В.Н. Барышников, М.А. Воронов, А.В. Гиглавый, Ф.И. Паначев, В.Ю. Романов, О.Ф. Титов

Прежде чем описывать персональную ЭВМ (ПЭВМ) "Ириша", необходимо понять, что такое компьютер для школы, для кабинетов информатики и вычислительной техники. Что должен уметь такой компьютер? Каким он должен быть по конструкции, возможностям, размерам и стоимости? С этими отправными вопросами сталкивается конструктор, начиная разработку компьютеров этого класса. Здесь и возникает ряд трудностей, своего рода порочный круг: с одной стороны - для того, чтобы составить программу машинного курса, очень хотелось бы знать возможности будущей школьной ЭВМ, с другой стороны - сами характеристики машины определяются по требованиям и программы такого курса. Ошибки, промахи, недочеты в архитектуре, конструкции, возможностях программного обеспечения очень нежелательны по причине массовости такого устройства.

Немаловажны и социальные последствия таких промахов: школьный компьютер будет первым серьезным устройством, с которым столкнутся школьники, и нужно, чтобы они после первой своей встречи с компьютером поняли, что это их верный друг и помощник, а не очередное занудливое учебное пособие. Процесс формирования окончательного варианта школьного компьютера, видимо, будет состоять из ряда приближений. Сформулированы (по сегодняшним представлениям о курсе информатики в школе) требования к школьному компьютеру [1]. В ответ на них в ряде организаций разработаны конструкции и опытные образцы школьных ЭВМ, одна из которых - ПЭВМ "Ириша" (см. рис. 1, а также фото на 1-й стр. обложки и на развороте).

Персональная ЭВМ "Ириша" в минимальном комплекте состоит их трех блоков: системного блока, телевизионного монитора и клавиатуры. В таком комплекте она должна, по замыслу авторов, существовать на рабочем месте учащегося в будущем кабинете информатики.

В расширенном комплекте ПЭВМ "Ириша" снабжается НГМД (150 и 203 мм) и принтером "Электроника" УВВПЧ-30-004, подключаемым непосредственно к модулю процессора. В машину преподавателя можно установить дополнительную память (до 128 Кбайт), с помощью которой организуется электронный диск. Это существенно повышает скорость работы программ, требующих частого обмена информации с диском. Расширенный комплект - вполне полноценный инструмент для подготовки программ. Кроме того, в локальной сети машин "Ириша", образующих кабинет информатики, машина преподавателя будет взаимодействовать с машинами на рабочих местах учащихся.

Безусловно, опытная эксплуатация подобных машин внесет свои коррективы в требования к ним, в их конструкцию. Предполагаемую конструкцию ПЭВМ следует рассматривать как некий промежуточный вариант, а сам компьютер, будучи выполненный тиражом в сотни экземпляров, позволит скорректировать конструкцию и требования к новой машине будущего, тираж которой будет существенно больше. Возможно, часть ее узлов в дальнейшем будет исключена, а вместо них будут поставлены новые, необходимость в которых возникнет в процессе создания и отладки учебных программ.

Системный блок
В системном блоке находится сам компьютер и источник питания, а все остальное - это его периферия. Конструктивно системный блок представляет собой небольшую кассету, в которой может устанавливаться до 4 плат размером 150х230 мм (рис. 2).

В минимальном комплекте системный блок ПЭВМ "Ириша" состоит из двух модулей: модуля процессора и модуля телевизионного адаптера. Разделение модулей процессора и телевизионного адаптера позволяет достаточно гибко опробовать различные варианты процессоров при сохранении неизменного формата выдачи информации на экран монитора, и наоборот, а это очень важно на этапе отладки схемотехники компьютера.

Процессорный модуль (рис. 3) выполнен на базе микропроцессорного комплекта серии КР580. Выбор вызван доступностью комплекта, богатством и разнообразием уже существующего для него программного обеспечения (ОС-1800, микроДОС). И хотя МПК КР580, безусловно, не последнее достижение микроэлектроники, все же его система команд, видимо, наиболее подходит для построения 8-разрядных персональных ЭВМ.

