Vetenskapens Imaginarium. Del 2

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Efter införandet av kopieringssystemet för amerikanska prover och uppkomsten av en serie EU-maskiner - kopior av den amerikanska IBM360 / IBM370, slutade inte Sovjetunionens egen utveckling inom datorteknikområdet. Men de gick nästan helt in i ramarna för militära projekt - militären ville inte bara använda kopior, och ännu värre än sin egen utveckling. Importen passade inte dem på grund av möjliga "bokmärken" - odokumenterade egenskaper hos elektronik som kunde inaktivera elektronik i en potentiell fiendes intresse. ITM och VT, vars chef var akademiker Lebedev, även om han fortsatte att vara listad som ett akademiskt institut, blev i huvudsak en militäravdelning och arbetet fortsatte där för att förbättra BESM-6 och militära M-40, M-50. Resultatet av sådant arbete var Elbrus-linjen, vars huvuduppgifter var uppgifterna för antimissilförsvarssystemet. Först, på basis av militärdatorerna 5E261 och 5E262, skapades ett multiprocessordatorkomplex "Elbrus-1" med en produktivitet på 15 miljoner operationer / s. I det andra steget skapades Elbrus-2 MVK med en kapacitet på 120 miljoner operationer / s. Elbrus-3, vars utveckling avslutades i slutet av 80-talet, hade en prestanda på 500 MFLOPS (miljontals flyttalsoperationer per sekund).

Prestandaindikatorer för en dator är en mycket relativ sak, beroende både på arkitektoniska egenskaper och på effektiviteten hos kompilatorer från programmeringsspråk. Därför används riktmärken ofta för att jämföra verkliga prestanda. 1988 mätte S. V. Kalin prestandan hos CPU:n till MVK "Elbrus-2" vid 24 "Livermore-cykler" och enligt resultaten av dessa tester var det genomsnittliga harmoniska värdet för prestanda 2,7 MFLOPS. Som jämförelse har Cray-X MP-processorn (den mest kända utvecklingen av Seymour Kray 1982) en liknande indikator - 9,3 MFLOPS (vid en klockfrekvens 5 gånger högre än den för Elbrus-2 MVK). Detta förhållande indikerar den höga effektiviteten hos Elbrus-arkitekturen, som gör att fler operationer kan utföras per processorcykel.

Arkitekturen hos Elbrus-processorerna skilde sig redan avsevärt från den gamla BESM-6 och var mycket annorlunda än den traditionella. Kärnan i "Elbrus 3-1" var en modulär transportörprocessor (MCP), designad av Andrey Andreevich Sokolov. Sokolov deltog i alla de viktigaste projekten från Lebedev Institute, från BESM-1 till AS-6. Och det var Sokolovs ingenjörstalang som kollegor ofta har jämfört med talangen hos Seymour Krey - Lebedevs ständiga rival i superhastighetsdatortävlingen. "MCP var en kraftfull processor som kunde bearbeta två oberoende strömmar av instruktioner. Processorns pipelineenheter arbetade med två typer av objekt - vektorer och skalärer. Skalärer verkade vara inkilade i en vektorpipeline och bearbetade mellan två intilliggande vektorkomponenter. Flera åtkomstkanaler gav upp till 8 parallella anrop till minnet i en cykel." Nästan alla arkitektoniska egenskaper hos Elbrus var helt originella, men de kallas ofta för lån av CDC och Burroughs, vilket är en uppenbar lögn. Lebedev började använda både pipeline och principerna för parallell beräkning tidigare.

Lebedev-institutet är fortfarande som bäst, efter att ha gått igenom jeltsinismens era, om än med betydande förluster, men utan att förlora sin kreativa potential. Det är sant, i en ny inkarnation - i april 1992, på grundval av avdelningarna vid Lebedev Institute of Precision Mechanics and Computer Technology, skapades MCST, som fortsatte utvecklingen av Elbrus-arkitekturen. Det året var en av de ledande anställda vid institutet B. A. Babayan och de flesta av MCST-specialisterna anställdes av det gigantiska Intel-företaget för att arbeta i dess ryska filial. Det kan tyckas löjligt, men det var Intel då som gjorde det möjligt att behålla inhemsk personal inom elektronik, och naturligtvis lånade institutets betydande utveckling tillsammans med en del av personalen. På grundval av arkitekturen för Elbrus MVK skapade specialisterna på det nya företaget 2007 Elbrus-mikroprocessorn, som fungerade som grunden för Elbrus-3M1-datorsystemen, med en klockfrekvens på 300 MHz och en prestanda på 4,8 GFLOPS (som jämförelse, Intel Core2Duo 2,4 GHz har bara 1,3 gigaflops). Samtidigt kräver den ryska mikroprocessorn inte ens en kylare för kylning. Tvåprocessorversionen av datorkomplexet, kallad UVK / S, har en toppprestanda på 19 GFLOPS (för 32-bitars data). Detta är svaret till de som tror att vår militär idag måste använda persondatorer från IBM med mikroprocessorer från Intel. Lyckligtvis är detta inte fallet. Även om jag för detta var tvungen att köpa importerad utrustning för produktion av mikrokretsar.

