Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Агат (компьютер)
Материал из https://ru.wikipedia.org

«Агат» — первый советский серийный персональный компьютер (микрокомпьютер[2])[1][3][4][5]. «Агат» является 8-разрядным универсальным компьютером, ориентированным для применения в образовательном процессе. Разработан в 1981—1983 годах в Научно-исследовательском институте вычислительных комплексов (НИИВК) как советский аналог-копия американского компьютера Apple II Plus / Apple IIe[6], производившихся с модернизациями до конца 1990 года[7]. Главный конструктор — Анатолий Фёдорович Иоффе. «Агат» является первой персональной ЭВМ, разработанной в СССР[4][8][9], первые комплекты которых появились в 1982 году, а серийный выпуск отлажен к 1985 году[10].

Производился серийно с 1984 года на предприятиях Министерства радиопромышленности (Минрадиопрома)[11]. Первым освоил производство Лианозовский электромеханический завод (ЛЭМЗ, ПО «Утёс»)[8], впоследствии производство развернули Волжский завод электронно-вычислительной техники (ЭВТ), Ковылкинский электромеханический завод (Мордовия) (КЭМЗ) и Загорский электромеханический завод (ЗЭМЗ, ПО «Звезда»), Минское НПО «Агат» (БССР), Костромской Электромеханический завод (КЭМЗ). К 1988 году было произведено около 12 000 машин[12], за 9 месяцев 1989 года — около 7000[13].

Серийное производство компьютеров «Агат» осуществлялось вплоть до 1993 года. Последним, предположительно, производство прекратил ЗЭМЗ: сборка прекращена в конце 1993 года, упаковка и отпуск готовых ПЭВМ — в 1994 году. По различным сообщениям[источник не указан 2260 дней], в некоторых школах использование «Агатов» в учебном процессе продолжалось по меньшей мере до 2001 года.

Содержание

Технические данные
  • Тип: учебный компьютер;
  • Серийный выпуск: 1984—1993 годы;
  • Процессор: 8-разрядный, 6502. Тактовая частота 1 МГц. Производительность 500000 оп./с;
  • Память: ПЗУ 2 КБ (хранила ПО «Системный монитор»), ОЗУ 64—128 КБ для серийных изделий. Могла расширяться установкой дополнительных модулей памяти (до 640 К для модели «Агат-9»). Использовалась схема переключения банков;
  • ОС: вариации Apple DOS 3.3 (США);
  • Системный блок: содержит узлы электронной схемы, блок питания и НГМД (объём хранимых данных — 140 К или 840 К). Габаритные размеры — 500351195 мм, масса — 8,7 кг. Питание — 220 В, потребляемая мощность — 60 Вт;
  • Клавиатура: внешняя, 74 клавиши. Габаритные размеры 48017265 мм, масса — 1,1 кг. В последние годы применялась клавиатура МС 7004А;
  • Монитор: цветные мониторы с диагональю экрана 32 см на базе серийных телевизоров «ILELIS» («Шилялис») и «Юность-404». В последующие годы цветные мониторы «Электроника 32ВТЦ 101/201/202». Чёрно-белые мониторы МС 6105, габаритные размеры — 400320280, масса — 9,5 кг. Мониторы, переделанные из телевизоров Standard WT431 (ГДР);
  • Принтер: D100 (Польша); CTI CPA-80, CPF-H80 (Япония); Epson FX-85, FX-800, LX-800 (Япония); СМ6337, МС6313 (СССР);
  • В комплект поставки входили два игровых аналоговых пульта типа Paddle.


Основные модификации

В разное время были выпущены несколько модификаций ПЭВМ «Агат» под индексами 4, 7, 8 и 9.
  • «Агат-4»: были выпущены в начале 1984 года (по другим данным — 1983) в виде небольшой опытной партии (не более 100 машин)[5]. Имели недоработанные платы с большим числом (до 50) проводных перемычек[14]. Достаточно быстро вышли из практического употребления.
  • «Агат-7», 8: представляют собой модернизацию Агата-4, прежде всего связанную с освоением серийного производства компьютера. Для улучшения теплоотвода логика переведена с серии 155 на 555, увеличена высота корпуса[5]. Отличались объёмом памяти и/или числом НГМД.
  • «Агат-9»: первоначально данный индекс носила ещё одна комбинация в ряду «Агат-7», 8, 9, но позднее индекс был присвоен новой разработке. Новый Агат-9 обладал большим объёмом и улучшенной системой управления памятью, дополнительные режимы отображения, обеспечивал совместимость с Apple II Plus 64 кБ, при этом большее число функций было реализовано в рамках основной платы компьютера.