Микропроцессор через локальную магистраль взаимодействует с узлами этой же платы: параллельным интерфейсом клавиатуры, многофункциональным интерфейсом для подключения принтера и других устройств, последовательным интерфейсом для работы с бытовым магнитофоном и локальной сетью, таймером, двухканальным звуковым синтезатором, двухканальным адаптером для работы с игровыми пультами, контроллером прерываний и узлом управления расширенной памятью. К той же магистрали подключены и системные ПЗУ (4...15 Кбайт). Кроме того, на плате модуля процессора находятся аппаратные средства для работы с внешней магистралью и дополнительный разъем для технологического контроля и проверки. Через этот разъем к локальной магистрали процессора можно подключать дополнительные интерфейсные узлы, ОЗУ, ПЗУ и т.д.

Модуль телевизионного адаптера выполняет две функции: отображение информации на экране монитора и оперативной памяти компьютера. Он позволяет формировать на экране графическое изображение за счет сканирования определенной области памяти.

Модуль имеет три режима работы.

В монохромном режиме среднего разрешения модуль формирует одноцветное изображение (320х200 точек). Цвет засвечиваемых точек и фона может задаваться программно. Объем памяти, необходимый для этого режима - 8 Кбайт.

В цветном графическом режиме и в режиме графики высокого разрешения объем экранной памяти - 16 Кбайт. В режиме цветной графики среднего разрешения каждая из засвечиваемых точек может быть окрашена в один из четырех цветов одной из двух заранее выбранных палитр. Графика высокого разрешения - одноцветная: рабочее поле 640х200 точек. Во втором и третьем режимах фон, на котором формируется изображение, может быть окрашен в один из 8 выбранных цветов. Эти два режима по организации вывода графического изображения аналогичны соответствующим режимам ПЭВМ IBM PC.

Общий объем ОЗУ модуля телевизионного адаптера - 64 Кбайт (8 БИС К565РУ5Д). Для регенерации изображения служит 16 Кбайт (экранная память монитора), а остальные 48 Кбайт составляют оперативную память процессора.

Особенность ПЭВМ "Ириша" - отсутствие в ней спциальных аппаратных средств для работы с символьной информацией. Текст на экране монитора формируется в графическом режиме программой, "зашитой" в ПЗУ процессора. Самая долгая операция обработки текста на экране (прокрутка) длится 0,2 с (практически незаметно для глаза).

Источник питания находится на передней панели системного блока под декоративной крышкой. Он преобразует входное напряжение 18...24 В в набор напряжений +5 В (5 А), +12 В (0,3 А) и -12 В (0,1 А), необходимых для работы системного блока ПЭВМ и клавиатуры.

По требованиям электробезопасности в школьных кабинетах не допускается разводка по столам учащихся напряжения свыше 42 В, и в действующем техническом задании на школьный компьютер это положение зафиксировано [1]. Но верхний предел 42 В оказался не слишком удобным для схемотехники источника питания; оптимально напряжение в пределах 18...24 В. Питание компьютеров (как и черно-белых телевизоров) на рабочих местах осуществляется от общего выпрямителя и разводится вместе с локальной сетью.

Механическая конструкция кассеты обеспечивает удобный доступ к элементам источника питания и одновременно надежно защищает ПЭВМ от чрезмерно любопытных молодых пользователей. Платы в кассете расположены вертикально, что обеспечивает достаточное охлаждение установленных на них элементов за счет естественной конвекции.

Устройство отображения
Устройство отображения - это черно-белый или цветной телевизор, переделанный в монитор. С увеличением выпуска школьных ЭВМ (большинству из них нужен монитор), промышленность должна выпускать простые мониторы, т.е. телевизоры без радиоканала. А пока можно использовать без переделки любой черно-белый телевизор, имеющий вход видеосигнала для подключения видеомагнитофона, либо доработанный до RGB-монитора цветной телевизор, либо специальный высококачественный монитор.

К персональной ЭВМ черно-белый телевизор, имеющий вход видеосигнала ("Вход ВИДЕО" на задней панели телевизора), подключается просто с помощью коаксильного кабеля. Если такого входа нет, то в большинстве серийных телевизоров сделать это несложно.

