительной техники.
Тогда-то и стало ясно, что рассказ об "Электроника МК-85" - это рассказ о людях. О его создателях и пользователях. Ведь именно благодаря им этот уникальный прибор до сих пор живёт - как в "железе", так и в программных эмуляторах.
Давайте признаем, что калькуляторы как вид бытовой электроники давно почили. Материально, конечно. Духовно, а точнее программно, они живут в часах, телефонах и компьютерах. Программу наподобие calc.exe можно найти практически в любой технике, относящей себя к вычислительной.
А вот чтобы компьютер спрятали в калькуляторе, о таком вы знаете? Если нет, тогда давайте заглянем в прошлое нашей страны. Где же ещё могли поставить такую задачу?
1984 год. Советская микроэлектронная промышленность на подъёме. Нельзя сказать, что в вопросе производства микропроцессоров мы "доплюнули и переплюнули" загнивающий капитализм, но всё же шли с ним бок о бок. Частенько - своей уникальной и местами даже более эффективной дорогой.
Программируемые калькуляторы в то время - отдельное и весьма перспективное направление. Достаточно вспомнить многочисленных энтузиастов, объединяющихся в клубы наподобие КЛИП.
Официальная версия появления персонального компьютера "Электроника МК-85" сообщает о задании самого министра электронной промышленности СССР Александра Ивановича Шокина, которое получил зеленоградский НИИТТ (Научно-исследовательский институт точной технологии). Задание было не из лёгких: воспроизвести очень продвинутый для того времени программируемый калькулятор из Страны восходящего солнца Casio FX-700P.
Casio FX-700P
В полку программируемых калькуляторов Casio FX-700P по праву занимал генеральскую должность. Ведь под его сугубо карманной внешностью скрывался целый микрокомпьютер, способный решать вычислительные задачи, написанные на языке BASIC. Для ввода программ калькулятор имел полноценную QWERTY клавиатуру, а для дел калькуляторных - цифровой блок справа (не каждый ноутбук может сейчас похвастать такой раскладкой). Вывод результатов работы осуществлялся на двенадцатиразрядный матрично-символьный монохромный ЖК-дисплей. Но это не всё. Благодаря специальному параллельному порту, расположенному сбоку калькулятора, к нему можно было подключить (через специальный контроллер FA-3) бытовой кассетный магнитофон для загрузки программ с магнитной ленты и даже миниатюрный принтер FP-12, работающий по технологии термопечати.
Японские инженеры создали для Casio FX-700P массу периферии. Например, термопринтер FP-12
Читая о "задании самого министра", я несколько усомнился в том, что инициатива по разработке МК-85 исходила сверху и уж тем более преследовала целью воспроизводство японского программируемого калькулятора. Слишком уж узок был масштаб проблемы. Да и полученное в результате нашими инженерами решение кардинально отличалось от творения фирмы Casio.
Пришлось порыться в воспоминаниях непосредственных участников проекта - и, конечно же, нашлось подтверждение моим подозрениям.
Идея разместить одноплатный персональный компьютер в корпусе программируемого калькулятора прорастала снизу. В своих воспоминаниях об этом проекте заместитель главного конструктора НИИТТ Юрий Леонидович Отрохов пишет: "В те времена у нас зачастую инициатива на ту или иную разработку шла не сверху, как пишут некоторые более официальные историки, а снизу, непосредственно от нас - штатных разработчиков микросхем. Например: "А не слабо нам сварганить аналог ЭВМ "Электроника-60" (DEC LSI-11/23) на одной типовой плате вместо четырёх?"
Юрий Леонидович Отрохов был одним из закопёрщиков разработки МК-85
Такие в хорошем смысле слова безумства были не просто бравадой. Большинство специалистов НИИТТ ранее работали в знаменитом Специализированном вычислительном центре (СВЦ) - научной базе Министерства электронной промышленности СССР. В СВЦ создавались уникальные по тем временам разработки, например супер-ЭВМ военного назначения "5Э53".
Перейдя после расформирования СВЦ в НИИТТ, основной номенклатурой которого были калькуляторы, инженеры-электронщики вынуждены были "снизить обороты" своего творческого потенциала. Но сам-то потенциал от этого никуда не делся. Вот и стали на калькуляторном производстве появляться идеи "взрослых" ЭВМ.
Очевидно, что в эпоху планового производства разработать микропроцессорный комплект самостоятельно и, главное, испытать его на опытном образце было совершенно нереально. Идея должна была пройти долгий и тернистый путь научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, прижиться в министерских умах, спуститься свыше в виде задания на опытную партию и только затем пойти в серийное производство.