Systemmodul med två mikroprocessorer "Elbrus" och datorkomplex "Elbrus-3M1":

Mikroprocessorn är gjord med 0,13 mikron-tekniken, vilket inte är ett tekniskt rekord för idag, men den ligger inte långt efter dem heller (tekniken ansågs vara en nyhet för ca 5 år sedan). Nu pågår utvecklingen av Elbrus-S-mikroprocessorn på tekniken 0,09 mikron, som redan är ett "system på ett chip", det vill säga den inkluderar styrenheter för kringutrustning. Den är designad för att skapa högpresterande enkelkortsdatorer för "bärbara och inbäddade" applikationer, vilket innebär att våra flygplan och missiler inte kommer att vara utrustade med importerade komponenter.

Men låt oss gå tillbaka till 60-talet. Sovjetunionen var då först i många tekniska utvecklingar inom elektronikområdet, varav de flesta utfördes inom ramen för militära projekt och därför var hemliga. Och på grund av hemlighetsmakeriet har dessa prestationer stått utanför historikernas uppmärksamhet. Skaparen av BESM-6, en enastående sovjetisk designer av datorteknik, Sergei Alekseevich Lebedev, designade också rent militära datorer för det första, fortfarande experimentella, antimissilförsvar (ABM):

"Specialiserade datorer, skapade under ledning av S. A. Lebedev för antimissilförsvarssystemet, blev grunden för att uppnå strategisk paritet mellan Sovjetunionen och USA under det kalla kriget." specialiserade datorer "Diana-1" och "Diana- 2" utvecklades för automatisk datahämtning från radarn och automatisk spårning av mål. -40, och lite senare M-50 (flytande punkt). Möjligheten att träffa ballistiska missiler, tillhandahållna av missilförsvar, tvingade USA att leta för sätt att sluta ett avtal med Sovjetunionen om begränsning av missilförsvar, som dök upp 1972."

Sovjetunionens prestationer inom datorteknik var av största betydelse för försvaret och fungerade som ett viktigt argument för ingåendet av ett fördrag om begränsning av missilförsvar … Och precis när vi hade en betydande fördel i detta. Sovjetunionen hade praktiskt taget redan sitt eget antimissilförsvar i mitten av 60-talet, när USA bara kunde drömma om det. Fördraget begränsade i första hand Sovjetunionen, inte USA - som ett resultat av fördraget var missilförsvarssystemet bara utplacerat runt Moskva. När USA äntligen kunde göra något på detta område (detta är 30 år senare!), drog det sig omedelbart ur fördraget. Frågan är - var det någon mening för Sovjetunionen att underteckna ett sådant avtal? Vi gav upp missilförsvarsskölden och fick ingenting tillbaka! USA kunde helt enkelt inte skapa sitt eget då. Visste Sovjetunionens ledning om detta? Om hon visste det, så kan ABM-fördraget redan betraktas som ett svek mot landets intressen. Situationen påminner mycket om 1987, när Sovjetunionen var redo att sätta i omloppsbana komponenterna i ett rymdmissilförsvarssystem - satelliter med laservapen "SKIF". Sedan införde Gorbatjov, övertygad om programmets möjliga framgång, omedelbart ett ensidigt moratorium för det och tillkännagav från FN:s talarstol att Sovjetunionen skulle överge "kapprustningen i rymden". USA planerar att skjuta upp liknande satelliter i omloppsbana först 2012, 25 år efter stängningen av ett liknande sovjetiskt program. Inte för att de plötsligt fick en sådan önskan. Eftersom deras teknik, inte utan hjälp av ryska specialister, först nu har tillåtit det. Varför gjorde Sovjetunionens ledning ensidiga eftergifter? Det finns ingen officiell version av svaret på denna fråga.

