Имагинариум на науката. Част 2

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

След въвеждането на системата за копиране за американски образци и появата на поредица от машини на ЕС - копия на американските IBM360 / IBM370, собствените разработки на СССР в областта на компютърните технологии не спират. Те обаче почти напълно влязоха в рамките на военни проекти - военните не искаха да използват само копия и дори по-лоши от собствените си разработки. Импортът не ги устройваше поради възможни „отметки“– недокументирани характеристики на електрониката, които биха могли да деактивират електрониката в интерес на потенциален враг. ITM и VT, чийто директор беше акад. Лебедев, въпреки че той продължаваше да се води като академичен институт, по същество се превърнаха във военна катедра и там продължи работата за усъвършенстване на БЕСМ-6 и военните М-40, М-50. Резултатът от такава работа беше линията Елбрус, чиито основни задачи бяха задачите за системата за противоракетна отбрана. Първо, на базата на военните компютри 5E261 и 5E262 беше създаден многопроцесорен компютърен комплекс "Елбрус-1" с производителност от 15 милиона операции / сек. На втория етап е създаден Елбрус-2 MVK с капацитет от 120 милиона операции / сек. Елбрус-3, чиято разработка беше завършена в края на 80-те години, имаше производителност от 500 MFLOPS (милиони операции с плаваща запетая в секунда).

Индикаторите за производителност на компютъра са нещо много относително, зависещо както от архитектурните характеристики, така и от ефективността на компилаторите от езиците за програмиране. Следователно сравнителните показатели често се използват за сравняване на производителността в реалния свят. През 1988 г. С. В. Калин измерва производителността на CPU на MVK "Елбрус-2" при 24 "Livermore цикла" и според резултатите от тези тестове средната хармонична стойност на производителността е 2,7 MFLOPS. За сравнение, процесорът Cray-X MP (най-известната разработка на Seymour Kray през 1982 г.) има подобен показател - 9,3 MFLOPS (при тактова честота 5 пъти по-висока от тази на Elbrus-2 MVK). Това съотношение показва високата ефективност на архитектурата на Elbrus, която позволява извършването на повече операции за цикъл на процесора.

Архитектурата на процесорите Elbrus вече беше значително различна от стария BESM-6 и беше много различна от традиционната. Ядрото на "Елбрус 3-1" беше модулен конвейерен процесор (MCP), проектиран от Андрей Андреевич Соколов. Соколов е участник във всички най-значими проекти на института Лебедев, от БЕСМ-1 до АС-6. И именно инженерния талант на Соколов колегите често са сравнявали с таланта на Сиймур Крей - постоянният съперник на Лебедев в състезанието за суперскоростни изчисления. "MCP беше мощен процесор, способен да обработва два независими потока от инструкции. Конвейерните устройства на процесора работеха с два типа обекти - вектори и скалари. Скаларите сякаш бяха вклинени във векторен конвейер и обработени между два съседни векторни компонента. Няколко канала за достъп осигуряват до 8 паралелни повиквания към паметта в един цикъл." Почти всички архитектурни характеристики на Елбрус бяха абсолютно оригинални, но често се наричат заимстващи принципи от CDC и Burroughs, което е очевидна лъжа. Лебедев започна да използва както конвейера, така и принципите на паралелните изчисления по-рано.

Институтът "Лебедев" все още е в най-добрия си вид, като премина през ерата на елцинизма, макар и със значителни загуби, но без да губи творческия си потенциал. Вярно е, че в ново въплъщение - през април 1992 г., на базата на отделите на Института по прецизна механика и компютърни технологии Лебедев е създаден MCST, който продължи развитието на архитектурата на Елбрус. През същата година един от водещите служители на института Б. А. Бабаян и повечето специалисти от MCST бяха наети от гигантската корпорация Intel за работа в нейния руски клон. Може да изглежда смешно, но именно Intel тогава направи възможно задържането на домашния персонал в електрониката, заимствайки, разбира се, значителните разработки на института заедно с част от персонала. Въз основа на архитектурата на Elbrus MVK, специалистите на новата компания през 2007 г. създадоха микропроцесора Elbrus, който послужи за основа на изчислителните системи Elbrus-3M1, с тактова честота 300 MHz и производителност от 4,8 GFLOPS (за сравнение, Intel Core2Duo 2,4 GHz има само 1,3 гигафлопса). В същото време руският микропроцесор дори не изисква радиатор за охлаждане. Двупроцесорната версия на компютърния комплекс, наречена UVK / S, има пикова производителност от 19 GFLOPS (за 32-битови данни). Това е отговорът на тези, които смятат, че нашите военни днес трябва да използват персонални компютри от IBM с микропроцесори на Intel. За щастие това не е така. Въпреки че за това трябваше да закупя вносно оборудване за производство на микросхеми.

