Ғылымның қиялы. 2-бөлім

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Американдық үлгілер үшін көшіру жүйесі енгізілгеннен кейін және ЕО машиналарының сериясы - американдық IBM360 / IBM370 көшірмелері пайда болғаннан кейін КСРО-ның компьютерлік технология саласындағы өзіндік әзірлемелері тоқтаған жоқ. Дегенмен, олар толығымен дерлік әскери жобалардың шеңберіне кірді - әскерилер тек көшірмелерді пайдаланғысы келмеді, тіпті өздерінің әзірлемелерінен де нашар. Импорт оларға сәйкес келмеді, себебі ықтимал «бетбелгілер» - ықтимал жаудың мүддесі үшін электрониканы өшіруі мүмкін құжатсыз мүмкіндіктер. Директоры академик Лебедев болған ITM және VT, бірақ ол академиялық институт ретінде тіркелсе де, негізінен әскери кафедраға айналды және онда BESM-6 және әскери M-40, M-50 жетілдіру жұмыстары жалғасты. Осындай жұмыстың нәтижесі Эльбрус желісі болды, оның негізгі міндеттері зымыранға қарсы қорғаныс жүйесіне арналған тапсырмалар болды. Біріншіден, 5Е261 және 5Е262 әскери ЭЕМ базасында өнімділігі 15 миллион операция/с болатын «Эльбрус-1» көппроцессорлық есептеуіш кешені құрылды. Екінші кезеңде Эльбрус-2 МВК 120 миллион операция/с қуатымен құрылды. Әзірлеуі 80-жылдардың аяғында аяқталған Эльбрус-3 500 MFLOPS (секундына миллиондаған өзгермелі нүкте операциялары) өнімділігіне ие болды.

Компьютердің өнімділік көрсеткіштері архитектуралық ерекшеліктеріне де, бағдарламалау тілдеріндегі компиляторлардың тиімділігіне де байланысты өте салыстырмалы нәрсе. Сондықтан, нақты әлемдегі өнімділікті салыстыру үшін эталондар жиі пайдаланылады. 1988 жылы С. В. Калин «Эльбрус-2» МВК орталық процессорының өнімділігін 24 «Ливермор циклінде» өлшеді және осы сынақтардың нәтижелері бойынша өнімділіктің орташа гармоникалық мәні 2,7 MFLOPS болды. Салыстыру үшін, Cray-X MP процессоры (1982 жылы Сеймур Крайдың ең танымал әзірлемесі) ұқсас көрсеткішке ие - 9,3 MFLOPS (такт жиілігінде Эльбрус-2 MVK-тен 5 есе жоғары). Бұл арақатынас Эльбрус архитектурасының жоғары тиімділігін көрсетеді, бұл процессор цикліне көбірек операцияларды орындауға мүмкіндік береді.

Эльбрус процессорларының архитектурасы бұрынғы BESM-6-дан айтарлықтай ерекшеленді және дәстүрліден мүлдем өзгеше болды. «Эльбрус 3-1» ядросы Андрей Андреевич Соколов құрастырған модульдік конвейерлік процессор (MCP) болды. Соколов Лебедев атындағы институттың БЕСМ-1-ден АС-6-ға дейінгі барлық маңызды жобаларының қатысушысы болды. Соколовтың инженерлік қабілетін әріптестері Лебедевтің супержылдамдықтағы есептеулер сайысындағы тұрақты қарсыласы Сеймур Крейдің талантымен жиі салыстыратын. MCP командалардың екі тәуелсіз ағынын өңдеуге қабілетті қуатты процессор болды. Процессордың конвейер құрылғылары объектілердің екі түрімен - векторлармен және скалярлармен жұмыс істеді. Скалярлар векторлық құбырға сыналған және екі көрші векторлық құрамдас арасында өңделген сияқты. Бірнеше кіру арналары бір циклде жадқа 8 параллельді шақыруға дейін қамтамасыз етті. Эльбрустың барлық дерлік архитектуралық ерекшеліктері мүлдем түпнұсқа болды, бірақ олар көбінесе CDC және Burroughs-тен қарыз алу принциптері деп аталады, бұл анық өтірік. Лебедев құбырды да, параллельді есептеу принциптерін де ертерек қолдана бастады.

