БК (семейство компьютеров)

Семейство компьютеров БК-0010 было разработано в НИИ точной технологии НПО «Научный центр», г. Зеленоград^[2]. Главный конструктор от НИИТТ — Александр Н. Полосин^[3], главный конструктор от завода «Экситон» — С. М. Косенков^[2]. В январе 1985 года разработчики машины опубликовали статью с описанием БК в журнале «Микропроцессорные средства и системы» (печатный орган Государственного Комитета СССР по науке и технике, номер 1 за 1985 год)^[4]. Окончательная разработка БК была осуществлена в 1983 г. на заводе «Экситон»^[5], г. Павловский Посад, где и было налажено первое серийное производство в 1985 году^[6]. Впоследствии опытные партии модели БК-0010 выпускались на Казанском заводе радиокомпонентов (Завод № 7) и «Нуклон» в городе Шяуляй (Литовская ССР). Последующие модели серийно производились также на заводах «Завод № 7», г. Казань, «Экситон»^[5], г. Павловский Посад, «Нуклон» в г. Шяуляй (Литовская ССР)^[1] (только модель БК-0010-01), в Армянской ССР (только модель БК-0010-01), а также на Заводе полупроводниковых приборов в Йошкар-Оле (только модель БК-0011). Полный спектр моделей БК производился только на заводе «Экситон».

Всего было произведено более 162 000 единиц БК-0010/0011; завод «Экситон» в 1985—1992 годы изготовил около 125 000 машин: около 78 000 для розничной продажи и более 44 000 в составе школьных классов^[1]. Последние произведённые экземпляры БК относятся к 1993 году^[7].

Розничные цены на компьютеры составляли:

• БК-0010: 600 рублей (1985—1988 год)^[8][9].
• БК-0010.01: 650 рублей^[10], 750 рублей (1990 год)^[11].

• Процессор: К1801ВМ1 (совместим по системе команд с LSI-11/03 из семейства PDP-11) на тактовой частоте 3 МГц (в БК-0011/БК-0011М повышена до 4 МГц).
• Оперативная память: первые 32 КБ адресного пространства, из которых 15,5 КБ отведено под программы и данные, 512 байт под стек и системные регистры, и ещё 16 КБ — под видеопамять. Имелась возможность перераспределить оперативную память (нажатием определённой комбинации клавиш или выдачей специальной команды) — при этом 12 КБ переназначалось из видеопамяти в память программ; в таком режиме на экране отображалось всего четыре строки текста. В языке «Фокал» БК-0010 командой «V» можно узнать количество свободной памяти (после включения отображает «СВОБОДНО 35776 Б. ОЗУ» — это в восьмеричной системе счисления, в десятичной — 15358 байт)^[8].
• Постоянная память: последние 32 КБ адресного пространства. Из них 8 КБ отводилось под драйверы клавиатуры, дисплея и магнитофона (аналог BIOS) и мониторную систему (простой вариант операционной системы с командной строкой); небольшой диапазон адресов в конце адресного пространства процессора занимали системные ячейки, управляющие периферийными устройствами, такими как магнитофон и параллельный интерфейс.
• Клавиатура: 92 клавиши; контроллер К1801ВП1-014.
• Блок питания — внешний, трансформаторный.

Стандартным устройством хранения данных служил бытовой кассетный магнитофон с функцией управления двигателем, или без неё. В компьютере имелось реле для запуска/остановки двигателя магнитофона.

В качестве дисплея использовался бытовой чёрно-белый или цветной телевизор (после доработки) или, реже, специальный монитор.

Особенность устройства отображения, собранного на контроллере К1801ВП1-037, заключается в наличии только графического режима. Текстовый режим отсутствует; буквы при выводе преобразуются в их графические изображения и выводятся как картинка.

Графический режим только один (если не считать режим сокращения графического ОЗУ в пользу памяти программ), с двумя способами вывода на экран телевизора. Для программ нет разницы, каким из них картинка выводится на экран — организация видеопамяти не меняется. Разницу ощущает лишь пользователь, смотрящий на экран. Компьютер имеет два разъёма для подключения к телевизору: чёрно-белый (телевизионный сигнал с яркостной составляющей) и цветной (синхронизация + RGB). Способ вывода на экран определяется только тем, к какому из разъёмов подключён телевизор.