Работа с цветными телевизорами связана с организацией, кроме входа видеосигнала, входов для непосредственного управления яркостью лучей кинескопа. Использование антенных входов телевизора для соединения с компьютером оправдано только для бытовых ЭВМ, когда потребитель стремится расширить функции уже имеющегося телевизора. Это для него может оказаться более важным, чем потеря качества изображения, особенно в случае цветного телевизора. Устройство отображения на столе учащегося имеет только одну функцию - монитора ПЭВМ, в комплекте с которым они должны будут поставляться.

В настоящее время для ПЭВМ "Ириша" успешно используются черно-белые ("Сапфир 401", "Юность 405", "Электроника 408 Д"), а также цветные телевизоры ("Юность Ц404", "Шилялис Ц440Д", "Рубин Ц202" и др.). Опытная эксплуатация показала, что оптимальный размер экрана черно-белого монитора на рабочем месте учащегося равен 23...31 см, а цветного не менее 32 см по диаганали. При меньшем размере экрана глаза очень устают. Телевизоры с размером экрана более 61 см по диаганали можно использовать в качестве демонстрационного монитора на рабочем месте преподавателя. ПЭВМ "Ириша" на экране телевизионного монитора формирует изображение (поле из 320 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали). Это позволяет отображать текст, состоящий из 40 символов в строке и иметь на экране 25 таких строк. С ПЭВМ "Ириша" могут работать мониторы и более высокого качества: графическая и текстовая информация может отображаться на поле, состоящем из 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Это дает возможность работать с текстами по 80 символов в строке.

Клавиатура
Клавиатура ПЭВМ "Ириша" - контактная, построенная по схеме со сканированием матрицы кнопок. Она формирует выходные коды символов согласно ГОСТ 13052-74 (КОИ-8). Выходной интерфейс клавиатуры - байтный, параллельный. Клавиатура выполнена в основном на микросхемах серии К561 и потребляет (только элементами индикации) при отсутствии передачи кода не более 40 мА, а в момент передачи не более 100 мА. Она содержит 67 клавиш и имеет размеры 328х152х30 мм. Вместо описанной клавиатуры можно использовать любую другую, совместимую по интерфейсным сигналам. Например, большую по габаритам клавиатуру 15ВВВ-97-006, обычно применяемую с дисплеем 15-ИЭ-00-013.

Программное обеспечение
В настоящее время, когда программное обеспечение учебных курсов еще разрабатывается, особенно важно предоставить в распоряжение пользователей наиболее широкий набор инструментальных средств программирования, в том числе: языков, средств обработки текстов, ведения баз данных (игровых и учебных).

В дисковом варианте ПЭВМ "Ириша" оснащена операционной системой, являющейся развитием ОС-1800 микроЭВМ СМ-1800. Это позволяет использовать многочисленные системные и прикладные программы, работающие под управлением ОС-1800: трансляторы с языков Бейсик, Фортан, Паскаль, СИ, макроассемблер, компоновщик и др. Ведется работа по переносу языка "Рапира" [2].

Каждый из указанных языков обладает уникальными свойствами, различаясь мощностью предоставляемых средств, простотой в изучении и использовании, эффективностью создаваемых программ. Выбор конкретного языка определяется уровнем подготовки разработчика учебных программ и сложностью решаемой задачи.

Менее традиционно - применение в учебном процессе профессиональных средств работы с таблицами, позволяющих перейти от простой табличной модели (недалеко ушедшей по приемам работы с ней от калькулятора) к матричным моделям, алгоритмы которых могут быть достаточно сложными (оптимизация и т.п.). Пользовательский интерфейс остается простым - это "окно", перемещающееся по таблице памяти.

Очень важно использовать графические образы в учебном процессе. В настоящее время разрабатывается стандартный графический программный интерфейс пользователя ПЭВМ "Ириша".

По замыслу авторов, бездисковый вариант ПЭВМ "Ириша" в составе кабинета информатики и вычислительной техники должен иметь "зашитый" в ПЗУ Бейсик и через локальную сеть получать доступ к ресурсам дисковой машины преподавателя.