Ельцинизм дәуірін бастан кешірген Лебедев институты айтарлықтай шығынмен болса да, шығармашылық әлеуетін жоғалтпай, әлі де ең жақсы жағдайда. Рас, жаңа инкарнацияда - 1992 жылдың сәуірінде Лебедев атындағы Дәл механика және компьютерлік технологиялар институтының кафедралары негізінде Эльбрус архитектурасының дамуын жалғастырған MCST құрылды. Сол жылы институттың жетекші қызметкерлерінің бірі Б. Бабаян мен MCST мамандарының көпшілігін алпауыт Intel корпорациясы Ресейдегі филиалында жұмыс істеу үшін жалдаған. Бұл күлкілі болып көрінуі мүмкін, бірақ дәл сол кезде Intel электроникадағы отандық кадрларды сақтап қалуға мүмкіндік берді, әрине, қызметкерлердің бір бөлігімен бірге институттың маңызды жетістіктерін алды. Elbrus MVK архитектурасы негізінде жаңа компанияның мамандары 2007 жылы Эльбрус-3M1 есептеу жүйелері үшін негіз болған, тактілік жиілігі 300 МГц және өнімділігі 4,8 GFLOPS Эльбрус микропроцессорын жасады. (салыстыру үшін, Intel Core2Duo 2,4 ГГц-те небәрі 1,3 гигафлоп бар). Бұл ретте ресейлік микропроцессор тіпті салқындату үшін радиаторды қажет етпейді. UVK/S деп аталатын компьютерлік кешеннің екі процессорлы нұсқасы 19 GFLOPS (32 биттік деректер үшін) ең жоғары өнімділікке ие. Бұл бүгінгі күні біздің әскерлер Intel фирмасының микропроцессорлары бар IBM фирмасының дербес компьютерлерін пайдалануы керек деп ойлайтындарға жауап. Бақытымызға орай, олай емес. Бұл үшін микросұлбаларды өндіруге арналған импорттық жабдықты сатып алуға тура келді.

«Эльбрус» екі микропроцессоры және «Эльбрус-3М1» есептеу кешені бар жүйелік модуль:

Микропроцессор 0,13 микрон технологиясы бойынша жасалған, бұл бүгінгі күн үшін технологиялық рекорд емес, бірақ ол да олардан қалыспайды (технология 5 жылдай бұрын жаңалық болып саналған). Қазір 0,09 микрондық технология бойынша Эльбрус-S микропроцессорын әзірлеу жүргізілуде, ол қазірдің өзінде «чиптегі жүйе» болып табылады, яғни оған перифериялық жабдық контроллері кіреді. Ол «тозуға болатын және ендірілген» қолданбаларға арналған өнімділігі жоғары бір тақталы компьютерлерді жасауға арналған, яғни біздің ұшақтарымыз бен зымырандар импорттық құрамдас бөліктермен жабдықталмайды.

Бірақ 60-шы жылдарға оралайық. КСРО сол кезде электроника саласындағы көптеген техникалық әзірлемелерде бірінші болды, олардың көпшілігі әскери жобалар аясында жүзеге асырылды, сондықтан құпия болды. Ал құпияның арқасында бұл жетістіктер тарихшылардың назарынан тыс қалды. BESM-6-ны жасаушы, компьютерлік технологияның көрнекті кеңестік конструкторы Сергей Алексеевич Лебедев сонымен бірге бірінші, әлі де эксперименттік, зымыранға қарсы қорғаныс (ЗҚҚ) жүйесі үшін таза әскери компьютерлерді әзірледі:

«С. А. Лебедевтің басшылығымен зымыранға қарсы қорғаныс жүйесі үшін жасалған мамандандырылған компьютерлер қырғи-қабақ соғыс кезінде КСРО мен АҚШ арасындағы стратегиялық теңдікке қол жеткізуге негіз болды.» Мамандандырылған компьютерлер «Диана-1» және «Диана- 2 радардан деректерді автоматты түрде алу және нысаналарды автоматты түрде қадағалау үшін әзірленді. -40, ал сәл кейінірек М-50 (қалқымалы нүкте). Зымыранға қарсы қорғаныспен қамтамасыз етілген баллистикалық зымырандарды соғу мүмкіндігі АҚШ-ты іздеуге мәжбүр етті. 1972 жылы пайда болған зымыранға қарсы қорғанысты шектеу туралы КСРО-мен келісім жасау жолдары үшін ».

