КМ1801ВМ04: новая СБИС в форм-факторе DIP128
01.04.2018160

Однокристалльные чипы микроЭВМ времен СССР получат второе дыхание в самых современных проектах Интернета Вещей. Сегодня стартует производство новых 16-разрядных микропроцессоров, созданных на базе легендарной серии К1801ВМx и оптимизированных для применения в системах IoT.

km1801vm04-2

Многие поколения отечественные радиоинженеров с умилением вспоминают 1801-ю серию микропроцессоров и ее производные. Серия с однокристальным исполнением не имела зарубежных аналогов. Изначально создававшаяся, как однокристальный микроконтроллер, серия получила развитие вплоть до процессоров КМ1801ВМ3, отличавшихся большим объёмом адресуемой памяти (до 4 МБ), высоким быстродействием (сложение регистр/регистр — 1,5 млн. операций в секунду, умножение — 100 тыс. операций в секунду, деление — операций в секунду с), а также возможностью подключения сопроцессора арифметики с плавающей запятой.

km1801vm04-8

Число команд КМ1801ВМ3 — 72, при подключении математического сопроцессора КА1801ВМ4 — дополнительно 46 команд с плавающей запятой. Система команд была расширена средствами работы с диспетчером памяти: MFPD, MFPI, MTPD, MTPI.

km1801vm04-7

Микросхема КМ1801ВМ3 выполнена по n-канальной МДП технологии, кристалл содержит около 200 тыс. интегральных элементов, около 28900 транзисторов. При размере кристалла 6,65 × 8 мм, компонент выпускался в корпусе 2136.64-2 (64-пиновый CERDIP) в модификациях на тактовые частоты 6, 5 и 4 МГц (маркировка литерами «А»,»Б» и «В»). Легендарные процессоры производились на заводах в Зеленограде, Павловском Посаде и Солнечногорске.

km1801vm04-1

Новая разработка КМ1801ВМ04 с сегодняшнего дня производится в Зурбагане, на ЗЗТЭИС (Заводе Тяжелого Электронного Интегрального Схемостроения). Ровно в 12:00 1 апреля 2018 года с конвейера сошла первая микросхема проекта «ВМ04«. На состоявшемся по поводу начала производства нового микропроцессора брифинге Корнелий Иванович Удалов, директор ЗЗТЭИС, приоткрыл завесу секретности, окутывавшую КМ1801ВМ04 с самого начала проекта.

«Наш новый процессор объединяет в одном корпусе топологии КМ1801ВМ3 и математического сопроцессора КА1801ВМ4. В отличие от КМ1801ВМ3, новый микропроцессор имеет не 64, а 128 контактных вывода. Два кристалла устройства содержат более 60 тыс. транзисторов. Процессор способен производить сложение чисел с двойной точностью быстрее чем, за 10 мкс и умножение (только с литерой «Г») – за 11 мкс. В КМ1801ВМ04 имеется один набор из шести регистров общего назначения R0—R5, два регистра-указателя стека R6 (режима пользователя и режима системы) и регистр счетчика команд PC (R7). Ещё один дополнительный регистр стека R6 используется в режиме останова. Регистр состояния PSW процессора также доступен программно по адресу 17777776.»

Но главный целевой показатель новой интегральной схемы – тепловыделение. Разработчикам удалось довести коэффициент тепловыделения КМ1801ВМ04 до 97% при электрической мощности схемы 3,7 Вт на логическом уровне +5 В. Как заявил Николай Иванович Ложкин — старожил электронной промышленности Великого Гусляра, перебравшийся поближе к морю в Зурбаган и возглавивший проект КМ1801ВМ04: «Наша схемка – самая теплая схемка во всем мире. Всего несколько схем могут обеспечить обогрев ящика с датчиками в системах Интернета Вещей где угодно, хоть в Заполярье«.

km1801vm04-5

Схему и технологию производства нового процессора разработали в НИИБИСиСБИС (Научно-Исследовательский Институт Больших Интегральных Схем и Самых Больших Интегральных Схем, г. Великий Гусляр). К тестированию разработки привлекались также ученые из немецкого Лаленбурга и американского Касл-Рок. По словам Кевина Девелена из компании Sunny Dog (Касл-Рок, США): «Новая разработка приближает будущее«.

Профессор Лев Христофорович Минц, директор НИИБИСиСБИС и Александр Грубин, возглавлявший группу разработки КМ1801ВМ04, поделились перспективами внедрения новинки: «Целевое использование новой СБИС (помимо импортозамещения) – поддержание температуры в заданных пределах в устройствах Интернета Вещей. Современная компонентная база вследствие высокой энергоэффективности выделяет крайне мало энергии в виде тепла. Там, где зарубежным разработчикам нечего предложить, прекрасно подойдет новый процессор КМ1801ВМ04. В нормальных климатических условиях поддержание заданной температуры в устройствах IoT возможно даже при одном или паре подключенных и выполняющих операции сложения процессорах КМ1801ВМ04. Для обеспечения подогрева в северных районах или в больших помещениях требуется увеличить количество применяемых КМ1801ВМ04, а также загрузить устройство операциям перемножения, при которых он особенно эффективно греется«.

km1801vm04-3

Новой разработкой уже заинтересовались американские транспортные компании из Северной Такомы. В частности, запланирован пилотный проект с использованием новых микросхем для подогрева сидений в вагонах метрополитена города Шелбивиль. Главный инженер проекта, Милхаус Ван Хутен, не скрывает оптимизма: «Мы станем первым в мире метрополитеном с электронной системой подогрева сидений!».

Одновременно с проектом на Шелбивильском метрополитене запланирован и старт еще более амбициозного проекта по полному обогреву вагонов монорельсовой дороги в г.Спрингфилд (Северная Такома, США). Как отмечает Гомер Симпсон, директор Спрингфилдской электротранспортной компании: «Характеристики новых микросхем поразительны. Я еще никогда не встречал электронных устройств, которые бы выделяли так много тепла!«. После пилотного проекта по обогреву вагонов монорельса, проект будет масштабирован и на трамвайные и троллейбусные линии Спрингфилда.

km1801vm04-4

Оба проекта стартуют через год после начала производства КМ1801ВМ04, 1 апреля 2019 года.

Ну что ж, порадуемся за разработчиков новых топологий на базе советской еще компонентной базы. А также за тех, кто имеет доступ к компонентам с менее впечатляющими габаритами и тепловыделением.


einstein-smilesИ, да, обратите внимание – у вас спина белая! Да-да, друзья, сегодня – 1 апреля, и мир отмечает этот странный и веселый праздник. День Смеха или (в интерпретации не особо политкорректных инженеров) День Дурака. Увы, но в нашем мире слишком много вещей и событий не дают поводов для веселья. Тем ценнее способность людей сохранять чувство юмора и не впадать в уныние даже в самых сложных условиях. Улыбайтесь, господа, улыбайтесь!