Рис. П.8. Микросхема СППЗУ (EPROM)
Эта схема прекрасно работала, и мы начали массовое производство оборудования и развертывание системы в поле.
Но программное обеспечение в первую очередь является программным
[81]. Требовалось добавлять новые возможности, исправлять ошибки. А так как базовая система разрасталась, логистика обновления программного обеспечения путем программирования 30 микросхем на каждый экземпляр и замены всех 30 микросхем в каждом офисе превращалась в кошмар.
Возможны были все виды проблем. Иногда микросхемы подписывались неправильно или наклейки с подписями отваливались. Иногда инженер службы эксплуатации мог по ошибке заменить не ту микросхему или поломать один из выводов новой микросхемы. Как следствие, инженерам приходилось носить с собой все 30 микросхем.
Зачем менять все 30 микросхем? Каждый раз, когда добавлялся или удалялся код из 30-килобайтного блока выполняемого кода, изменялись адреса всех машинных инструкций. Изменялись также адреса подпрограмм и функций. То есть затрагивалась каждая микросхема, каким бы простым ни было изменение.
Однажды ко мне зашел мой начальник и попросил решить эту проблему. Он сказал, что нужно найти какой-то способ изменения микропрограммы без замены всех 30 микросхем ПЗУ. Мы в коллективе обсудили эту проблему и приступили к проекту «Векторизация». На его реализацию ушло 3 месяца.
Идея была до смешного простой. Мы разбили 30 Кбайт программного кода на 32 файла с исходным кодом, компилирующихся независимо в блоки меньше одного 1 Кбайт. В начало каждого файла с исходным кодом мы вставили инструкцию, сообщающую компилятору, в какой адрес должен компилироваться данный код (например, ORG C400 для микросхемы ПЗУ, вставляемой в гнездо C4).
Также в начало каждого файла с исходным кодом мы добавили структуру фиксированного размера с адресами всех подпрограмм в этом блоке (вектор переходов). Эта структура имела размер 40 байт, поэтому могла хранить до 20 адресов. Это означало, что блок для одной микросхемы не мог содержать более 20 подпрограмм.
Затем мы создали особую область в ОЗУ, которую называли массивом векторов. Она содержала 32 таблицы по 40 байт — достаточный объем для хранения указателей на начало каждого блока в отдельных микросхемах.
Наконец, мы заменили вызовы подпрограмм в каждом блоке косвенными вызовами через соответствующий вектор в ОЗУ.
Когда происходила загрузка программы, в массив векторов в ОЗУ загружались векторы переходов из всех микросхем ПЗУ, а затем осуществлялся переход в точку запуска главной программы.
У нас все получилось. Теперь, когда исправлялась ошибка или добавлялось что-то новое, мы могли перекомпилировать только один или два файла, записать их на соответствующие микросхемы и передать только эти микросхемы инженеру службы эксплуатации для замены.
Мы сделали блоки кода независимо развертываемыми. Мы изобрели полиморфную диспетчеризацию. Мы изобрели объекты.
Это была архитектура с подключаемыми модулями (плагинами). Мы подключали микросхемы. Мы разработали ее так, чтобы новые возможности можно было включать в наши продукты установкой микросхем с этими возможностями в соответствующие гнезда. Управляющее меню появлялось автоматически, и так же автоматически происходила привязка новых возможностей к приложению.
Конечно, тогда мы не знали о принципах объектно-ориентированного программирования и также ничего не знали об отделении пользовательского интерфейса от бизнес-правил. Но кое-какие основы были заложены, и они здорово нам помогли.
Описанный подход дал одно неожиданное преимущество: мы получили возможность обновлять микропрограмму через модемное соединение. Обнаружив ошибку, мы могли через модемное соединение связаться с устройством и посредством специальной программы-монитора изменить вектор в ОЗУ, ссылающийся на подпрограмму с ошибкой, подставив адрес в пустой области ОЗУ, и затем загрузить в эту область ОЗУ исправленную подпрограмму, вводя машинные коды в шестнадцатеричном формате.
Это было большим благом для службы эксплуатации и для наших клиентов. Если у них возникала проблема, им не требовалось заказывать у нас срочную отправку микросхем с исправленным кодом. Систему можно было исправить немедленно, а новые микросхемы установить в ближайший период обслуживания.
Компьютер зоны обслуживания
Роль компьютера зоны обслуживания (Service Area Computer; SAC) в 4-TEL играл мини-компьютер M365. Эта система взаимодействовала со всеми компьютерами COLT посредством выделенных или коммутируемых линий. Она могла отдавать компьютерам COLT команды на выполнение проверки телефонных линий, принимать результаты и анализировать их для выявления любых проблем.
Выбор ремонтников для отправки
Одним из экономических обоснований для создания этой системы было эффективное распределение ремонтников. Ремонтники делились на три категории согласно требованиям профсоюза: обслуживающие телефонные станции, кабели и точки подключения. Ремонтники, обслуживающие телефонные станции, исправляли проблемы в телефонных станциях. Ремонтники, обслуживающие кабели, исправляли проблемы, связанные с нарушением целостности кабелей, соединяющих телефонные станции с клиентами. Ремонтники, обслуживающие точки подключения, исправляли проблемы в помещениях клиентов и в линиях, соединяющих внешний кабель с этими помещениями.
Когда клиент сообщал о проблеме, наша система могла диагностировать ее и определить, каких ремонтников следует направить на ее исправление. Это экономило телефонным компаниям уйму денег, потому что выбор не того ремонтника означал задержку для клиента и впустую потраченное время на поездку ремонтника.
Код, делающий выбор, был разработан и написан талантливым программистом, но жутким собеседником. Процесс создания этого кода можно описать так: «Три недели он смотрел в потолок, потом два дня из него, как из рога изобилия, лился код, а потом он уволился».
Никто не понимал этот код. Каждый раз, пытаясь добавить что-то новое или исправить ошибку, мы что-то да ломали в нем. А поскольку этот код был одним из основных экономических преимуществ нашей системы, каждая новая найденная ошибка вызывала глубокое замешательство.
В конце концов наше руководство предложило нам просто «заморозить» этот код и никогда не менять его. Этот код официально стал незыблемым.
Этот опыт показал мне, насколько ценным может быть хороший, чистый код.
Архитектура
Система была написана в 1976 году на ассемблере M365. Это была единая, монолитная программа, состоявшая примерно из 60 000 строк кода. Операционная система была собственной разработки. Она реализовала невытесняющую многозадачность на основе опроса. Мы назвали ее MPS, от Multiprocessing System (многозадачная система). Процессор M365 не имел встроенного стека, поэтому локальные переменные задач хранились в специальной области памяти и копировались при каждом переключении контекста. Доступ к общим переменным регулировался с применением блокировок и семафоров. Проблемы реентерабельности и состояния гонки преследовали нас постоянно.
