Teaduse kujutluspilt. 2. osa

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Pärast Ameerika näidiste kopeerimissüsteemi kasutuselevõttu ja EL-i masinate seeria - Ameerika IBM360 / IBM370 koopiate ilmumist ei peatunud NSV Liidu enda areng arvutitehnoloogia vallas. Kuid nad läksid peaaegu täielikult sõjaliste projektide raamistikku - sõjavägi ei tahtnud kasutada ainult koopiaid ja veelgi hullem kui nende enda arendused. Import neile ei sobinud võimalike "järjehoidjate" tõttu – elektroonika dokumenteerimata omaduste tõttu, mis võivad potentsiaalse vaenlase huvides elektroonika välja lülitada. Kuigi ITM ja VT, mille direktoriks oli akadeemik Lebedev, muutusid põhiolemuselt sõjaliseks osakonnaks ja seal jätkus töö BESM-6 ja sõjaväe M-40, M-50 täiustamiseks. Sellise töö tulemuseks oli Elbruse liin, mille põhiülesanneteks olid raketitõrjesüsteemi ülesanded. Esiteks loodi sõjaväearvutite 5E261 ja 5E262 baasil mitme protsessoriga arvutikompleks "Elbrus-1", mille tootlikkus oli 15 miljonit operatsiooni sekundis. Teises etapis loodi Elbrus-2 MVK võimsusega 120 miljonit operatsiooni sekundis. Elbrus-3, mille arendus viidi lõpule 80ndate lõpuks, jõudis 500 MFLOPS-i (miljoneid ujukomaoperatsioone sekundis).

Arvuti jõudlusnäitajad on väga suhteline asi, sõltudes nii arhitektuurilistest omadustest kui ka programmeerimiskeelte kompilaatorite tõhususest. Seetõttu kasutatakse reaalse maailma toimivuse võrdlemiseks sageli võrdlusaluseid. 1988. aastal mõõtis S. V. Kalin MVK "Elbrus-2" protsessori jõudlust 24 "Livermore'i tsükliga" ja nende testide tulemuste kohaselt oli jõudluse keskmine harmooniline väärtus 2,7 MFLOPS. Võrdluseks, Cray-X MP protsessoril (Seymour Kray kuulsaim arendus 1982. aastal) on sarnane näitaja - 9,3 MFLOPS (kellasagedusel, mis on 5 korda kõrgem kui Elbrus-2 MVK-l). See suhe näitab Elbruse arhitektuuri kõrget efektiivsust, mis võimaldab ühe protsessori tsükli kohta teha rohkem toiminguid.

Elbruse protsessorite arhitektuur erines juba oluliselt vanast BESM-6-st ja erines suuresti traditsioonilisest. "Elbrus 3-1" tuumaks oli modulaarne konveierprotsessor (MCP), mille kujundas Andrei Andreevitš Sokolov. Sokolov osales kõigis Lebedevi Instituudi olulisemates projektides BESM-1-st AS-6-ni. Ja just Sokolovi inseneriannet on kolleegid sageli võrrelnud Seymour Krey andekusega, kes on Lebedevi pidev rivaal ülikiire andmetöötluse võistlusel. "MCP oli võimas protsessor, mis oli võimeline töötlema kahte sõltumatut juhiste voogu. Protsessori konveieri seadmed töötasid kahte tüüpi objektidega – vektorite ja skalaaridega. Skalaarid tundusid olevat kiilutud vektorkonveierisse ja töödeldud kahe külgneva vektorkomponendi vahel. Mitmed juurdepääsukanalid andsid ühe tsükli jooksul kuni 8 paralleelset kõnet mällu. Peaaegu kõik Elbruse arhitektuurilised omadused olid absoluutselt originaalsed, kuid neid nimetatakse sageli CDC ja Burroughsi laenupõhimõteteks, mis on ilmselge vale. Lebedev hakkas nii konveierit kui ka paralleelarvutuse põhimõtteid kasutama varem.