Предыстория разработки

В трудах конференции Диалог-82-микро (Пущино, 1982) упоминаются ранние варианты компьютера — «Агат-1», «Агат-2», «Агат-3». Изготовление этих машин, в том числе и корпусов, практически в единичных экземплярах, проходило в стенах НИИВК. В них ещё не было дисковода и ввод информации осуществлялся с кассетного магнитофона. Вся электроника и клавиатура располагались на одной плате[5].

Проблемы организации серийного выпуска

«Агат» стал первым разработанным в СССР и серийно выпускавшимся компьютером, ориентированным на нужды образования.

Первым предприятием, освоившим выпуск «Агата», стал Лианозовский электромеханический завод[1], не являвшийся ни предприятием, ориентированным на выпуск вычислительной техники, ни одним из предприятий, входивших в кооперацию с разработчиком «Агата» — НИИВК. Освоение серийного производства «Агата» стало возможным прежде всего благодаря энтузиазму и энергии генерального директора ЛЭМЗ (и ПО «Утёс») Константина Васильевича Агафонова.

Подключившиеся в дальнейшем к серийному производству предприятия уже были специализированы на выпуск вычислительной техники: Волжский завод ЭВТ (серийное производство электронных узлов ЕС ЭВМ) и Загорский электромеханический завод (производство военных вычислительных систем разрабатываемых НИИВК)[1].

Расширение объёмов выпуска компьютера стало возможным за счёт смены потребительской ниши — сферы школьного образования. В то время для стимулирования производства оборудования для школьного образования было установлено, что продукция данного назначения засчитывалась производителям в объём по плану производства товаров народного потребления (ТНП). В связи с высокой (в сравнении с прочими товарами народного потребления) стоимостью «Агатов» (около 4000 руб.) и отсутствию проблем со сбытом (100 % объёма по плану забиралось Министерством просвещения) «Агат» позволял для освоивших его предприятий уверенно выполнять постоянно растущий план по производству ТНП. Эти обстоятельства позволили расширять производство «Агатов» вплоть до 1991 года.

Благосклонное отношение к «Агату» со стороны предприятий-изготовителей не отменяло проблемы наличия противоположного вектора технической политики министерства, в результате чего НИИВК отказался от дальнейшего совершенствования «Агата». Хотя в разработке «Агата-9» и участвовали те же инженеры — работники НИИВК, но выполнялась она уже на базе ОКБ ЛЭМЗ; главный конструктор П. Пешков.

Архитектурные и конструктивные решения ПЭВМ «Агат» 1-го поколения

«Агат» был разработан на базе архитектурных решений компьютера Apple II Plus, но конструктивно и схемотехнически сильно отличался от прототипа. Главной причиной различий в схемотехнике была ограниченность выбора элементной базы, допустимой для применения в изделиях такого рода, включая отсутствие отечественного варианта центрального процессора MCS6502.

В связи с тем, что возможности использования зарубежной элементной базы в то время были крайне ограничены, разработчики приняли решение создать плату процессора на базе секционированного процессора серии 588, сэмулировав на нём систему команд процессора 6502 с собственными расширениями. Данное решение не позволяло добиться производительности процессора 6502 на частоте 1 МГц и обеспечить точное соответствие временных характеристик кода, что в связи с высокой зависимостью от них решений Apple II (прежде всего, дисковой подсистемы и генерации звука) делало совместимость с прототипом практически нулевой. Похоже, что именно показатель производительности данного эмуляционного процессора (300 тыс. оп./с) кочевал по многим проспектам с характеристиками «Агата» при том, что реальная производительность оригинального 6502 на частоте 1 МГц составляла 500 тыс. оп./с, а серийный выпуск «Агатов» с процессорной платой на базе комплекта 588 никогда не осуществлялся. После опробования первой версии микропрограммы процессора 588 и исправления ошибок были найдены возможности приобретения оригинального процессора 6502 и принято решение отказаться от варианта эмуляции в пользу новой платы на базе процессора 6502.

Вторым важным отличием стало полное изменение архитектуры видеоподсистемы «Агата» в сравнении с прототипом, сделавшее невозможным прямое исполнение на «Агате» программ, разработанных для Apple II. Разработчики применили ранее разработанную ими для телевизионных игр схему[5]. У «Агата» были реализованы два режима отображения текста: цветной — 3232 знака и чёрно-белый — 6432 знака, а также три графических режима: цветные (16 цветов) режимы — 6464 и 128128 точек и чёрно-белый — 256256 точек, при этом, чтобы изображение занимало большую часть экрана с форматом 4:3, пиксели растягивались по горизонтали. В качестве буфера отображаемой страницы могла использоваться любая область памяти генплаты, поделённой на равные части по размеру страницы видеорежима. При этом для «Агата-8» существовала возможность выбирать для видеобуферов страницы, отключаемые из адресного пространства (из-за малой распространённости компьютеров в конфигурации «Агат-8» такая возможность практически не использовалась в реальном ПО).