КСРО-ның компьютерлік технологиядағы жетістіктері қорғаныс үшін ең үлкен маңызға ие болды және зымыранға қарсы қорғанысты шектеу туралы шартты жасау үшін маңызды дәлел болды.… Дәл осы кезде бізде айтарлықтай артықшылық болды. 60-жылдардың ортасында КСРО-да өзінің зымыранға қарсы қорғанысы болды, ол кезде Америка Құрама Штаттары бұл туралы армандай алады. Шарт АҚШ-ты емес, ең алдымен КСРО-ны шектеді - шарттың нәтижесінде зымыранға қарсы қорғаныс жүйесі тек Мәскеу маңында орналастырылды. Америка Құрама Штаттары бұл салада бірдеңе жасай алған кезде (бұл 30 жылдан кейін!), ол бірден келісімнен шықты. Мәселе мынада: КСРО-ның мұндай келісімге қол қоюының мәні болды ма? Біз зымыранға қарсы қорғаныс қалқанынан бас тарттык және оның орнына ештеңе алмадық! Ол кезде Америка Құрама Штаттары жай ғана өзін құра алмады. Бұл туралы КСРО басшылығы білген бе? Егер ол білсе, ПРО туралы шартты ел мүддесіне жасалған сатқындық деп санауға болады. Жағдай 1987 жылды еске түсіреді, ол кезде Кеңес Одағы орбитаға ғарыштық зымыранға қарсы қорғаныс жүйесінің құрамдас бөліктерін – «SKIF» лазерлік қаруы бар спутниктерді шығаруға дайын болды. Содан кейін бағдарламаның мүмкін болатын табысына сенімді болған Горбачев оған бірден біржақты мораторий енгізіп, БҰҰ мінберінен КСРО-ның «ғарышта қарулану жарысынан» бас тартатынын жариялады. Америка Құрама Штаттары осындай спутниктерді орбитаға 2012 жылы, дәл осындай кеңестік бағдарлама жабылғаннан кейін 25 жылдан кейін ғана шығаруды жоспарлап отыр. Олар кенеттен осындай тілек білдіргендіктен емес. Өйткені олардың технологиялары ресейлік мамандардың көмегінсіз емес, енді ғана мүмкіндік берді. Неліктен КСРО басшылығы біржақты жеңілдіктер жасады? Бұл сұраққа жауаптың ресми нұсқасы жоқ.

60-жылдардың басында біздің компьютерлер баллистикалық зымырандардың траекториясын есептей алды, бірақ біздің зымыранға қарсы қорғаныс жүйесі бастапқыда өте баяу компьютерлерде жұмыс істеді. М-40 және М-50 машиналарының өнімділігі сәйкесінше секундына 40 мың және 50 мың операция болды. Алайда, M-50 әскери модификациясы 5E92b секундына 500 мың операция өнімділігіне ие болды, ол өндірісі басталған 1966 жылы әлемдік рекордқа жақын болды. Бұл жерде тағы бір аз белгілі деталь бар.

Жиі аталып өтетін кеңестік компьютерлік үлгілердің ішінде 60-жылдардың екінші жартысы – 70-жылдардың басында шығарылған және КСРО Қарулы Күштерін сатып алу үшін толығымен пайдаланылған компьютерлердің өте маңызды серияларының атаулары сирек кездеседі. Бұл Лебедев конструкторлық бюросы әзірлеген 5E сериясының машиналары (5E51, 5E92b және т.б.). БЕСМ-6 кеңінен танымал, бірақ БЕСМ-6 КСРО Қарулы Күштері үшін жеткізілімдерге арналған тендерде - «5Е» жеңіп алған тендерде жеңілгендіктен ғана танымал болғанын аз адамдар біледі. Әскерилер «5E» нұсқасын таңдап, BESM-6-ны «қабылдамады», ал екіншісі азаматтық өнеркәсіптерге ашық таратуға кірісті. Ал 5E сериясы жіктелді және тек әскерилерге жөнелтілді. 5E сериялы машиналар жергілікті желілерге «машиналар аралық алмасу» арналары арқылы біріктірілді, олар 70-ші жылдардың бірінші жартысында ғарыштық басқару және ғарыш объектілерін басқару жүйелері үшін негіз ретінде көп процессорлы есептеу ортасын құрады. Мұндай есептеу ортасында біріктірілген бірнеше компьютерлер BESM-6-ға қарағанда бірнеше есе жоғары өнімділікке ие бір есептеу кешенін құрады. Дәл осы принцип қазіргі заманғы суперкомпьютерлерді құрудың негізі болып табылады - бұл жылдам байланыс арналары арқылы бір желіге жиналған жеке процессорлар. Және бұл арнайы құралдарды қажет етеді. М сериялы машиналарда (М-40, М-50) сондай-ақ дамыған үзу жүйесі болды, олар жалпы өткізу қабілеттілігі 1 Мбит/с болатын жеті дуплексті асинхронды жұмыс істейтін арналар бойынша деректерді қабылдап, жібере алды. M-50 - 5E92 модификациясы осындай деректерді өңдеу кешендерінде пайдалану үшін арнайы әзірленген.

