Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Институт Золотого Сечения - Под знаком "Золотого Сечения"

А.П. Стахов
Под знаком «Золотого Сечения»:
Исповедь сына студбатовца.
Глава 6. Драматическая история «компьютеров Фибоначчи».
6.8. Специальное конструкторско-технологическое бюро «Модуль»
Oб авторе
Как я стал директором СКТБ «Модуль»

Создание при Винницком политехническом институте Специального конструкторско-технологического бюро «Модуль» было несомненной заслугой ректора института проф. Кузьмина. В этом КБ сразу же после моего приезда в Винницу я начал разворачивать научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по «фибоначчиевой» тематике.

В начальный период моей работы в ВПИ (до тех пор, пока Винницкий обком Компартии Украины не включил меня в резерв на ректора Винницкого политеха) ректор Кузьмин способствовал моим контактам с СКТБ «Модуль», и мне удалось создать там отдел информационно-измерительных систем путем перевода научно-исследовательской лаборатории кафедры вычислительной техники в СКТБ «Модуль».

Именно там были развернуты научно-исследовательские, а затем и опытно-конструкторские работы по созданию так называемых самокорректирующихся аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей на основе кода Фибоначчи. В тот период это были лучшие советские разработки в этой области, и это подтверждалось огромным количеством заказов на изготовление опытных партий таких АЦП и ЦАП. По своим техническим параметрам (в частности, точности и быстродействию) эти разработки не уступали лучшим западным образцам, а по параметру технологической и метрологической стабильности значительно превосходили западные образцы. Они уступали лучшим западным АЦП и ЦАП только по габаритно-весовым показателям. В то время все западные разработки реализовались с использованием современной микроэлектронной технологии. А в этой части имело место существенное отставание советской электронной промышленности от западной.

К концу 1985 года в СКТБ «Модуль» сложилась острая экономическая ситуация. За исключением отдела, где я был научным руководителем, все остальные отделы не имели серьезных предложений по заключению хоздоговорной тематики, а это грозило сокращением отделов и увольнением сотрудников. Должность директора СКТБ «Модуль» совмещал с должностью ректора проф. Кузьмин. В силу загруженности по основной работе его руководство довольно большим КБ (около 500 человек) носило сугубо формальный характер. Фактическим же директором СКТБ «Модуль» была некая активная дама, которой в силу ряда причин Кузьмин симпатизировал и доверял. Однако в деятельности этой дамы было обнаружено ряд финансовых нарушений, вопрос был вынесен на партком института, и она получила строгое партийное взыскание, а Кузьмину было предложено освободить должность директора СКТБ «Модуль».

Поскольку из ученых ВПИ я был наиболее тесно связан с СКТБ «Модуль», то мне и было предложено Минвузом УССР занять эту должность, сохранив при этом должность зав. кафедрой вычислительной техники. Я согласился, и с 1986 по 1989 гг. моя жизнь стала еще более напряженной, потому что с этого момента я начал отвечать за довольно большой коллектив инженеров, рабочих и служащих.

Финансовая поддержка
Министерства общего машиностроения

Моя первая задача, как директора СКТБ «Модуль», состояла в том, чтобы найти устойчивый источник финансирования «фибоначчиевых» разработок. И за короткий срок эту задачу мне удалось решить! При этом главную роль сыграла поддержка моего научного направления, прежде всего, со стороны Госкомизобретений, а также со стороны некоторых высоких партийных и руководящих чиновников бывшего СССР. В Киеве таким чиновником оказался Владимир Павлович Горбулин, который в тот период занимал достаточно высокий пост зам. начальника оборонного отдела ЦК Компартии Украины, в Москве таким чиновником оказался Олег Федорович Антуфьев, начальник одного из ведущих главков Министерства общего машиностроения СССР (советского ракетного министерства). Именно по инициативе этих двух прогрессивно мыслящих советских функционеров «фибоначчиево» направление было включено в одно из секретных Постановлений ЦК КПСС и СМ СССР по развитию оборонной тематики. Результатом этого Постановления стало весьма значительное по тем масштабам финансирование «фибоначчиевого» направления со стороны Министерства общего машиностроения. На «фибоначчиевые» разработки было выделено в целом около 15 млн. рублей. Это были значительные для того времени суммы, если учесть, что это в 3 раза превышало годовой объем научно-исследовательских работ всего Винницкого политехнического института.