В видеосигнеле, выдающемся с разъёма чёрно-белого изображения, один бит ОЗУ видеопамяти кодировал ровно одну точку на экране, которая, соответственно, могла иметь только два состояния: чёрное и белое. Визуальые полутона могли достигаться при помощи дробления изображения (дизеринга). Каждое машинное слово кодировало 16 точек в строке, начиная с левого верхнего угла экрана. Всего в строке отображалось 512 точек, изображение состояло из 256 строк.

В видеосигнала, выдающемся с разъёма цветного изображения, каждая точка кодировалась парой битов. Соответственно, количество точек в строке уменьшалось вдвое, однако при этом каждая точка могла иметь один из четырёх цветов: красный, зелёный, синий или чёрный. Каждое 16-битное машинное слово кодировало 8 соседних точек в строке.

Драйвер дисплея может выводить в графическое ОЗУ текст двумя способами, адаптированными под два способа вывода информации графического ОЗУ на экран. При первом способе матрица символа из ПЗУ выводится так, что каждая её точка попадает ровно в один бит ячейки графического ОЗУ (64 символа в строке, оптимизация под чёрно-белый режим). При втором способе каждый бит матрицы транслируется в два соседних бита памяти (32 символа в строке, оптимизация под цветной режим, учитывается информация о текущем цвете букв). Режимы переключаются с клавиатуры или передачей специального кода драйверу дисплея.

В таблице матриц символов изображение символа с кодом 36, которое в кодировке ASCII соответствует символу доллара ($), заменено на изображение общего знака денежной единицы (¤).

Контроллер клавиатуры не воспринимает одновременного нажатия нескольких клавиш. Каждое нажатие клавиши сопровождается коротким звуковым сигналом, аналогичным команде «ВЕЕР» во встроенном языке Бейсик.

Не все клавиши при нажатии передают коды в компьютер. Некоторые из них являются чистыми коммутаторами электрических сигналов на входе микросхем: ⇓, АР2, ЗАГЛ, СТР, СУ. Клавиша СТОП в компьютере «Электроника МС 0513» аппаратно вызывает немаскируемое прерывание.

Штатный режим ввода — ввод заглавных букв. Вводить строчные можно, удерживая клавишу ⇓, которую условно можно назвать «Shift наоборот», или включением соответствующего режима клавишами ЗАГЛ и СТР.

В драйвере клавиатуры не реализован автоповтор нажатия клавиши при её удержании. Штатная функция автоповтора последнего введённого символа достигается нажатием и удержанием клавиши ПОВТ.

Компьютер имеет встроенный пьезокерамический динамик. Драйвер клавиатуры БК, размещённый в ПЗУ, при нажатии каждой клавиши генерирует звук, напоминающий английское слово «quick».

Предположительно, модели БК нумеровались в двоичной системе счисления: 0010 (2), 0011 (3), 0100 (4).

Предшественницей БК, по-видимому, была «Электроника НЦ-8010», разработанная в НИИТТ в 1981 году^[12]. Эта модель на основе двух процессоров К1801ВЕ1 так и не была запущена в производство.

Базовая модель с мембранной клавиатурой и интерпретатором языка Фокал в ПЗУ.

Конструктив БК-0010 не предусматривал расширения ОЗУ. Периферийные устройства (принтер, НГМД с контроллером) существовали, но в продажу поступали редко и были дефицитными.

Мембранная клавиатура представляла собой печатную плату с установленными на ней 92 переключателями ПКН-150, закрытую цветным плёночным шильдом. На шильде были нанесены обозначения клавиш и функциональных зон. Предполагалась возможность замены шильда в соответствии со спецификой используемого программного обеспечения.^[4]

Также называлась «Электроника МС 0510»^[13].

Вариант БК-0010 с механической клавишной клавиатурой МС7008 вместо плёночной и языком BASIC-86 («Бейсик Вильнюс») в ПЗУ. Интерпретатор языка Фокал перенесён в ПЗУ специального подключаемого модуля МСТД (мониторная система тестирования и диагностики). Этот модуль, помимо запуска тестовых программ, позволяет вводить программы в кодах и работать с магнитофоном.

В целях экономии памяти, тексты ошибок Вильнюсского Бейсика не были зашиты в ПЗУ, поэтому ошибки выдаются не текстом, а кодами, например, «ОШИБКА 4». Коды ошибок Вильнюсского Бейсика совпадают с кодами ошибок MSX BASIC.

Компьютер получил механическую 74-клавишную клавиатуру. Хотя она была и более удобна, чем плёночная, кнопки этой клавиатуры были достаточно тугими и подверженными дребезгу. По сравнению с БК-0010 тут на 19 клавиш меньше, в частности, исчезли клавиши ГРАФ, ЗАП, СТИР.^[14]

Из конструкции исключена крышка отсека ПЗУ и панелька для подключения дополнительной микросхемы.