Lebedevi Instituut on endiselt oma parimas seisus, olles läbi elanud Jeltsinismi ajastu, küll märkimisväärsete kaotustega, kuid oma loomingulist potentsiaali kaotamata. Tõsi, uues kehastuses - 1992. aasta aprillis loodi Lebedevi täppismehaanika ja arvutitehnoloogia instituudi osakondade baasil MCST, mis jätkas Elbruse arhitektuuri arendamist. Sel aastal asus instituudi üks juhtivaid töötajaid B. A. Hiiglaslik Inteli korporatsioon palkas Babayani ja enamiku MCST spetsialistidest tööle oma Venemaa filiaali. See võib tunduda naeruväärne, kuid just Intel võimaldas siis kodumaist personali elektroonikas hoida, laenates loomulikult instituudi olulisi arenguid koos osa personaliga. Elbrus MVK arhitektuuri põhjal lõid uue ettevõtte spetsialistid 2007. aastal Elbrus-3M1 arvutussüsteemide aluseks olnud mikroprotsessori Elbrus, mille taktsagedus on 300 MHz ja jõudlus 4,8 GFLOPS. (võrdluseks, Intel Core2Duo 2,4 GHz on ainult 1,3 gigaflopsi). Samal ajal ei vaja vene mikroprotsessor isegi jahutamiseks radiaatorit. Arvutikompleksi kahe protsessoriga versioonil nimega UVK / S on maksimaalne jõudlus 19 GFLOPS (32-bitiste andmete jaoks). See on vastus neile, kes arvavad, et meie sõjavägi peab täna kasutama IBMi personaalarvuteid koos Inteli mikroprotsessoritega. Õnneks see nii ei ole. Kuigi selleks pidin ostma imporditud seadmed mikroskeemide tootmiseks.

Süsteemimoodul kahe mikroprotsessoriga "Elbrus" ja arvutuskompleksiga "Elbrus-3M1":

Mikroprotsessor on valmistatud 0,13 mikroni tehnoloogial, mis ei ole küll tänane tehnoloogiline rekord, kuid ei jää ka neile palju alla (uudseks peeti tehnoloogiat umbes 5 aastat tagasi). Nüüd on käimas Elbrus-S mikroprotsessori arendamine 0,09 mikroni tehnoloogial, mis on juba "süsteem kiibil", see tähendab, et see sisaldab välisseadmete kontrollereid. See on loodud suure jõudlusega ühe pardaarvutite loomiseks "kantavate ja sisseehitatud" rakenduste jaoks, mis tähendab, et meie lennukid ja raketid ei ole varustatud imporditud komponentidega.

Aga lähme tagasi 60ndatesse. NSV Liit oli siis esimene paljudes elektroonikavaldkonna tehnilistes arengutes, millest enamik viidi läbi sõjaliste projektide raames ja olid seetõttu salajased. Ja salastatuse tõttu on need saavutused jäänud ajaloolaste tähelepanu alt välja. BESM-6 looja, väljapaistev nõukogude arvutitehnoloogia disainer Sergei Aleksejevitš Lebedev konstrueeris ka puhtalt sõjalised arvutid esimese, veel eksperimentaalse raketitõrjesüsteemi (ABM) jaoks:

"Spetsiaalsed arvutid, mis loodi S. A. Lebedevi juhtimisel raketitõrjesüsteemi jaoks, said külma sõja ajal NSV Liidu ja USA strateegilise pariteedi saavutamise aluseks." Spetsiaalsed arvutid "Diana-1" ja "Diana- 2" töötati välja automaatseks andmete otsimiseks radarilt ja sihtmärkide automaatseks jälgimiseks. -40 ja veidi hiljem M-50 (ujukoma). Ballistiliste rakettide tabamise võimalus, mida pakub raketitõrje, sundis USA-d vaatama. 1972. aastal ilmunud viiside eest, kuidas sõlmida NSV Liiduga leping raketitõrje piiramise kohta.