Заказчиком, в качестве которого выступала головная компьютерная организация Министерства общего машиностроения, было сформулировано три основных направления научных и опытно-конструкторских разработок:

  1. Проектирование самоконтролирующегося Фибоначчи-процессора для специальных применений
  2. Проектирование самокорректирующихся «фибоначчиевых» аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей высокой точности и метрологической стабильности
  3. Проектирование самосинхронизирующихся систем цифровой магнитной записи и волоконно-оптических систем передачи информации.

Для решения этих задач в КБ было создано три новых отдела: вычислительных систем, измерительных систем и информационно-регистрирующих систем. К работе над научными и опытно-конструкторскими проектами были привлечены студенты Винницкого политехнического института, мои аспиранты и подготовленные мною кандидаты наук. Благодаря тому, что заработная плата инженера-разработчика в СКТБ «Модуль» была относительно выше, чем на других предприятиях Винницы, в КБ пришло много квалифицированных инженеров-электронщиков и инженеров-конструкторов с других винницких заводов. С учетом подключения к «фибоначчиевым» разработкам конструкторского отдела и отдела микроэлектроники к этим разработкам в КБ было подключено около 200 разработчиков.

Первая «фибоначчиева» микросхема

Одним из важнейших направлений инженерных разработок СКТБ «Модуль» стало создание элементной базы Фибоначчи-компьютеров, на чем особенно настаивал «заказчик» — Министерство общего машиностроения. В перспективе планировалось, что такая элементная база станет основой для проектирования бортового высоконадежного Фибоначчи-компьютера для специальных применений.

Первой разработкой в этом направлении была микросхема небольшой разрядности, выполняющая функции Фибоначчи-процессора. Несколько таких микросхем в совокупности представляли Фибоначчи процессор более высокой разрядности. В основу микросхемы была положена Фибоначчи-арифметика, основанная на так называемых «базовых микрооперациях». Микросхема была предназначена для обработки символьной информации и выполнения арифметических операций в кодах Фибоначчи и «золотой пропорции». В частности, в микросхеме была заложена возможность выполнения следующих операций: запись и чтение информации, свертка, развертка, перемещение, поглощение, приведение к минимальной форме, суммирование, вычитание, реверсивный сдвиг, логическое умножение, логическое сложение и сложение по модулю 2.

Отличительной особенностью микросхемы являлось наличие контрольного выхода, на котором формировалась информация о неправильной работе микросхемы. Одновременно с выдачей сигнала «Ошибка» блокировались все информационные выходы. Если ошибка являлась следствием «сбоя» и при повторении операции сигнал «Ошибка» не появлялся, то блокировка выходов снималась. Если же внутри микросхемы происходил «отказ», то это индицировалось с помощью сигнала «Ошибка», появляющегося постоянно на контрольном выходе, и в этом случае блокировка информационных выходов оставалась.

Таким образом, основным результатом этой разработки было создание первой в истории компьютерной техники микросхемы для реализации самоконтролирующегося Фибоначчи-процессора со 100% гарантией обнаружения сбоев электронных элементов, возникающих при их переключении.

К сожалению, СКТБ «Модуль» не имело специальных систем автоматизации проектирования и поэтому проектирование велось сотрудниками СКТБ «Модуль» с использованием САПР НПО «Научный центр» (г. Зеленоград). Там же было изготовлено 100 опытных образцов такой микросхемы, выполненной на основе БИС КР 1801 ВП1-124.

Понимая, что дальнейший прогресс в этом направлении сдерживался отсутствием в СКТБ «Модуль» специального оборудования для проектирования микросхем, а такое оборудование можно было приобрести только на Западе за валюту, которая в исключительных случаях выделялось Госпланом СССР, я приложил огромные усилия, чтобы добыть необходимые валютные средства для этих целей. В начале 1989 г. в адрес заместителя председателя Госплана СССР т. Ситаряна С.А. было направлено письмо с просьбой о выделении СКТБ «Модуль» инвалютных средств следующего содержания:

«Специальное конструкторско-технологическое бюро «Модуль» при Винницком политехническом институте в содружестве с АН УССР проводит в интересах Минобщемаша научно-исследовательские работы по созданию высоконадежных бортовых процессоров, электронных вычислительных машин, измерительных и управляющих систем на основе кодов Фибоначчи.