См. также: Комплект учебной вычислительной техники

«Школьные» модификации, дополнительно комплектовались блоком ИРПС для соединения в комплекс КУВТ-86, состоящий из ДВК-2МШ или ДВК-3 в качестве файлового сервера и до двенадцати БК-0010Ш. ПЗУ содержало Фокал (прошивка 084, поддерживающая прерывания от ИРПС 360₈, 364₈). Отличительный признак 084 прошивки — при отключённом ИРПС — в служебной строке надпись ТЛГ ОТКЛЮЧЕH. Эта прошивка позже ставилась куда угодно, даже в БК0010-01 в блок МСТД, где ИРПС было просто некуда втыкать^[15].

Выпускалась с конца 1989 года. Отличия от БК-0010^[16]:

• процессор стал работать на частоте 4 МГц
• больший объём оперативной памяти — 128 КБ, постраничная организация памяти, две страницы памяти можно было поочерёдно отображать на экран, что обеспечивало мгновенное обновление информации
• цветной экран по-прежнему 4-цветный, но появилась возможность включить одну из 16 экранных палитр, но палитры № 9 и № 10 были почти одинаковыми, а палитры № 5, 6, 7 и 8 содержали только по два цвета, уже имевшихся в других палитрах — таким образом, действительно полезных палитр было 11.
• контроллер дисковода стал входить в стандартную поставку
• на разъёмы МПИ и УП выведено больше сигналов
• возвращена панелька для сменного ПЗУ и крышка соответствующего отсека.

Из-за замены стандартной PDP-11-совместимой мониторной системы на собственную, на данной модели загрузка программ осуществляется путём ввода команды L, а запуск — вводом адреса программы.

Исправленная версия БК-0011. Также называлась «Электроника МС 0513»^[13].

Под БК-11 обычно понимается БК-0011М, так как БК-0011 было выпущено немного. Одно из заметных исправлений — на БК-0011 не работал звук в программах, написанных для БК-0010; в БК-0011М эта ошибка была исправлена.

Эта машина в корпусе от УКНЦ, по всей видимости, не пошедшая в серию, упомянута в статье А. Люкшина «Тернистый путь БК в наш дом»^[17] и С. М. Косенкова «Новые модели семейства БК»^[18]. В неё, помимо 16-разрядного процессора К1801ВМ3, предполагалось ставить второй процессор — 8-разрядный КР580ВМ80А либо 16-разрядный (x86-совместимый) КР1810ВМ86, для совместимости с имеющимися наработками, предназначенными для этих процессоров.

Параллельный 16-разрядный программируемый порт ввода-вывода, выведенный на разъём СНП-58 с обозначением «УП», позволял подключать принтер и другие периферийные устройства по интерфейсу ИРПР. Также в компьютере реализован последовательный интерфейс ИРПС, который при минимальной доработке компьютера выводился на тот же разъём программируемого порта ввода-вывода.

Системная шина частично реализует интерфейс МПИ, выведенный наружу через другой разъём СНП-58. Фактически это аналог разъёма расширения на материнских платах современных ПК.

Выпускалось несколько стандартных заводских модулей, подключаемых к разъёму расширения МПИ:^[19]

• МСТД (Мониторная Система Тестовой Диагностики) — блок для БК 0010-01, в ПЗУ блока размещался Фокал и диагностические тесты (децимальный номер 3.069.007, прошивка № 018 и № 019); также существуют МСТД для БК-0011 (децимальный номер 3.069.009, прошивка № 203) и БК-0011М (децимальный номер 3.069.010, прошивка № 330), содержащие только тесты.
• ИРПС — блок последовательного канала для сети КУВТ-86 с топологией «звезда»^[15][20] (на основе К1801ВП1-035; децимальный номер 2.165.001 отсутствовал на корпусе, но был указан на коробке^[21])
• КЛС — контроллер локальной сети КУВТ-87^[22] кольцевой топологии, токовая петля 60 мА, скорость 57 600 бод, сетевой адрес станции в диапазоне 0—255^[23][24] (на базе К1801ВП1-065^[23], децимальный номер 2.165.002^[25])
• КМК — Контроллер МоноКанала^[26] для связи до 30 штук БК в школьную сеть «ШКОЛОК-0011», также известную как «КУВТ УКНЦ-01»^[27], с топологией «общая шина», скорость 57 600 бод, сетевой адрес станции в диапазоне 1—31^[28] (децимальные номера 2.165.004 — «Блок КМК», 2.165.006 и 2.165.010 — «Блок КМК10», 2.165.007 — «Блок КМК11»).
• КНГМД — интерфейс дисковода (децимальный номер 3.059.001 для БК-0011, ПЗУ № 253, 3.059.014 для БК-0011М, ПЗУ № 326^[29][30]). Штатные блоки КНГМД содержали только контроллер дисковода и ПЗУ драйвера дисковода (без ОЗУ), поэтому не годились для БК-0010 и требовали доработки^[31]; также продавались контроллеры КНГМД «Альтек» с 16 КБ дополнительного ОЗУ.
• КРМП — Контроллер Рабочего Места Преподавателя, подключение дисковода и школьной сети, КНГМД + КМК (децимальный номер блока 3.059.007 для БК-0011, 3.059.015 для БК-0011М^[29]).
• Блок дополнительного ОЗУ 32К Саратовского завода «Эридан»^[32][33] (16 × КР565РУ6 + КР1801ВП1-030 + КР1801ВП1-034)