NSV Liidu saavutused arvutitehnoloogias olid kaitse seisukohalt kõige olulisemad ja olid oluliseks argumendiks raketitõrje piiramise lepingu sõlmimisel.… Ja just siis, kui meil oli selles oluline eelis. NSVL-il oli praktiliselt juba oma raketitõrje 60ndate keskpaigaks, kui USA võis sellest vaid unistada. Leping piiras eeskätt NSV Liitu, mitte USA-d – lepingu tulemusena paigutati raketitõrjesüsteem vaid Moskva ümbrusesse. Kui USA suutis lõpuks selles vallas midagi ette võtta (see on 30 aastat hiljem!), taganes ta kohe lepingust. Küsimus on – kas NSVL-il oli mõtet sellisele lepingule alla kirjutada? Loobusime raketitõrjekilbist ega saanud midagi vastu! USA lihtsalt ei suutnud tollal oma luua. Kas NSVL juhtkond teadis sellest? Kui ta teadis, võib ABM-lepingut juba pidada riigi huvide reetmiseks. Olukord meenutab väga 1987. aastat, mil Nõukogude Liit oli valmis orbiidile viima kosmoseraketitõrjesüsteemi komponendid – laserrelvadega "SKIF" satelliidid. Seejärel kehtestas Gorbatšov, olles veendunud programmi võimalikus edus, sellele kohe ühepoolse moratooriumi, teatades ÜRO kõnetoolist, et NSV Liit loobub "võidurelvastumisest kosmoses". USA plaanib sarnased satelliidid orbiidile saata alles 2012. aastal ehk 25 aastat pärast sarnase nõukogude programmi sulgemist. Mitte sellepärast, et neil järsku selline soov tekkis. Sest nende tehnoloogiad, mitte ilma Venemaa spetsialistide abita, lubasid seda alles nüüd. Miks tegi NSV Liidu juhtkond ühepoolseid järeleandmisi? Sellele küsimusele vastuse ametlik versioon puudub.

Veel 60ndate alguses suutsid meie arvutid välja arvutada ballistiliste rakettide trajektoore, hoolimata sellest, et algselt töötas meie raketitõrjesüsteem üsna aeglastel arvutitel. Masinate M-40 ja M-50 tootlikkus oli vastavalt vaid 40 tuhat ja 50 tuhat operatsiooni sekundis. M-50 sõjalise modifikatsiooni 5E92b tootlikkus oli aga 500 tuhat operatsiooni sekundis, mis 1966. aasta kohta, millest selle tootmine algas, oli maailmarekordi lähedal, kui mitte. Ja siin on veel üks vähetuntud detail.

Paljude sageli mainitud nõukogude arvutimudelite hulgas on väga olulise arvutiseeria nimed, mis toodeti 60ndate teisel poolel - 70ndate alguses ja mida kasutati täielikult NSV Liidu relvajõudude hankimiseks, harva. Need on 5E-seeria masinad (5E51, 5E92b jne), mille on välja töötanud Lebedevi disainibüroo. BESM-6 on laialt tuntud, kuid vähesed teavad, et BESM-6 sai kuulsaks ainult seetõttu, et kaotas NSV Liidu relvajõudude tarnehanke - hanke, mille võitis "5E". Sõjavägi, olles valinud "5E", "lükas tagasi" BESM-6 ja viimane läks tsiviiltööstusele avatud levitamisse. Ja 5E-seeria oli salastatud ja saadeti ainult sõjaväele. 5E-seeria masinad ühendati "masinatevahelise vahetuse" kanalite abil kohalikeks võrkudeks, mis moodustasid 70ndate esimesel poolel mitmeprotsessorilise andmetöötluskeskkonna ruumijuhtimise ja kosmoseobjektide juhtimissüsteemide alusena. Mitmed sellises arvutuskeskkonnas kokku pandud arvutid moodustasid ühtse arvutuskompleksi, mille jõudlus oli mitu korda suurem kui BESM-6. Sama põhimõte on nüüd aluseks kaasaegsete superarvutite loomisel - need on üksikud protsessorid, mis on kiirete sidekanalite abil koondatud ühte võrku. Ja selleks on vaja erivahendeid. M-seeria masinatel (M-40, M-50) oli ka välja töötatud katkestussüsteem, nad suutsid andmeid vastu võtta ja edastada seitsme dupleks-asünkroonse töökanali kaudu koguribalaigusega 1 Mbit / s. Modifikatsioon M-50 - 5E92 oli spetsiaalselt ette nähtud kasutamiseks sellistes andmetöötluskompleksides.