Данное научное направление получило широкое всесоюзное и международное признание, защищено 100 авторскими свидетельствами СССР и 62 зарубежными патентами, относится к разряду приоритетных научных направлений и ставит целью выведения отдельных направлений цифровой вычислительной техники на мировой уровень.

Направление обсуждено на НТС Минобщемаша и Госкомизобретений, в АН УССР на Ученом совете Института кибернетики АН УССР им. В.М. Глушкова и получило полное одобрение.

В СКТБ «Модуль» создан высококвалифицированный коллектив разработчиков, способный выполнять научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы на высоком научном уровне.

Широкому внедрению данного направления в производство препятствует отсутствие микроэлектронной элементной базы вычислительных и измерительных систем, выполняющих операции в кодах Фибоначчи. Создание элементной базы на основе БИС большого уровня интеграции возможно только с использованием современных САПР микросхем и новейшей вычислительной техники.

Учитывая достигнутые в СКТБ «Модуль» научно-технические и практические результаты, наличие высококвалифицированных научных кадров, с целью ускорения внедрения в производство перспективного направления по созданию высоконадежных отказоустойчивых, само-контролирующихся и самокорректирующихся средств вычислительной и измерительной техники, что позволит резко повысить надежность систем управления космическими аппаратами, технологическими и энергетическими объектами, работающими в экстремальных условиях, Министерство высшего и среднего специального образования УССР, Академия Наук УССР, Министерство общего машиностроения СССР и Государственный комитет по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ходатайствуют о выделении в 1990 г. целевым назначением СКТБ «Модуль» валютных ассигнований в объеме 1 млн. рублей для приобретения САПР на базе ЭВМ VAX-11/780».


Особенность этого письма состоит в том, что под ним стоят подписи четырех крупных советских деятелей государственного масштаба: президента Академии наук УССР Б.Е. Патона, министра высшего и среднего образования УССР В.Д. Пархоменко, министра общего машиностроения СССР В.Х. Догужиева и председателя Госкомизобретений СССР И.С. Наяшкова. И это письмо является одним из наиболее серьезных документов государственного масштаба, подтверждающих значимость научных и инженерных разработок СКТБ «Модуль». К сожалению, это письмо было направлено в Госплан СССР в середине 1989 г., когда знаменитая «горбачевская» перестройка привела к разрушению советской науки, а затем и СССР, — и инвалютные средства для СКТБ «Модуль» не были выделены. Можете представить, сколько усилий мне пришлось приложить, чтобы получить подписи под этим письмом указанных выше государственных деятелей.

«Фибоначчиевые» система регистрации
и волоконно-оптическая линия связи

В 1965 г. американский инженер Кауц (Kautz) опубликовал статью «Fibonacci Codes for Synchronization Control» в весьма престижном международном журнале «IEEE Trans. IT» (1965, v.11, No 2). В статье обсуждалась еще одна область весьма эффективного применения кодов Фибоначчи – управление синхронизацией кодовых сигналов в каналах связи и в цифровой магнитной записи. Это направление исследований также получило отражение в разработках СКТБ «Модуль».

Первая из этих разработок – это волоконно-оптическая линия связи повышенной пропускной способности. При этом в системе использовалось два способа кодирования информации, так называемый «бифазный» код типа «Манчестер» и код Фибоначчи.


Волоконно-оптическая линия связи повышенной пропускной способности. Фото из личного архива Стахова А.П.

Приведенные ниже технические характеристики волоконно-оптических систем связи, построенных на различных системах кодирования, свидетельствуют о неоспоримых преимуществах кода Фибоначчи.

Технические характеристики волоконно-оптической системы связи:

  1. Скорость передачи информации
  2. - бифазный код 10 Мбит/сек

    - код Фибоначчи 20 Мбит/сек

  3. Вероятность ошибки в канале:
  4. - бифазный код 10-9

    - код Фибоначчи 10-11

  5. Максимальная длина линии связи 1000 м.

По заказу ряда промышленных предприятий в СКТБ «Модуль» был разработан «фибоначчиев» регистратор измерительных сигналов на основе бытового видеомагнитофона.

Особенность разработки состояла в том, что в канале магнитной регистрации было использовано «фибоначчиевое» кодирование. Регистратор позволял осуществлять преобразование аналоговых сигналов в цифровой код по двум различным каналам; регистрировать сформированный цифровой поток от аналого-цифровых преобразователей либо от внешних источников на магнитный носитель, воспроизводить затем цифровой поток, выдавая его в компьютер, либо на цифро-аналоговый преобразователь.