Применение
На сегодняшний день, когда мы находимся еще только на пороге учебных программ, школьная ЭВМ тоже должна стать достаточно мощным программно-аппаратным инструментом для их разработки. Необходимо усовершенствовать методики преподавания различных дисциплин с использованием компьютера и создать соответствующие пакеты программ. Причем объем этого программного обеспечения столь велик, что не обойтись без привлечения к его разработке не только сил НИИ АПН и АН СССР, но и студентов педвузов, актива школьных преподавателей и учащихся. О том, что это реально, говорит опыт разработки языка "Рапира" в ВЦ СО АН СССР [2], зарубежный опыт. На наш взгляд, школе уже сегодня необходим учебно-производственный компьютер, т.е. профессиональный инструмент в специальном исполнении, на котором можно отрабатывать различные программы, методики и саму структуру компьютера в том числе. В качестве одной из моделей школьной ПЭВМ и в порядке эксперимента начата подготовка выпуска и внедрение опытных образцов ПЭВМ "Ириша" в системе образования Молдавской ССР.

Эти работы производятся при активной поддержке ЦК КП Молдавии, ГК Компартии Молдавии г. Кишинева, силами промышленных предприятий, вузов города и республиканского института усовершенствования учителей в сотрудничестве с разработчиками кабинета учебной вычислительной техники на базе ПЭВМ "Ириша" - Химическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова, ИПИ АН СССР и ВЦ СО АН СССР.

В республике предполагатся начать работы по адаптации на ПЭВМ "Ириша" разработанного в ВЦ СО АН СССР пакета программного обеспечения "Школьница" и, в первую очередь, языка "Рапира". Ведутся также подготовительные работы по разработке версии программного обеспечения с использованием в качестве этнического - молдавского языка.

Учебный процесс - не единственная область применения "Ириши". Ее модули без изменений монтируются и в систему автоматизации научных исследований "Вариант 50" [3, 4], применяемую в физико-технических экспериментах. Замена микроЭВМ "Электроника ДЗ-28" в этой системе на ПЭВМ "Ириша" почти в два раза уменьшает стоимость и габаритные размеры и в три раза повышает производительность.

Литература
1. Кабинет вычислительной техники всех типов учебных заведений/Под ред. С.Г. Шаповаленко. - М.: Ротапринт НИИННОТСО АПН СССР, 1985.
2. Звенигородский Г.А., Глаголева Н.Г., Земцов П.А., Налимов Е.В., Цакова В.А. Программная система "Школьница" и ее реализация на персональных ЭВМ. - Микропроцессорные средства и системы, 1984, № 1 с. 50-55.
3. Романов В.Ю., Барышников В.И., Кулаков В.Б., Паначев Ф.И., Шаповалов В.Л. Набор функциональных модулей для построения систем автоматизации физико-химического эксперимента. - В кн.: Автоматизация научных исследований. М.: Изд-во МГУ, 1984, с. 154 - 159.
4. Романов В.Ю., Барышников В.И., Кулаков В.Б., Паначев Ф.И., Внуков П.В. Расширяемая система автоматизации простых экспериментов и приборов "Вариант-50". - В кн.: Информатика, вычислительная техника, автоматизация в науке и технике, народном хозяйстве. М.: ВИНИТИ, 1983. с. 104.

Статья поступила 10 июля 1985 г.

На ВДНХ СССР в павильоне "Народное образование"	Школьная персональная ЭВМ "Ириша" вызвала большой интерес посетителей выставки
Модуль телевизионного адаптера ПЭВМ	Модули системного блока ПЭВМ
Источник питания системного блока

Статья была опубликована в издании "Микропроцессорные средства и системы" № 3, 1985

Публикацию же данной статьи здесь посвящаю одной своей знакомой - тезке этой ПЭВМ :)

Ссылки:
Архив академика А.П. Ершова

Источники иллюстраций:
Архив академика А.П. Ершова
Википедия
http://www.wdigest.ru/index.htm
а также мой собственный рисунок