Системен модул с два микропроцесора "Елбрус" и изчислителен комплекс "Елбрус-3М1":

Микропроцесорът е изработен по технологията 0,13 микрона, което не е технологичен рекорд за днес, но и не изостава от тях (технологията се смяташе за новост преди около 5 години). Сега е в ход разработването на микропроцесора Elbrus-S по технологията от 0,09 микрона, която вече е "система на чип", тоест включва контролери на периферно оборудване. Той е предназначен за създаване на високопроизводителни едноплаткови компютри за "носими и вградени" приложения, което означава, че нашите самолети и ракети няма да бъдат оборудвани с вносни компоненти.

Но да се върнем към 60-те години. Тогава СССР беше първият в много технически разработки в областта на електрониката, повечето от които бяха извършени в рамките на военни проекти и следователно бяха секретни. И поради секретността тези постижения са останали извън вниманието на историците. Създателят на BESM-6, изключителен съветски дизайнер на компютърни технологии, Сергей Алексеевич Лебедев, също проектира чисто военни компютри за първата, все още експериментална система за противоракетна отбрана (ПРО):

„Специализирани компютри, създадени под ръководството на С. А. Лебедев за системата за противоракетна отбрана, станаха основа за постигане на стратегически паритет между СССР и САЩ по време на Студената война.“Специализирани компютри „Диана-1“и „Диана- 2 са разработени за автоматично извличане на данни от радара и автоматично проследяване на целите. -40, а малко по-късно и М-50 (с плаваща запетая). Възможността за поразяване на балистични ракети, предоставена от ПРО, принуди САЩ да търсят за начини за сключване на споразумение със СССР за ограничаване на противоракетната отбрана, което се появи през 1972 г.

Постиженията на СССР в компютърните технологии бяха от най-голямо значение за отбраната и послужиха като важен аргумент за сключването на договор за ограничаване на противоракетната отбрана.… И точно когато имахме значително предимство в това. СССР практически вече имаше собствена противоракетна отбрана към средата на 60-те години, когато Съединените щати можеха само да мечтаят за нея. Договорът ограничава предимно СССР, а не Съединените щати - в резултат на договора системата за противоракетна отбрана беше разположена само около Москва. Когато Съединените щати най-накрая успяха да направят нещо в тази област (това е 30 години по-късно!), те незабавно се оттеглиха от договора. Въпросът е – имало ли е смисъл СССР да подпише такова споразумение? Отказахме се от противоракетния щит и не получихме нищо в замяна! Тогава САЩ просто не можеха да създадат своя собствена. Знаеше ли ръководството на СССР за това? Ако тя знаеше, тогава Договорът за ПРО вече може да се счита за акт на предателство на интересите на страната. Ситуацията много напомня за 1987 г., когато Съветският съюз беше готов да пусне в орбита компонентите на космическа система за противоракетна отбрана - спътници с лазерно оръжие "SKIF". Тогава Горбачов, убеден във възможния успех на програмата, незабавно наложи едностранен мораториум върху нея, като обяви от трибуната на ООН, че СССР ще се откаже от „надпреварата във въоръжаването в космоса“. Съединените щати планират да изведат подобни спътници в орбита едва през 2012 г., 25 години след закриването на подобна съветска програма. Не защото изведнъж им се появи такова желание. Защото техните технологии, не без помощта на руски специалисти, едва сега го позволиха. Защо ръководството на СССР направи едностранни отстъпки? Няма официална версия на отговора на този въпрос.

Още в началото на 60-те години нашите компютри успяха да изчислят траекториите на балистичните ракети, въпреки факта, че първоначално нашата система за противоракетна отбрана работеше на доста бавни компютри. Машините М-40 и М-50 имаха производителност съответно от само 40 хиляди и 50 хиляди операции в секунда. Въпреки това 5E92b, военна модификация на M-50, имаше производителност от 500 хиляди операции в секунда, което за 1966 г., от която започна производството му, беше близо до световен рекорд, ако не. И тук има още една малко известна подробност.