В отличие от этого, Apple II Plus поддерживал один текстовый режим 4024 символа и два цветных графических режима 4048 и 280192 точек и имел практически «квадратные» пиксели, а в качестве видеобуферов были зарезервированы по две фиксированных области. Сильное несоответствие форматов изображения, а также способов кодирования и адресации не только ограничило прямое выполнение на «Агате» программ Apple II, но и адаптация требовала немалых усилий и времени и абсолютно индивидуального подхода к каждой программе.
  • Текстовый режим 6432 знака
  • Графический режим 6464 точки


Другой архитектурной особенностью «Агата» была структура и механизмы управления памятью. В отличие от Apple II Plus память Агата была реализована в виде трёх областей, каждая из которых физически располагалась на различных модулях. Память имела больший объём (в минимальном варианте 64 К оперативной памяти и 32 К псевдо-ПЗУ) и требовала от процессора специальных операций настройки и подключения. Работоспособность программ Apple II Plus в этом случае могла быть достигнута подключением некоторой стандартной конфигурации памяти при загрузке DOS и интерпретатора BASIC (в отличие от Apple II, в Агате после загрузки DOS выполнялась загрузка с диска интерпретатора), чего могло бы быть достаточно для программ Apple II Plus, но недостаточно для программ, требующих расширенной памяти, например Language Card.

В целом структура памяти «Агата» была вынужденным решением и диктовалась доступностью элементной базы. Так, в первом варианте серийной платы процессора были разведены места для установки 6 интегральных схем (ИС) 573РФ2 (12 К), подразумевающие использование «прошитого» интерпретатора BASIC аналогично Apple II Plus, но в связи с дефицитностью ИС ПЗУ реально устанавливалась лишь одна ИС (2 К), содержащая монитор. Генеральная плата «Агата» содержала 16 ИС ОЗУ и допускала установку ИС 565РУ5 (64…128 К) или РУ6 (32 К). Опять же в связи с дефицитностью ИС 565РУ5 устанавливались ИС малого объёма, и соответственно пришлось доукомплектовывать каждый экземпляр Агата платами дополнительной памяти ОЗУ (32…128 К) и псевдо-ПЗУ (32 К), отличающихся друг от друга по-разному запаянными управляющими перемычками (псевдо-ПЗУ — плата дополнительной памяти, у которой есть два режима работы — один только на запись, другой только на чтение). Также из-за дефицита ИС ПЗУ необходимого объёма и быстродействия у Агата был реализован знакогенератор текстового режима только с большими буквами, да и тот пришлось делать из двух ИС 556РТ5, паявшихся прямо одна на другую. При отсутствии дефицита соответствующих ИС с наибольшей долей вероятности «Агаты» уже первых выпусков имели бы 128 К памяти на генеральной плате, «прошитый» в ПЗУ интерпретатор BASIC и, возможно, одну дополнительную плату псевдо-ПЗУ.

Дисковая подсистема «Агата», хотя и была реализована на другой базе, в целом повторяла решение Disk II компьютера Apple II Plus и обеспечивала совместимость на уровне дисков и программ. В качестве основы был использован НГМД болгарского производства ЕС-5088.02, отличавшийся от НГМД ЕС-5088 модифицированной платой управления и разработанный болгарскими инженерами для ПЭВМ Правец 82 — практически полной копии Apple II. Данный НГМД оказался не очень удачным решением как в плане механики, так и схемотехники платы, в результате чего часто происходило разрушение информации на дисках, а накопители нередко теряли механическую регулировку. Производитель ПЭВМ Правец в результате отказался от НГМД ЕС-5088.02 в пользу полной копии оригинального Disk II, «Агаты» же комплектовались ими вплоть до завершения производства.

Конструкция «Агата» включала большую основную плату, называемую объединительной или генеральной (наиболее часто использовался термин «генплата»), содержащую основную память, схемы видеоконтроллера, тактового генератора, формирователя системной шины и ряд щелевых соединителей («slot» по терминологии Apple II) для подключения плат расширения. В отличие от Apple II, использующего 50-контактные щелевые соединители, в «Агате» применялись 60-контактные соединители, а контактирующие торцы плат расширения использовались не непосредственно, а оснащались специальными ответными частями. На момент начала производства «Агатов» отечественная промышленность не выпускала подобных соединителей, и ЛЭМЗ пришлось освоить их производство самостоятельно.