Работы по использованию кодов Фибоначчи для решения проблем самосинхронизации каналов магнитной регистрации проводились совместно с Киевским НПО «Маяк», которое считалось ведущей советской фирмой по цифровым магнитофонам специального применения. Энтузиастом этих исследований в НПО «Маяк» был талантливый инженер Ю.П. Орлович, который затем под моим научным руководством защитил кандидатскую диссертацию на эту тему.

Результаты совместных исследований СКТБ «Модуль» и НПО «Маяк» были изложены в коллективной монографии «Кодирование данных в информационно-регистрирующих системах» (Киев, издательство «Техника», 1985 г.), авторами которых были А.П. Стахов, Ю.П. Орлович, Ю.А. Сторожук и Б.Я. Лихтциндер.

Монография «Кодирование данных в информационно-регистрирующих системах» (авторы А.П. Стахов, Ю.П. Орлович, Ю.А. Сторожук и Б.Я. Лихтциндер), Киев, изд-во «Тхника», 1985 г.

«Фибоначчиевые» аналого-цифровые
и цифро-аналоговые преобразователи

Однако наиболее широкую известность получили инженерные разработки СКТБ «Модуль» по проектированию самокорректирующихся «фибоначчиевых» аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Этим разработкам предшествовала большая научная работа. По тематике «фибоначчиевых» АЦП и ЦАП в тот период было защищено наибольшее количество кандидатских диссертаций (Азаров, Марценюк, Петросюк, Моисеев, Стейскал, Крупельницкий). Эти исследования убедительно показали, что применение кодов Фибоначчи и «золотой пропорции» позволяет одновременно улучшить все технические параметры АЦП и ЦАП, в частности, точность, быстродействие и самое главное – температурную и временную метрологическую стабильность АЦП и ЦАП.

Исследования показали, что на основе кода Фибоначчи можно создавать АЦП и ЦАП, которые по всем параметрам (в частности, точности, быстродействию, метрологической стабильности) были лучше существующих АЦП, построенных на классическом двоичном коде. И такие АЦП и ЦАП были разработаны в СКТБ «Модуль», который начал их мелкосерийное производство на своей производственной базе. Было создано несколько модификаций таких АЦП и ЦАП. Наибольшей популярностью у потребителей пользовался самокорректирующийся АЦП со следующими техническими характеристиками:


  1. Число двоичных разрядов – 18 (17 цифровых и один знаковый)
  2. Время преобразования – 15 мкс
  3. Общая погрешность – 0,006%
  4. Погрешность линейности – 0,003%
  5. Частотный диапазон – 25 кГц
  6. Рабочий диапазон температур — 20± 30° С.


«Самокорректирующийся сквозной канал АЦП-ЦАП». Фото из личного архива Стахова А.П.

Кроме этого, в мелкосерийное производство в СКТБ «Модуль» производился «Самокорректирующийся сквозной канал АЦП-ЦАП» со следующими техническим характеристиками:

  1. Динамический диапазон 102 дБ.
  2. Частота дискретизации – 96 кГц.
  3. Частотный диапазон входного сигнала – 0-20 кГц.
  4. Коэффициент нелинейных искажений – 0,01%.


Отзывы о разработках СКТБ «Модуль»

О том, что в тот период на кафедре вычислительной техники Винницкого политехнического института и СКТБ «Модуль» действительно выполнялось ряд уникальных разработок в области вычислительной и измерительной техники свидетельствуют отзывы ведущих научно-исследовательских институтов и предприятий — потребителей измерительных и вычислительных средств. Особо хотел бы выделить отзыв всемирно известного Института точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева.


"ОТЗЫВ
о работе «Системы счисления с иррациональными основаниями», выполненной на кафедре вычислительной техники
Винницкого политехнического института
под руководством профессора д.т.н. Стахова А.П.

На кафедре вычислительной техники ВПИ выполнено оригинальное научное исследование в области систем счисления, основанных на представлении натуральных и действительных чисел в виде суммы чисел Фибоначчи или степеней «золотой» пропорции.

Такие способы нумерации чисел, названные системами счисления с иррациональными основаниями, обладают избыточностью, которая может быть использована для решения задач контроля устройств цифровой и аналого-цифровой техники.