Все попытки Отрохова и единомышленников убедить руководство в перспективности разработок одноплатных ЭВМ на базе имеющихся в то время в распоряжении НИИТТ шестнадцатиразрядных процессоров собственного производства К1801ВМ2 (n-МОП вариант) и Н1806ВМ2 (КМОП вариант), совместимых по системе команд с компьютерами "Электроника 60М", завершились неудачей. Более того, направление ЭВМ было передано в другой отдел НИИТТ.
Процессорная серия 1806 была разработана по более энергоэффективной технологии КМОП
Тем не менее, как водится, идея уже обрела достаточный потенциал для инициативных разработок. Не имея никаких специально выделенных средств, инженеры отдела Отрохова пытались реализовать микропроцессорный комплект на базе штатно выпускаемых НИИТТ базовых матричных кристаллов (БМК) серии 1515МХ1. БМК - предки нынешних схем ПЛИС были фактически конструкторами, из которых можно было "слепить" необходимый функционал, программируя его путём нанесения последнего слоя маски металлизации между готовыми логическими элементами и электрическими цепями.
Так на базе процессора Н1806ВМ2, нескольких БМК и готовых микросхем ОЗУ и ПЗУ "на коленке" была собрана первая схема будущей "Электроники МК-85".
БМК в ней превратили в контроллеры жидкокристаллического дисплея, памяти и клавиатуры, поскольку сам микропроцессор не имел этих функциональных узлов. Вместе с процессором на плате разместили два килобайта оперативной памяти и восемь килобайт ПЗУ для хранения прошивки. Полученное самодельное решение стали демонстрировать руководству, которое, конечно же, отмахивалось и от идеи, уже реализованной в "железе".
Микропроцессорный комплект, по собственной инициативе разработанный инженерами отдела Отрохова
От неминуемого забвения разработанный компьютер выручил господин Случай в лице заказа от самого ЦК КПСС. В 1986 году на очередном Съезде КПСС в связи с предстоящим семидесятилетием Великой Октябрьской социалистической революции, партийное руководство приняло решение вместо традиционных записных книжек подарить делегатам съезда книжки электронные. И сделать их было поручено НИИТТ. Под это дело в институте была открыта опытно-конструкторская работа, которая, благодаря весьма сжатым срокам её выполнения, весьма щедро финансировалась. Вот в её-то рамках коллектив Отрохова и сумел развить схемотехнические решения разработанного ранее микропроцессорного комплекта.
Имея достаточные финансовые возможности, инженеры усовершенствовали состав микросхем своей одноплатной ЭВМ. Так, вместо процессора Н1806МВ2, который был хоть и универсальным, но не очень оптимальным решением, было разработано вычислительное ядро на базе БМК нового поколения. Основным компонентом этого БМК являлся процессорный модуль серии 1860, вокруг которого была создана обвязка из логических компонентов 1515МХ1. На них в новом БМК разработали контроллеры памяти и клавиатуры, программируемый порт и порт для подключения контроллера дисплея, а также ряд сервисных узлов. Полученную микросхему назвали процессором КА1013ВМ1. Она работала в связке с контроллером дисплея КА1013ВГ2, двумя килобайтами оперативной памяти и шестнадцатью килобайтами ПЗУ.
Схема будущего МК-85
Разработанное "железо" разместили в оригинальный корпус с двумя клавиатурами и символично окрестили "Электроника МК-87".
Вот что об этой авральной опытно-конструкторской работе вспоминает Отрохов: "Сроки были жёсткие, и, конечно, мы воспользовались этой ситуацией, насколько смогли, в своих "корыстных целях" реализации амбициозного плана по портативному компьютеру. Для этого засунули в процессор 1806ВМ2 необходимые нам узлы на ячейках БМК. Пахали, как рабы на галерах, сутками, но с подарками в виде МК-87 успели, главное, сделав частично в серии микросхем КА1013 то, что нам нужно в плане наших задумок по портативному".
В серию подарочный МК-87 не пошёл. Количество его экземпляров было равно числу участников партийного форума. Поэтому машинка эта является настоящим раритетом. Некоторые источники пишут, что МК-87 - результат реинжиниринга органайзеров компаний Casio и Sharp. Но, признаюсь честно, среди устройств этих компаний я не нашёл ни одного хотя бы близко похожего на "Электроника МК-87".
Обкатав полученные решения на "партийной" записной книжке, инженеры заново предложили своё решение по одноплатной ЭВМ руководству НИИТТ. И получили поддержку. Была открыта специальная опытно-конструкторская работа по будущей "Электроника МК-85" и следом ещё одна, с заделом на будущее. В ней предлагалось расширить возможности созданного микропроцессорного комплекта для получения конкурентоспособного решения, которое могло тягаться с разрабатываемым в то время на минском заводе "Интеграл" микрокомпьютером "Электроника МК-90".