Redan i början av 60-talet lyckades våra datorer beräkna banorna för ballistiska missiler, trots att vårt missilförsvarssystem till en början fungerade på ganska långsamma datorer. M-40- och M-50-maskinerna hade en produktivitet på endast 40 tusen respektive 50 tusen operationer per sekund. Men 5E92b, en militär modifiering av M-50, hade en produktivitet på 500 tusen operationer per sekund, vilket för 1966, från vilket dess produktion började, var nära ett världsrekord, om inte. Och det finns en annan föga känd detalj här.

Bland de många ofta nämnda sovjetiska datormodellerna är namnen på en mycket viktig serie datorer som producerades under andra hälften av 60-talet - början av 70-talet och som helt användes för förvärvet av Sovjetunionens väpnade styrkor sällsynta. Dessa är maskiner i 5E-serien (5E51, 5E92b, etc.), utvecklade av Lebedev Design Bureau. BESM-6 är allmänt känd, men få människor vet att BESM-6 blev berömd bara för att den förlorade anbudet på förnödenheter till Sovjetunionens väpnade styrkor - anbudet som vann av "5E". Militären, efter att ha valt "5E", typ "avvisade" BESM-6 och den senare gick in i öppen distribution för civila industrier. Och 5E-serien var klassificerad och skickades endast till militären. Maskiner i 5E-serien förenades av "intermachine exchange"-kanaler till lokala nätverk, som under första hälften av 70-talet utgjorde en datormiljö med flera processorer som bas för rymdstyrning och styrsystem för rymdobjekt. Flera datorer sammansatta i en sådan datormiljö utgjorde ett enda datorkomplex, som hade flera gånger högre prestanda än BESM-6. Samma princip fungerar nu som grunden för skapandet av moderna superdatorer - dessa är individuella processorer, samlade i ett enda nätverk av snabba kommunikationskanaler. Och detta kräver speciella medel. Maskinerna i M-serien (M-40, M-50) hade också ett utvecklat avbrottssystem, de kunde ta emot och sända data över sju duplexa asynkront fungerande kanaler med en total bandbredd på 1 Mbit/s. Modifiering M-50 - 5E92 är speciellt designad för användning i sådana databehandlingskomplex.

För första gången i världen användes multiplexkanaler i ett datornätverk och parallelldrift av kontrollenheter, random access-minne, externa enheter och kommunikationskanaler genomfördes. När det gäller struktur och funktionsprincip var det världens första multiprocessorsystem … 1959 byggdes ett datornätverk av datorer som låg hundratals kilometer från varandra – det fanns inga liknande komplex utomlands på den tiden. Huvudkommandot och datorcentret för "A"-systemet byggdes på basis av 5E92-datorn. Själva datornätverket var unikt till sin natur, det var hon som fungerade som utgångspunkten för forskningen, som sedan ledde till skapandet av annan global information och datornätverk. Naturligtvis liknade detta nätverk i sig inte, till exempel, det moderna Internet, men som en uppsättning oberoende maskiner som löser oberoende fragment av ett vanligt problem och utbyter information med hjälp av enhetliga protokoll, kan det betraktas som föregångaren till dagens globala nätverk. Det första liknande nätverket, som förbinder två TX-2-datorer i Massachusetts och Q-32 i Kalifornien via en telefonlinje, testades först 1965 … Den 4 mars 1961 testades ett experimentellt antimissilförsvarssystem framgångsrikt - stridsspetsen från en R-12-missil förstördes. Experimentet visade att uppgiften att bekämpa parade ballistiska mål bestående av en ballistisk missilkropp och en kärnstridsspets skild från den har lösts tekniskt. Liknande tester ägde rum i USA 21 år senare.

System A är ett missilförsvarssystem. Arbete med missilförsvar (system "A") spelade en stor roll i utvecklingen av datorteknik i Sovjetunionen: på order av militären, med hjälp av en relativt långsam elementbas, skapade specialister från Lebedev Design Bureau (ITMiVT) datorfaciliteter som var överlägsna utländska i sina parametrar. De skapade också mobila versioner av sådana system, till exempel 5E261 - ett mobilt multiprocessor högpresterande styrsystem byggt på en modulär basis. Det var hon som användes som en del av S-300PT luftvärnssystem för land- och havsbaserade:

Men viktigast av allt skapades sätt att koppla in enskilda datorer till en datormiljö - snabba asynkrona multiplexkommunikationskanaler och motsvarande programvara. Och här kommer vi till ett annat mycket viktigt projekt för landet, systemet OGAS - "Nationellt automatiserat system för redovisning och informationsbehandling", ett system för automatiserad ekonomisk förvaltning i Sovjetunionen, baserat på principerna för cybernetik. Detta system, utvecklat av akademiker Viktor Mikhailovich Glushkov, baserades just på sådana tekniska medel.

Författare - Maxson