Считаю, что наиболее эффективной областью применения предложенных систем счисления являются специализированные ЭВМ с широко развитой измерительной и исполнительной частью, техника аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, измерительные системы с магнитной регистрацией информации.

Было бы целесообразным рассмотреть возможность использования предложенного подхода и в других областях вычислительной техники, для чего необходимо было бы изготовить в микроэлектронном исполнении опытные образцы универсального модуля для обработки цифровой информации в указанных системах счисления, а также аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.

С целью развития указанного научного направления считаю целесообразным организацию в Винницком политехническом институте проблемной лаборатории вычислительной техники.

Директор
Института точной механики
и вычислительной техники им. С.А. Лебедева
член-корреспондент АН СССР Бурцев В.С».

Большой интерес наши разработки в тот период вызвали у представителей атомной энергетики. Это подтверждается следующим письмом, направленным руководством Ровенской АЭС в высокие инстанции, в частности, в Министерство приборостроения, Министерство энергетики УССР, ПО «Электромеханика» (г. Пенза) и ректору Винницкого политехнического института:

«Вашим министерством (ПО «Электромеханика) выпускаются для АЭС КСО М-64 и УЛУ2-ЭВМ, входящие в состав УВС «Комплекс-Титан 2», которые имеют ряд недостатков в части метрологии и помехоустойчивости.

Винницким политехническим институтом и его СКТБ «Модуль» проведены работы, позволяющие создавать КСО ИИС с феноменальными характеристиками, как по помехоустойчивости, так и по метрологии. Для проведения данных работ обеспечено финансирование по линии Госкомитета СССР.

При сочетании разработок ученых Винницы с технологической базой и конструкторами Пензы возможна разработка и изготовление ИИС на уровне лучших мировых стандартов. Проведение промышленных испытаний Ровенская АЭС согласна обеспечить в рамках АСУ ТП на своей площадке.

Для принятия решения по этому вопросу считаем целесообразным проведение совещания в Киеве в марте 1986 г.

Главный инженер А.Д. Яричин»


Любопытно отметить, что это письмо помечено датой 3 марта 1986 г., т.е. оно написано за 1.5 месяца до Чернобыльской катастрофы.


«Горбачевская перестройка»
и сокращение финансирования СКТБ «Модуль»

Все приведенные выше письма дают достаточно полное представление о характере, значении и государственной важности работ по созданию новых средств вычислительной и измерительной техники, которые выполнялись в тот период кафедрой ВТ и СКТБ «Модуль» ВПИ под моим научным руководством. К сожалению, ни одно из предложений по серийному внедрению «фибоначчиевых» систем, не было реализовано. Советская административно-командная система в лице Минэлектронпрома упорно сопротивлялась внедрению новых научных разработок.

Однако была еще одна важная причина, которая оказала пагубное влияние на СКТБ «Модуль». 1989 -1990 гг. были годами разрушительной деятельности «великого перестройщика» Горбачева, что привело к сокращению госбюджетного финансирования научно-исследовательских работ оборонного характера.

Первое сообщение о сокращении финансирования разработок СКТБ «Модуль» я получил в начале 1989 г. из Министерства общего машиностроения СССР, которое приняло глобальное решение о существенном сокращении финансирования всех научно-исследовательских работ, выполняемых «сторонними» организациями. Министерство также предупредило, что в 1990 г. следует ожидать полного прекращения финансирования. Мои отчаянные попытки «спасти» ситуацию закончились безрезультатно. Это известие вызвало бурную реакцию в коллективе СКТБ «Модуль». «Козлом отпущения» в этой ситуации, как всегда, оказался директор. Поскольку я, действительно, не видел реальной возможности в создавшихся условиях обеспечить КБ должным финансированием, я принял решение уйти с должности директора СКТБ «Модуль» и занять должность зав. кафедрой прикладной математики и вычислительных систем, которая к этому времени была организована в ВПИ. Так закончился «производственный» этап в моей научной биографии.


А.П. Стахов, Под знаком «Золотого Сечения»: Исповедь сына студбатовца. Глава 6. Драматическая история «компьютеров Фибоначчи». 6.8. Специальное конструкторско-технологическое бюро «Модуль» // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.13997, 09.11.2006

[Обсуждение на форуме «Наука»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru