Mokslo Imaginariumas. 2 dalis

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Įdiegus amerikietiškų pavyzdžių kopijavimo sistemą ir pasirodžius ES mašinų serijai – amerikietiškų IBM360 / IBM370 kopijoms, pačios SSRS kompiuterinių technologijų raida nesustojo. Tačiau jie beveik visiškai pateko į karinių projektų rėmus - kariuomenė nenorėjo naudoti tik kopijų ir net blogiau nei jų pačių plėtra. Importas jiems netiko dėl galimų „žymių“– nedokumentuotų elektronikos savybių, galinčių išjungti elektroniką potencialaus priešo labui. ITM ir VT, kurių direktorius buvo akademikas Lebedevas, nors jis ir toliau buvo įtrauktas į akademinio instituto sąrašą, iš esmės tapo kariniu padaliniu ir ten buvo tęsiamas darbas tobulinant BESM-6 ir karinius M-40, M-50. Tokio darbo rezultatas buvo Elbruso linija, kurios pagrindinės užduotys buvo priešraketinės gynybos sistemos užduotys. Pirma, karinių kompiuterių 5E261 ir 5E262 pagrindu buvo sukurtas kelių procesorių kompiuterių kompleksas „Elbrus-1“, kurio našumas siekė 15 milijonų operacijų per sekundę. Antrajame etape buvo sukurtas Elbrus-2 MVK, kurio pajėgumas buvo 120 milijonų operacijų / s. Elbrus-3, kurio kūrimas buvo baigtas devintojo dešimtmečio pabaigoje, našumas siekė 500 MFLOPS (milijonai slankiojo kablelio operacijų per sekundę).

Kompiuterio našumo rodikliai yra labai reliatyvus dalykas, priklausantis tiek nuo architektūrinių ypatybių, tiek nuo programavimo kalbų kompiliatorių efektyvumo. Todėl gairės dažnai naudojamos norint palyginti našumą realiame pasaulyje. 1988 metais S. V. Kalinas išmatavo MVK „Elbrus-2“procesoriaus našumą esant 24 „Livermore ciklams“ir, remiantis šių bandymų rezultatais, vidutinė veikimo harmoninė vertė buvo 2,7 MFLOPS. Palyginimui, Cray-X MP procesorius (garsiausias Seymour Kray kūrinys 1982 m.) turi panašų rodiklį - 9,3 MFLOPS (laikrodžio dažnis 5 kartus didesnis nei Elbrus-2 MVK). Šis santykis rodo didelį Elbrus architektūros efektyvumą, leidžiantį atlikti daugiau operacijų per procesoriaus ciklą.

Elbrus procesorių architektūra jau gerokai skyrėsi nuo senojo BESM-6 ir labai skyrėsi nuo tradicinio. „Elbrus 3-1“branduolys buvo modulinis konvejerio procesorius (MCP), kurį sukūrė Andrejus Andrejevičius Sokolovas. Sokolovas buvo visų reikšmingiausių Lebedevo instituto projektų dalyvis – nuo BESM-1 iki AS-6. Būtent Sokolovo inžinerinį talentą kolegos dažnai lygino su Seymouro Krey talentu – nuolatiniu Lebedevo varžovu itin greitųjų skaičiavimų varžybose. MCP buvo galingas procesorius, galintis apdoroti du nepriklausomus instrukcijų srautus. Procesoriaus dujotiekio įrenginiai veikė su dviejų tipų objektais - vektoriais ir skaliarais. Atrodė, kad skaliarai buvo įsprausti į vektorinį vamzdyną ir apdoroti tarp dviejų gretimų vektorinių komponentų. Keli prieigos kanalai suteikė iki 8 lygiagrečių skambučių į atmintį per vieną ciklą. Beveik visi Elbruso architektūriniai bruožai buvo absoliučiai originalūs, tačiau jie dažnai vadinami skolinimosi principais iš CDC ir Burroughs, o tai yra akivaizdus melas. Lebedevas anksčiau pradėjo naudoti ir dujotiekį, ir lygiagrečiojo skaičiavimo principus.

Lebedevo institutas vis dar yra geriausias, išgyvenęs Jelcinizmo epochą, nors ir su dideliais nuostoliais, bet nepraradęs kūrybinio potencialo. Tiesa, naujame įsikūnijime – 1992 metų balandį Lebedevo Tiksliosios mechanikos ir kompiuterinės technologijos instituto katedrų pagrindu buvo sukurtas MCST, kuris tęsė Elbruso architektūros plėtrą. Tais metais vienas iš vadovaujančių instituto darbuotojų B. A. Babajaną ir daugumą MCST specialistų milžiniška „Intel“korporacija pasamdė dirbti savo Rusijos filiale. Tai gali atrodyti juokinga, tačiau būtent „Intel“leido išlaikyti namų darbuotojus elektronikos srityje, žinoma, pasiskolinant reikšmingus instituto pokyčius ir dalį personalo. Remdamiesi Elbrus MVK architektūra, naujos įmonės specialistai 2007 m. sukūrė Elbrus mikroprocesorių, kuris buvo Elbrus-3M1 skaičiavimo sistemų pagrindas, kurio taktinis dažnis yra 300 MHz ir našumas 4,8 GFLOPS. (palyginimui, Intel Core2Duo 2,4 GHz turi tik 1,3 gigaflopso). Tuo pačiu metu rusiškam mikroprocesoriui net nereikia radiatoriaus aušinimui. Dviejų procesorių kompiuterių komplekso versija, vadinama UVK / S, turi didžiausią 19 GFLOPS našumą (32 bitų duomenims). Tai atsakymas tiems, kurie mano, kad mūsų kariuomenė šiandien turi naudoti asmeninius kompiuterius iš IBM su „Intel“mikroprocesoriais. Laimei, taip nėra. Nors už tai turėjau įsigyti importuotą įrangą mikroschemų gamybai.

Sistemos modulis su dviem mikroprocesoriais „Elbrus“ir skaičiavimo kompleksu „Elbrus-3M1“:

Mikroprocesorius pagamintas naudojant 0,13 mikrono technologiją, kuri šiandien nėra technologinis rekordas, tačiau nuo jų taip pat nedaug atsilieka (prieš maždaug 5 metus technologija buvo laikoma naujove). Dabar vyksta „Elbrus-S“mikroprocesoriaus kūrimas pagal 0,09 mikrono technologiją, kuri jau yra „sistema ant lusto“, tai yra, apima periferinės įrangos valdiklius. Jis skirtas sukurti didelio našumo vieno borto kompiuterius, skirtus „dėvimiems ir įterptiesiems“programoms, o tai reiškia, kad mūsų orlaiviuose ir raketose nebus importuotų komponentų.

Bet grįžkime į 60-uosius. SSRS tada buvo pirmoji daugelyje techninių patobulinimų elektronikos srityje, kurių dauguma buvo vykdoma karinių projektų rėmuose ir todėl buvo slapti. Ir dėl slaptumo šie pasiekimai liko už istorikų dėmesio. BESM-6 kūrėjas, puikus sovietinis kompiuterių technologijų dizaineris Sergejus Aleksejevičius Lebedevas taip pat sukūrė grynai karinius kompiuterius pirmajai, vis dar eksperimentinei, priešraketinės gynybos (ABM) sistemai:

„Specializuoti kompiuteriai, sukurti vadovaujant S. A. Lebedevui priešraketinės gynybos sistemai, tapo pagrindu pasiekti strateginį SSRS ir JAV paritetą Šaltojo karo metais.“specializuoti kompiuteriai „Diana-1“ir „Diana- 2 buvo sukurti automatiniam duomenų gavimui iš radaro ir automatiniam taikinių sekimui. -40, o kiek vėliau M-50 (slankiojo kablelio). Galimybė pataikyti į balistines raketas, kurią suteikė priešraketinė gynyba, privertė JAV ieškoti dėl būdų, kaip sudaryti susitarimą su SSRS dėl priešraketinės gynybos apribojimo, kuris pasirodė 1972 m.

SSRS pasiekimai kompiuterinių technologijų srityje turėjo didžiausią reikšmę gynybai ir buvo svarbus argumentas sudarant sutartį dėl priešraketinės gynybos apribojimo.… Ir kaip tik tada, kai turėjome didelį pranašumą. SSRS praktiškai jau turėjo savo priešraketinę gynybą septintojo dešimtmečio viduryje, kai JAV apie tai galėjo tik pasvajoti. Sutartis pirmiausia apribojo SSRS, o ne JAV – dėl sutarties priešraketinės gynybos sistema buvo dislokuota tik aplink Maskvą. Kai Jungtinės Valstijos pagaliau sugebėjo ką nors padaryti šioje srityje (tai yra po 30 metų!), jos iškart pasitraukė iš sutarties. Kyla klausimas – ar buvo prasmės SSRS pasirašyti tokį susitarimą? Atsisakėme priešraketinės gynybos skydo ir negavome nieko mainais! Jungtinės Valstijos tada tiesiog negalėjo sukurti savo. Ar SSRS vadovybė apie tai žinojo? Jeigu ji žinojo, tai ABM sutartis jau gali būti laikoma šalies interesų išdavystės aktu. Situacija labai primena 1987-uosius, kai Sovietų Sąjunga buvo pasiruošusi iškelti į orbitą kosminės priešraketinės gynybos sistemos komponentus – palydovus su lazeriniais ginklais „SKIF“. Tada M. Gorbačiovas, įsitikinęs galima programos sėkme, nedelsdamas įvedė jai vienašalį moratoriumą, iš JT tribūnos paskelbęs, kad SSRS atsisakys „ginklavimosi lenktynių kosmose“. Jungtinės Valstijos panašius palydovus į orbitą planuoja paleisti tik 2012 m., praėjus 25 metams po panašios sovietų programos uždarymo. Ne todėl, kad jiems staiga kilo toks noras. Mat jų technologijos, ne be rusų specialistų pagalbos, tai leido tik dabar. Kodėl SSRS vadovybė padarė vienašalių nuolaidų? Oficialios atsakymo į šį klausimą versijos nėra.

60-ųjų pradžioje mūsų kompiuteriai sugebėjo apskaičiuoti balistinių raketų trajektorijas, nepaisant to, kad iš pradžių mūsų priešraketinės gynybos sistema veikė gana lėtuose kompiuteriuose. Mašinų M-40 ir M-50 našumas siekė atitinkamai tik 40 tūkst. ir 50 tūkst. operacijų per sekundę. Tačiau 5E92b, karinės M-50 modifikacijos, našumas siekė 500 tūkstančių operacijų per sekundę, o tai 1966 m., nuo kurių buvo pradėta jo gamyba, buvo arti pasaulio rekordo, jei ne. Ir čia yra dar viena mažai žinoma detalė.

Tarp daugybės dažnai minimų sovietinių kompiuterių modelių labai svarbios kompiuterių serijos, pagamintos septintojo dešimtmečio antroje pusėje - 70-ųjų pradžioje ir visiškai panaudotos SSRS ginkluotosioms pajėgoms įsigyti, pavadinimai yra reti. Tai 5E serijos mašinos (5E51, 5E92b ir kt.), kurias sukūrė Lebedevo dizaino biuras. BESM-6 yra plačiai žinomas, tačiau mažai kas žino, kad BESM-6 išgarsėjo tik dėl to, kad pralaimėjo TSRS ginkluotųjų pajėgų tiekimo konkursą – konkursą laimėjo „5E“. Kariuomenė, pasirinkusi „5E“, tarsi „atmetė“BESM-6, o pastarasis buvo platinamas atvirai civilinei pramonei. O 5E serija buvo įslaptinta ir siunčiama tik kariuomenei. 5E serijos mašinos buvo sujungtos „tarpmašininiais mainų“kanalais į vietinius tinklus, kurie 70-ųjų pirmoje pusėje sudarė kelių procesorių skaičiavimo aplinką kaip erdvės valdymo ir kosminių objektų valdymo sistemų pagrindą. Keli kompiuteriai, sujungti tokioje skaičiavimo aplinkoje, sudarė vieną skaičiavimo kompleksą, kurio našumas buvo kelis kartus didesnis nei BESM-6. Tuo pačiu principu dabar remiamasi ir kuriant šiuolaikinius superkompiuterius – tai individualūs procesoriai, greitais ryšio kanalais surenkami į vieną tinklą. O tam reikia specialių priemonių. M serijos mašinos (M-40, M-50) taip pat turėjo išvystytą pertraukimo sistemą, jos galėjo priimti ir perduoti duomenis septyniais dvipusiais asinchroniškai veikiančiais kanalais, kurių bendras pralaidumas buvo 1 Mbit/s. Modifikacija M-50 - 5E92 buvo specialiai sukurta naudoti tokiuose duomenų apdorojimo kompleksuose.