Тот самый разработанный коллективом Отрохова микропроцессорный комплект
Именно тогда и появилась идея разместить созданный комплект микросхем в корпус, идентичный Casio FX-700P.
Думается мне, у японцев, узнай они о затее наших инженеров, волосы бы встали дыбом. Ведь в их детище трудился всего-навсего четырёхразрядный микроконтроллер HD61913 с интергированными на нём ПЗУ, контроллерами ЖК-дисплея и клавиатуры и однокилобайтные модули оперативной памяти HD61914, которых в FX-700P было целых два.
Один из вариантов реализации "сердца" МК-85 - процессора КА1013ВМ1
Конечно же, всё сразу не получилось. Была проведена большая работа по размещению микросхем в металлокерамические корпуса, снижению потребляемой процессорным модулем мощности с одновременным увеличением допуска по питающему напряжению.
Именно так, благодаря энтузиазму инженеров НИТТ на свет и появилось устройство "Электроника МК-85". Поскольку этот компьютер ну никак не вписывался в систему стандартизации советских средств вычислительной техники, его (на основании внешнего сходства) отнесли к категории калькуляторов. Правда, на прилавки такой калькулятор попал по совершенно немыслимой цене - 145 рублей! Что не помешало ему стать бестселлером среди инженерной прослойки населения страны.
Микрокомпьютер "Электроника МК-85"
МК-85М
Правда, реализовать все свои задумки в серийном образце коллективу Отрохова не удалось. Вместо предлагаемых восьми килобайт оперативной памяти серийная "Электроника МК-85", как и его прототип Casio, имела все два килобайта. Впрочем, этот объём вполне удовлетворял большинство пользователей. Для особо страждущих чуть позже была выпущена модификация "Электроники МК-85М", имеющая шесть килобайт ОЗУ.
Существенным отличием МК-85 от японского донора было то, что последний работал исключительно на батарейках. А вот МК-85 кроме батареек использовал и импульсный блок питания "Электроника Д2-10К". Такой подход делал наш "программируемый калькулятор" практически полноценным компьютером с возможностью как стационарной работы, так и автономных вылазок.
Двенадцатиразрядный ЖК-дисплей МК-85 позволял отображать 63 символа в режиме бегущей строки. Поэтому информативность и вводимых программ, и выводимых результатов была высокая.
Мощная начинка нашего продукта позволяла создавать изощрённые программы на языке BASIC (http://mk85.narod.ru/Lib/Book/contents.htm). Так, модель МК-85 допускала создание программ на BASIC в 1221 шаг (для двухкилобайтного ОЗУ), а МК-85М - в целых 5317 шагов!
При этом, напомню, процессор МК-85 был шестнадцатиразрядным и по системе команд был совместим с мощными персональными компьютерами - такими, как "Электроника 60М", "ДВК-1/2" и наипопулярнейшим бытовым компьютером "БК-0010".
По точности вычислений Casio FX-700P в подмётки не годился МК-85. Например, в тесте шестикратного возведения числа в квадрат и последующего извлечения квадратного корня японец существенно ошибался. А МК-85 точно выдавал исходное число.
Такие возможности сделали микрокомпьютер (давайте называть вещи своими именами) культовой в инженерных кругах вещью. В течение всего времени выпуска (1985-2000 годы) на МК-85 сохранялся ажиотажный спрос. Всего же было выпущено более 150 тысяч экземпляров этого удивительного устройства.
Как и положено персональному компьютеру, "Электроника МК-85" пережил множественные как программные, так и аппаратные моды, создаваемые и любителями, и разными производственными объединениями. Наряду с сугубо бытовыми вариантами МК-85 широко применялись его специализированные образцы. Известны спецпрошивки для использования МК-85 в военной авиации и артиллерии, и даже для поиска статистических зависимостей в поведении коллективов обучаемых!
Но, наверное, самым известным спецприменением МК-85 стала его помощь в борьбе с экономическими преступлениями. В период лихих девяностых на его базе заводом "Ангстрем" (Зеленоград) были сделаны модификации "Электроника МК-85Б" и "Электроника МК-85С". Где литера "Б" обозначала банковское применение, а "С" - криптографическое (Crypto).
В этих моделях "МК-85" были реализованы специальные прошивки, содержащие мощнейшие алгоритмы шифрования, обеспечивающие стойкое кодирование текстов объёмом до 1500 символов.
Прекращение знаменитых афёр с фальшивыми банковскими авизо произошло в том числе благодаря широкому применению этих моделей "МК-85" в банковской сфере.
Вот такое удивительное устройство прячется в неказистом корпусе, имитирующем японский программируемый калькулятор. Для нас история "Электроники МК-85" является примером того, что удачную и успешную технологию вовсе не нужно импортировать из-за рубежа. Достаточно дать возможность поработать фантазии наших левшей.
Vova