Платы расширения устанавливались перпендикулярно генплате (аналогично современным PC) и фиксировались винтами. Из имевшихся 7 соединителей расширения 2 были зарезервированы для специальных функций (процессорной платы и т. п.), а остальные Slot 2…5 использовались платами стандартной поставки: псевдо-ПЗУ, контроллер НГМД, доп-ОЗУ, плата интерфейса (принтер, RS-232). Фактически свободным был только один соединитель Slot 6, традиционно используемый на Apple II для контроллера НГМД. Кроме того, в корпусе системного блока размещались сетевой блок питания и НГМД.

Сначала была выпущена первая установочная партия «Агатов» под индексом 4 в количестве около 100 шт., использовавшихся в некоторых школах и при написании ПО «Агата», в частности системы «Школьница» на базе языка РАПИРА. В оригинале «Агаты-4» имели корпуса серого цвета, но один из них был покрашен в красный цвет (под цвет корпуса монитора на базе весьма элегантного телевизора «Шилялис») и использован для фотографирования на проспект советской экспортной организации Элорг (Elorg). Этот же красный «Агат» изображён на обложке первого номера журнала «Микропроцессорные средства и системы» за 1984 год. В 1984 году (с 4 по 11 апреля[15]) этот красный «Агат-4» представлялся Элоргом на выставке CeBIT. Кроме того, «Агат» выставлялся в июле 1983 года на «московской промышленной выставке»[16] (вероятно, имеется в виду ВДНХ).

Один из первых «Агатов» был передан в Институт микрохирургии глаза, где машина использовалась специалистами при подготовке глазных операций[5]. Этот экземпляр был замечен и описан в журнале BYTE[16] глазным микрохирургом Leo D. Bores (ещё в 1976 году[17] научившись у Святослава Фёдорова проведению радиальной кератотомии, он проводил семинары для американских врачей в его клинике и имел возможность ознакомиться с «Агатом» в августе 1983 и апреле 1984 года). Сохранилась фотография красного «Агата» с офтальмологическим расчётом и наложенным изображением хода операции на ТВ с камеры.

В дальнейшем компьютер подвергся конструктивной модернизации и был подготовлен к серийному производству. В соответствии с документацией подразумевались три варианта конфигурации серийного «Агата» под индексами 7, 8 и 9, отличающиеся объёмом памяти и числом НГМД. Реально поставлялись практически только компьютеры варианта «Агат-7» с одним НГМД и 96 К памяти. Изредка поставлялись конфигурации, называемые «Агат-8», с двумя НГМД или(и), 64(128) К памяти на генеральной плате и 64(128) К на плате дополнительного ОЗУ, но в связи с крайней ограниченностью реальных программных средств, способных воспользоваться дополнительной памятью, большого смысла в поставке таких машин не было. В будущем индекс 9 был использован для наименования совершенно новой разработки, чтобы существенно снизить объём вновь разрабатываемой и утверждаемой технической документации.
  • Компьютер «Агат-7» первых выпусков в металлическом корпусе с монитором на базе телевизора «Юность-404»
  • Компьютер «Агат-9» производства ЗЭМЗ с ч/б монитором МС6501, НГМД 840 К + 140 К и клавиатурой МС7004


Этапы модернизации

Первые серийные компьютеры «Агат-7» выпускались в алюминиевом корпусе, окрашенном в два цвета: коричневые передняя панель системного блока и верхняя панель клавиатуры и светло-серые (может быть кремовые) остальные части корпуса и клавиатуры. Кнопки клавиатуры были одноцветными цвета слоновой кости. Корпус системного блока был оснащён откидывающейся ручкой для переноски (передней панелью вверх), а клавиатура при этом могла укладываться в нишу передней панели (имевшиеся у «Агата-4» защёлки фиксации клавиатуры в «Агате-7» уже отсутствовали). В целом «Агат-7» стал несколько крупнее (выше) опытного «Агата-4». Позже «Агат» вновь был подвергнут конструктивной доработке, приобретя более технологичный пластмассовый корпус с достаточно мрачными чёрными передней панелью и клавиатурой (последняя приобрела различную окраску кнопок) и светло-серыми крышками корпуса, при этом обводы корпуса стали ещё больше, чем у первого металлического «Агата-7». Освоивший к тому времени производство «Агата» Волжский завод ЭВТ сделал корпус одноцветным — светло-серым.