Pirmą kartą pasaulyje kompiuteriniame tinkle pradėti naudoti multipleksiniai kanalai ir lygiagretus valdymo įrenginių, laisvosios kreipties atminties, išorinių įrenginių ir ryšio kanalų veikimas. Pagal struktūrą ir veikimo principą tai buvo pirmoji pasaulyje daugiaprocesorinė sistema… 1959 metais kompiuterių tinklas buvo pastatytas iš kompiuterių, kurie buvo nutolę šimtus kilometrų – užsienyje panašių kompleksų tuo metu nebuvo. Pagrindinis „A“sistemos valdymo ir kompiuterių centras buvo pastatytas 5E92 kompiuterio pagrindu. Pats kompiuterių tinklas buvo unikalus savo prigimtimi, būtent ji buvo tyrimų atskaitos taškas, kuris vėliau paskatino kurti kitus pasaulinius informacijos ir kompiuterių tinklus. Žinoma, pats šis tinklas nepriminė, pavyzdžiui, šiuolaikinio interneto, tačiau kaip nepriklausomų mašinų rinkinys, sprendžiantis savarankiškus bendros problemos fragmentus ir keičiantis informacija, naudodamas unifikuotus protokolus, gali būti laikomas šių dienų pasaulinių tinklų pirmtaku. Pirmasis panašus tinklas, telefono linija jungiantis du kompiuterius TX-2 Masačusetse ir Q-32 Kalifornijoje, buvo išbandytas tik 1965 m… 1961 m. kovo 4 d. sėkmingai išbandyta eksperimentinė priešraketinės gynybos sistema – buvo sunaikinta raketos R-12 kovinė galvutė. Eksperimentas parodė, kad techniškai išspręsta užduotis kovoti su poriniais balistiniais taikiniais, susidedančiais iš balistinės raketos korpuso ir nuo jo atskirtos branduolinės galvutės. Panašūs bandymai buvo atlikti JAV po 21 metų.

Sistema A yra priešraketinės gynybos sistema. Darbas su priešraketinės gynybos („A“sistema) suvaidino didžiulį vaidmenį plėtojant kompiuterines technologijas SSRS: kariuomenės įsakymu, naudojant gana lėtą elementų bazę, Lebedevo projektavimo biuro (ITMiVT) specialistai sukūrė skaičiavimo įrenginius, kurie savo parametrais buvo pranašesni už užsienio. Jie taip pat sukūrė mobiliąsias tokių sistemų versijas, pavyzdžiui, 5E261 - mobilią kelių procesorių didelio našumo valdymo sistemą, sukurtą moduliniu pagrindu. Būtent ji buvo naudojama kaip dalis S-300PT oro gynybos sistemų, skirtų sausumoje ir jūroje:

Bet svarbiausia, buvo sukurtos priemonės atskiriems kompiuteriams sujungti į skaičiavimo aplinką – greitieji asinchroniniai multipleksiniai ryšio kanalai ir atitinkama programinė įranga. Ir čia prieiname prie kito labai svarbaus šaliai projekto – sistemos OGAS – „Nacionalinė automatizuota apskaitos ir informacijos apdorojimo sistema“, SSRS automatizuoto ūkio valdymo sistema, pagrįsta kibernetikos principais. Ši akademiko Viktoro Michailovičiaus Gluškovo sukurta sistema buvo pagrįsta būtent tokiomis techninėmis priemonėmis.

Autorius – Maxsonas