К разъёму УП подключались:

• Блок КПУ с интерфейсом ИРПР — подключение принтера («ПУ»); децимальный номер 3.059.003.
• Блок КМ — подключение принтера («ПУ») и мыши «Марсианка»^[34] («УВК»); децимальный номер 3.059.016.
• Блок КМ10 с подключением только к «УВК» (без подключения к «ПУ»); децимальный номер 3.059.017.
• Манипулятор игровой «Электроника»
• «Менестрель» — музыкальная приставка на основе двух КР580ВИ53^[35]

Кроме того, силами энтузиастов и кооперативами выпускались блоки расширения, подключалась периферия^[36]:

• Альтек, АльтПро, «самарский» КНЖМД, «Опток» — контроллеры дисковода и винчестера
• Блоки дополнительного ОЗУ
• Приставка «Телефонный секретарь» с АОН
• Covox (моно и стерео)^[37]
• Sound-Drive
• Трёхканальный генератор звука AY-3-8910^[38]
• Модем^[38]
• Блок АЦП/ЦАП для «УП», индекс БИКТ.469552.001^[29].
• Джойстики, световой пистолет
• Программаторы ПЗУ

В части кириллицы почти совпадает с КОИ-8, за исключением букв Ё/ё.

В поставке БК-0010 был минимальный набор программ — кассета с примерами на Фокале или Бейсике, игра «Тетрис» и тесты оборудования. Позже для него был также адаптирован простой Бейсик с ДВК (он загружался с магнитофона в ОЗУ, занимая около 8 Кбайт и оставляя для программ порядка 7 Кбайт), а с 1985 года упрощённую (не полностью соответствующую стандарту MSX) версию «вильнюсского Бейсика» поместили в основное ПЗУ. Однако приобрести профессионально написанное ПО для БК изначально было негде, даже при желании завод-изготовитель не мог распространять ПО самостоятельно из-за отсутствия правовой базы^[17]. Основной объём программного обеспечения создавался самими пользователями — с нуля, либо путём адаптации с других ЭВМ близкой архитектуры, например с ДВК. Распространялись программы путём обмена на встречах энтузиастов — обычно на радиорынках. В 1987 году редакция журнала «Наука и жизнь» организовала заочный клуб «Контакт» для обмена программами БК^[39][40]. В Москве действовал Московский клуб пользователей БК^[41]. Рынок ПО для БК начал формироваться лишь к концу 80-х, с появлением кооперативов, однако для них более выгодным было тиражирование иностранных программ (в основном игр) для ZX-Spectrum. Тем не менее, из ПК оригинальной, разработанной в СССР архитектуры, БК отличался наиболее богатым набором программного обеспечения, включая:^[42][43]

• Операционные системы БК-0010/11
• Систему «Рига» со встроенным языком программирования «Т-язык» (интерпретатор) для создания интерактивных приложений учебного и игрового характера
• Расширения встроенного Фокала (FOCOD, XFOCAL^[44], ФОНД, МИФ, СФМ2)
• Встроенный Бейсик Вильнюс, размещенный вместо Фокала
• Языки программирования высокого уровня: несколько реализаций Форта^[45], вариант Си, адаптированный Бейсик ДВК^[46], Т-язык, языки поставки RT-11
• Средства программирования на низком уровне: ассемблеры (АСМ, МИКРО), дизассемблеры (АНТИАС, КОДЫ, КОД24, REASS, ASC11, MESSA, ДИЗАКС), отладчики (ГРОТ, OTL, PROT, MIRAGE)
• Игры: более 800 названий^[47], в том числе неавторизованные порты известных игр с других платформ: Arkanoid (1990), Boulder Dash, Digger (1990), Military Marathon (1987), Monkey Island, UFO («НЛО: Враг неизвестен», 1998) и UFO 2, Prince of Persia, Lode Runner и др.
• Демонстрационные программы
• Текстовые редакторы (БЛОКНОТ, ЭКРЕД, EDASP)
• Графические редакторы (ГРЕДО, ГРЕД3)
• Музыкальные редакторы (КЛАВЕСИН (три дорожки), МЕЛОМАН, MUSIC), синтезаторы речи, цветомузыка — ЦМУ (используя магнитофонный разъём))
• Справочники и словари
• Программы для печати на матричных принтерах
• Программы для инженерных расчётов
• Учебные программы

• Кнопка сброса. Некоторые программы часто зависали, не все игры имели правильно работающую функцию выхода. Без кнопки сброса перезагрузить компьютер можно было выключением и включением питания, но это нередко приводило к преждевременному износу выключателя на блоке питания и к тому же очищало ОЗУ.
• Переключатель паузы. Переключатель аппаратно приостанавливал выполнение инструкций процессором. Это было удобно для временной приостановки игр, не имеющих встроенной функции паузы. К сожалению, отдельные игры не возвращались после этого к работе корректно, так как программируемый аппаратный таймер в компьютере продолжал работать даже когда выполнение программы центральным процессором было заморожено.
• Переключатель тактовой частоты процессора (переключатель «турбо»). Позволял изменить тактовую частоту со стандартной 3 МГц (в серии БК-0010*) на 4 либо 6 МГц, или со стандартной 4 МГц (в серии БК-0011*) на 3 либо 6 МГц. Не все экземпляры процессоров надёжно работали на частоте 6 МГц; пригодность каждого определялась опытным путём. Изменение тактовой частоты изменяло скорость игрового процесса в динамичных играх. Переключатель частоты обычно ставился вместе с переключателем паузы, так как в простейшей схеме переключателя частоты неизбежный дребезг контактов механического переключателя искажал форму тактового синхросигнала и мог привести к зависанию программы в результате сбоя процессора, если процессор не был остановлен на время переключения.
• Выключатель звука, либо плавный регулятор громкости встроенного пьезоэлектрического динамика. Одновременно в корпус мог быть установлен более громкий динамик.

В настоящее время с компьютером БК можно ознакомиться с помощью одного из программных эмуляторов БК для современных компьютеров:^[48]

• Эмулятор Алексея Савельева (DOS, Windows 95/98/ME), старый сайт, архивная версия сайта
• Эмулятор Сергея Камнева, присутствуют исходные коды на ассемблере (DOS)
• Эмулятор Леонида Брухиса, с открытым исходным кодом (Linux)
• Эмулятор Юрия Калмыкова, с открытым исходным кодом (Windows); Доработанный эмулятор Юрия Калмыкова (Windows)
• Эмулятор Андрея Грабовец (Windows), старый сайт
• Эмулятор 3000 Евгения Троицкого (Windows) — среди прочих машин, эмулирует и БК-0010/0011
• Эмулятор «Башкирия-2М» Дмитрия Целикова (Windows) — среди прочих машин, эмулирует и БК-0010/0011
• Эмулятор ASV Corp. (Mac OS X)
• Эмулятор Дениса RDC Сотченко (AmigaOS)
• Эмулятор Александра Тишина (Java)
• Мультисистемный эмулятор MAME содержит драйвер bk0010^[49]
• Эмулятор BkEmu, с открытым исходным кодом (Android)

Существовал эмулятор БК для компьютера УКНЦ, что позволяло запускать на УКНЦ ряд программ и игр^[50].

Статьи о БК печатались в журналах «Наука и жизнь»^[9], «Вычислительная техника и её применение»^[51], «Микропроцессорные средства и системы»^{[4][42][43][52]}, «Информатика и образование»^[53], «Радио»^[17], «Радиолюбитель». В 1993—1995 московским издательством «Образование и информатика» издавался журнал «Персональный компьютер БК-0010 — БК-0011М» (всего было выпущено 14 выпусков).

Компьютеру были посвящены многочисленные самодеятельные информационные бюллетени (фэнзины), в частности, «БК-ОБЗОР», газета «MaD Press» (Краснодар), газета «Дон» (Ростов-на-Дону), газета «КПСС»^[54].