Дүние жүзінде бірінші рет мультиплекстік арналар компьютерлік желіде қолданылды және басқару құрылғыларының, жедел жадтың, сыртқы құрылғылардың және байланыс арналарының параллель жұмысы жүзеге асырылды. Құрылымы мен жұмыс істеу принципі бойынша бұл дүние жүзіндегі бірінші мультипроцессорлық жүйе болды… 1959 жылы бір-бірінен жүздеген шақырым қашықтықта орналасқан компьютерлерден компьютерлік желі құрастырылды – ол кезде шетелде мұндай кешендер болмаған. «А» жүйесінің негізгі командалық-есептеу орталығы 5Е92 компьютерінің негізінде салынды. Компьютерлік желінің өзі табиғаты бойынша бірегей болды, ол зерттеудің бастапқы нүктесі болды, ол кейіннен басқа жаһандық ақпараттық және компьютерлік желілерді құруға әкелді. Әрине, бұл желінің өзі, мысалы, қазіргі заманғы Интернетке ұқсамады, бірақ жалпы мәселенің тәуелсіз фрагменттерін шешетін және бірыңғай хаттамаларды пайдалана отырып ақпарат алмасатын тәуелсіз машиналар жиынтығы ретінде оны бүгінгі ғаламдық желілердің ізашары деп санауға болады. Массачусетстегі екі TX-2 және Калифорниядағы Q-32 компьютерлерін телефон желісі арқылы байланыстыратын бірінші ұқсас желі тек 1965 жылы сынақтан өтті … 1961 жылы 4 наурызда зымыранға қарсы тәжірибелік жүйе сәтті сынақтан өтті - R-12 зымыранының оқтұмсығы жойылды. Эксперимент баллистикалық зымыран корпусынан және одан бөлінген ядролық оқтұмсықтан тұратын жұптасқан баллистикалық нысаналармен күресу міндеті техникалық тұрғыдан шешілгенін көрсетті. Осыған ұқсас сынақтар 21 жылдан кейін АҚШ-та өтті.

А жүйесі – зымыранға қарсы қорғаныс жүйесі. Зымыранға қарсы қорғаныс бойынша жұмыс («А» жүйесі) КСРО-да компьютерлік технологияны дамытуда үлкен рөл атқарды: әскери тапсырыс бойынша салыстырмалы түрде баяу элементтік базаны қолдана отырып, Лебедев конструкторлық бюросының (ITMiVT) мамандары есептеуіш қондырғыларды құрды. параметрлері бойынша шетелдіктерге қарағанда жоғары болды. Олар сондай-ақ осындай жүйелердің мобильді нұсқаларын жасады, мысалы, 5E261 - модульдік негізде құрылған мобильді мультипроцессорлық жоғары өнімді басқару жүйесі. Ол құрлықтағы және теңіздегі S-300PT әуе шабуылына қарсы қорғаныс жүйелерінің бөлігі ретінде пайдаланылған:

Бірақ ең бастысы, жеке компьютерлерді есептеу ортасына біріктіру құралдары - жылдам асинхронды мультиплексті байланыс арналары және сәйкес бағдарламалық қамтамасыз ету жасалды. Міне, ел үшін тағы бір аса маңызды жобаға, жүйеге келіп жеттік OGAS - «Бухгалтерлік есеп пен ақпаратты өңдеудің ұлттық автоматтандырылған жүйесі», кибернетика принциптеріне негізделген КСРО-дағы автоматтандырылған экономиканы басқару жүйесі. Академик Виктор Михайлович Глушков жасаған бұл жүйе дәл осындай техникалық құралдарға негізделген.

Авторы - Макссон