Когда совместимость «Агата» с Apple II была признана желательной, разработчики реализовали решение с дополнительной платой видеоконтроллера, эмулирующей режимы отображения Apple II Plus. Эта плата имела децимальный номер ФГ3.089.121 и получила народное название «ячейка 121». Она не устанавливалась в серийные машины и в основном поставлялась как отдельное изделие. Плата содержала 64 К памяти, из которых фактически использовалась только половина, и обеспечивала работу видеорежимов Apple II Plus. Установленная в «Агат-7», она не мешала работе агатовских программ и оставалась незаметной. Для того, чтобы перейти к работе с «ячейкой 121», надо было переключить соединитель кабеля монитора от штатного гнезда Агата к гнезду на «ячейке 121» и выполнить загрузку со специального диска, выполняющего операции переключения работы процессора с основной памяти «Агата» (адреса $0000…$7FFF) на работу с памятью «ячейки 121» и загружающего монитор и BASIC аналогичные «зашитым» в ПЗУ Apple II Plus в плату псевдо-ПЗУ «Агата». Эмуляции распространённого расширения памяти Apple II — Language Card — «ячейка 121» не поддерживала.

Оригинальная система Apple II Plus Disk II обладала слабыми характеристиками (запись велась на одной стороне диска, объём — 140 К), поэтому к 1987 году был освоен в серийном производстве новый контроллер диска, позволяющий подключать стандартные накопители одинарной и двойной плотности, имеющие в разметке IBM объём от 360 до 720 К (реально были использованы двухсторонние НГМД двойной плотности (TEAC FD-55F, ЕС-5323, ЕС-5311), получившие в принятом на «Агате» формате разметки объём 840 К). Сам контроллер и формат физической записи разрабатывался вне НИИВК, но был любезно предоставлен официальным разработчикам «Агата» для подготовки к серийному производству. Использование оригинального решения и несовместимого с принятой у IBM физического формата записи были обусловлены отсутствием в тот момент времени (1984—1985) в номенклатуре серийно выпускаемых отечественных ИС необходимых контроллеров.

У используемого на «Агате» формата файловой системы Apple DOS не было возможности поддерживать диски, содержащие более 40 дорожек по 32 сектора ввиду фиксированного размера карты использования секторов, размещаемой в составе VTOC (формат ProDOS на «Агате» распространения не получил). Чтобы обеспечить управление дисками увеличившегося объёма без отказа от ставшего стандартом формата файловой системы, разработчик контроллера применил разделение диска на несколько томов, благо Apple DOS изначально поддерживала эту функцию на уровне командного языка и параметров запросов. Диск объёмом 840 К, содержащий 160 логических дорожек (2 стороны по 80 дорожек) по 21 сектору (256 байт) был разбит на четыре тома по 40 логических дорожек, при обращении к диску обозначаемые как V1, V2, V3 и V4.

Чисто практически работа с диском, разделённым на несколько томов, оказалась не очень удобной, поэтому программистами НИИВК была произведена модернизация формата Apple DOS, позволяющая оперировать расширенной картой использования секторов, размещаемой в нескольких секторах диска. Большинство программ, непосредственно оперирующих дисками, были оперативно переработаны для работы с новыми НГМД, так как последние обладали очень привлекательными потребительскими свойствами.

Для поддержки нового контроллера НГМД использовался новый подход к построению низкоуровневой программы RWTS. Программа RWTS получила механизм кеширования запросов на выполнение операций чтения и записи секторов, обеспечивающий достижение теоретического максимума скорости обмена — один оборот на дорожку плюс 1 сектор. Этот механизм обеспечил заметное увеличение скорости работы с дисками не только в сравнении с оригинальной Apple DOS 3.3 (работавшей крайне медленно из-за ошибки в реализации — чтение или запись целой дорожки происходили за 16 оборотов диска), но и по сравнению с различными SuperDOS, FastDOS (значительно ускорявшими процесс чтения), а также с аналогичными НГМД на других системах (PC, Spectrum, Корвет и т. п.).

Новый контроллер НГМД обычно устанавливался в соединитель Slot 5, а плата интерфейса перебиралась на свободный соединитель или просто изымалась из компьютера. Вкупе с распространением «ячейки 121» в корпусе «Агата-7» стало тесно, и возможности расширения фактически отсутствовали. Назрела необходимость новой модернизации «Агата» с большей интеграцией функций в рамках генплаты.

2-е поколение ПЭВМ «Агат»
Downgrade Counter