Сред многото често споменавани модели на съветски компютри рядко се срещат имената на много важна серия компютри, произведени през втората половина на 60-те - началото на 70-те години и използвани изцяло за придобиване на въоръжените сили на СССР. Това са машини от серия 5E (5E51, 5E92b и др.), Разработени от Конструкторско бюро Лебедев. BESM-6 е широко известен, но малко хора знаят, че BESM-6 стана известен само защото загуби търга за доставки за въоръжените сили на СССР - търгът, спечелен от "5E". Военните, избрали "5E", някак си "отхвърлиха" BESM-6 и последният влезе в открито разпространение за граждански индустрии. А серията 5E беше класифицирана и се доставяше само на военните. Машините от серия 5E бяха обединени от канали за "межмашинен обмен" в локални мрежи, които през първата половина на 70-те години представляваха многопроцесорна изчислителна среда като основа за системи за управление на пространството и космически обекти. Няколко компютъра, събрани в такава изчислителна среда, образуваха един-единствен изчислителен комплекс, който имаше няколко пъти по-висока производителност от BESM-6. Същият принцип сега служи като основа за създаването на съвременни суперкомпютри - това са отделни процесори, събрани в единна мрежа чрез бързи комуникационни канали. А това изисква специални средства. Машините от серията M (M-40, M-50) също имаха развита система за прекъсване, те можеха да приемат и предават данни през седем дуплексни асинхронно работещи канала с обща честотна лента 1 Mbit / s. Модификация M-50 - 5E92 е специално проектирана за използване в такива комплекси за обработка на данни.

За първи път в света се използват мултиплексни канали в компютърна мрежа и се осъществява паралелна работа на управляващи устройства, памет с произволен достъп, външни устройства и комуникационни канали. По структура и принцип на действие това е първата многопроцесорна система в света… През 1959 г. е изградена компютърна мрежа от компютри, които са на стотици километри един от друг – в чужбина по това време няма подобни комплекси. Основният командно-изчислителен център на системата "А" е изграден на базата на компютъра 5Е92. Самата компютърна мрежа беше уникална по своята същност, именно тя послужи като отправна точка за изследване, което впоследствие доведе до създаването на други глобални информационни и компютърни мрежи. Разбира се, самата тази мрежа не приличаше например на съвременния Интернет, но като набор от независими машини, решаващи независими фрагменти от общ проблем и обменящи информация с помощта на унифицирани протоколи, тя може да се счита за предшественик на днешните глобални мрежи. Първата подобна мрежа, свързваща два компютъра TX-2 в Масачузетс и Q-32 в Калифорния чрез телефонна линия, е тествана едва през 1965 г. … На 4 март 1961 г. е изпробвана успешно експериментална система за противоракетна отбрана - бойна глава на ракета Р-12 е унищожена. Експериментът показа, че задачата за борба със сдвоени балистични цели, състоящи се от корпус на балистична ракета и отделена от него ядрена бойна глава, е технически решена. Подобни тестове се проведоха в Съединените щати 21 години по-късно.

Система А е система за противоракетна отбрана. Работата по противоракетната отбрана (система "А") изигра огромна роля в развитието на компютърните технологии в СССР: по поръчка на военните, използвайки сравнително бавна елементна база, специалисти от Конструкторското бюро Лебедев (ITMiVT) създадоха изчислителни съоръжения, които са превъзхождали по своите параметри чуждите. Те също така създадоха мобилни версии на такива системи, например 5E261 - мобилна многопроцесорна високопроизводителна система за управление, изградена на модулна основа. Именно тя беше използвана като част от системите за противовъздушна отбрана S-300PT за наземно и морско базиране:

Но най-важното е, че са създадени средства за свързване на отделни компютри в изчислителна среда - бързи асинхронни мултиплексни комуникационни канали и съответен софтуер. И тук стигаме до друг много важен за страната проект – системата OGAS - "Национална автоматизирана система за счетоводство и обработка на информация", система за автоматизирано управление на икономиката в СССР, базирана на принципите на кибернетиката. Тази система, разработена от акад. Виктор Михайлович Глушков, се основаваше именно на такива технически средства.

Автор - Максън