Esmakordselt maailmas hakati arvutivõrgus kasutama multiplekskanaleid ning paralleelselt töötama juhtseadmeid, muutmälu, välisseadmeid ja sidekanaleid. Oma ülesehituselt ja tööpõhimõttelt oli tegu maailma esimese mitmeprotsessorilise süsteemiga … 1959. aastal ehitati arvutivõrk välja sadade kilomeetrite kaugusel asuvatest arvutitest – välismaal sarnaseid komplekse tol ajal polnud. 5E92 arvuti baasil ehitati "A" süsteemi peakäsklus- ja arvutikeskus. Arvutivõrk ise oli oma olemuselt ainulaadne, just tema oli uurimistöö lähtepunkt, mis viis hiljem muude ülemaailmsete teabe- ja arvutivõrkude loomiseni. Loomulikult ei meenutanud see võrk ise näiteks kaasaegset Internetti, kuid iseseisvate masinate kogumina, mis lahendab ühise probleemi iseseisvaid fragmente ja vahetab teavet ühtsete protokollide abil, võib seda pidada tänapäeva globaalsete võrkude eelkäijaks. Esimest sarnast võrku, mis ühendas telefoniliini kaudu kaks Massachusettsis asuvat TX-2 arvutit ja Californias Q-32, katsetati alles 1965. aastal… 4. märtsil 1961 testiti edukalt eksperimentaalset raketitõrjesüsteemi – raketi R-12 lõhkepea hävitati. Eksperiment näitas, et ballistilise raketi kehast ja sellest eraldatud tuumalõhkepeast koosnevate paaris ballistiliste sihtmärkidega võitlemise ülesanne on tehniliselt lahendatud. Sarnased testid toimusid USA-s 21 aastat hiljem.

Süsteem A on raketitõrjesüsteem. Töö raketitõrjega (süsteem "A") mängis NSV Liidus arvutitehnoloogia arengus tohutut rolli: sõjaväe käsul lõid Lebedevi disainibüroo (ITMiVT) spetsialistid suhteliselt aeglase elemendibaasi abil arvutusrajatisi, mis olid oma parameetritelt välismaistest paremad. Nad lõid ka sellistest süsteemidest mobiilsed versioonid, näiteks 5E261 - mobiilne mitmeprotsessoriline suure jõudlusega juhtimissüsteem, mis on ehitatud modulaarselt. Just teda kasutati maismaal ja merel asuvate õhutõrjesüsteemide S-300PT osana:

Kuid mis kõige tähtsam, loodi vahendid üksikute arvutite liidestamiseks arvutuskeskkonda - kiired asünkroonsed multiplekssidekanalid ja vastav tarkvara. Ja siit jõuame teise riigi jaoks väga olulise projekti – süsteemini OGAS - "Riiklik raamatupidamise ja infotöötluse automatiseeritud süsteem", küberneetika põhimõtetel põhinev automatiseeritud majandusjuhtimise süsteem NSV Liidus. See süsteem, mille töötas välja akadeemik Viktor Mihhailovitš Glushkov, põhines just sellistel tehnilistel vahenditel.

Autor - Maxson