Сайт Мальчиша-Кибальчиша


Главная arrow Оружие и технологии arrow Воображариум науки. Часть вторая.
05.12.2016 г.
Разделы
Партнёры


Реклама

Воображариум науки. Часть вторая.

Печать E-mail
(87 голосов)
Автор Максон   
12.05.2010 г.

Микропроцессор Эльбрус После введения системы копирования американских образцов и появления серии машин ЕС - копий американской IBM360/IBM370, собственные разработки СССР в области вычислительной техники всё же не прекратились. Однако они почти полностью ушли в рамки военных проектов - военные не желали использовать лишь копии, да ещё хуже собственных разработок. Импорт же их не устраивал по причине возможных "закладок" - недокументированных особенностей электроники, способных вывести электронику из строя в интересах вероятного противника. ИТМ и ВТ, директором которого был академик Лебедев, хотя и продолжал числится академическим институтом, стал по существу военным ведомством и там продолжались работы в направлении совершенствования БЭСМ-6 и военных М-40, М-50. Результатом таких работ стала линейка "Эльбрусов", основными задачами которой были задачи для системы противоракетной обороны. Сначала на элементной базе от военных ЭВМ 5Э261 и 5Э262 был создан многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-1» производительностью 15 млн. операций/с. На втором этапе был создан МВК "Эльбрус-2" производительностью 120 млн. операций/с. "Эльбрус-3", разработка которого завершилась к концу 80-х годов имел производительность уже 500 MFLOPS (миллионов операций с плавающей точкой в секунду).

Показатели производительности для ЭВМ - вещь очень относительная, зависящая как от архитектурных особенностей, так и от эффективности компиляторов с языков программирования. Поэтому для сравнения реальных показателей производительности часто используются тестовые программы. В 1988 г. С. В. Калин измерил производительность ЦП МВК “Эльбрус-2” на 24 "ливерморских циклах" и по результатам этих тестов среднее гармоническое значение производительности составило 2,7 MFLOPS. Для сравнения аналогичный показатель у процессора Cray-X МР (наиболее известная разработка Сеймура Крея 1982 года) — 9,3 MFLOPS (при тактовой частоте, в 5 раз превышающей тактовую частоту МВК “Эльбрус-2”). Такое соотношение говорит о высокой эффективности архитектуры "Эльбрусов", позволяющей делать больше операций за один такт процессора.

Архитектура процессоров "Эльбрус" уже значительно отличалась от старой БЭСМ-6 и сильно отличалась от традиционной. Ядром "Эльбруса 3-1" был модульный конвейерный процессор (МКП), сконструированный Андреем Андреевичем Соколовым. Соколов был участником всех наиболее значимых проектов лебедевского института, от БЭСМ-1 до АС-6. И именно инженерный талант Соколова коллеги часто сравнивали с талантом Сеймура Крея - постоянным соперником Лебедева в соревновании по сверхскоростным вычислениям. "МКП представлял собой мощный процессор, способный обрабатывать два независимых потока команд. Конвейерные устройства процессора работали с двумя типами объектов — векторами и скалярами. Скаляры как бы вклинивались в векторный конвейер и обрабатывались между двумя соседними компонентами вектора. Несколько каналов доступа обеспечивали до 8 параллельных обращений к памяти за один такт." Практически все архитектурные черты "Эльбрусов" были абсолютно оригинальны, но и их часто называют заимствованием принципов от фирм CDC и Burroughs, что является очевидным враньём. Как конвейер, так и принципы параллельных вычислений Лебедев начал использовать раньше.

Лебедевский институт и сейчас остаётся на высоте, пройдя эпоху ельцинизма хоть и со значительными потерями, но не утратив творческого потенциала. Правда в новой ипостаси - в апреле 1992 года на базе отделений Института точной механики и вычислительной техники имени С.А.Лебедева был создан ЗАО "МЦСТ", продолживший развитие архитектуры "Эльбрусов". В том году один из ведущих сотрудников института Б.А. Бабаян и большая часть специалистов МЦСТ были наняты гигантской корпорацией Intel для работы в её российском филиале. Это может показаться смешным, но именно корпорация Intel тогда позволила сохранить отечественные кадры в электронике, позаимствовав, конечно, и значительные наработки института вместе с частью персонала. На основе архитектуры МВК "Эльбрус" специалистами новой фирмы в 2007 году создан микропроцессор "Эльбрус", который послужил основой вычислительных комплексов «Эльбрус-3М1», с тактовой частотой 300 МГц и производительностью 4.8 GFLOPS (для сравнения - у Intel Core2Duo 2.4ГГц всего 1.3 гигафлопса). При этом российский микропроцессор даже не требует радиатора для охлаждения. Двухпроцессорный вариант вычислительного комплекса, названный УВК/С имеет пиковую производительность 19 GFLOPS (для 32-разрядных данных). Это ответ тем, кто думает, что нашим военным приходится сегодня использовать персоналки от IBM c микропроцессорами от Intel. К счастью это не так. Хотя для этого и пришлось закупать импортное оборудование для производства микросхем.

Системный модуль с двумя микропроцессорами "Эльбрус" и вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1»:

Процессор Эльбрус и вычислительный комплекс на его основе

Микропроцессор выполнен по технологии 0,13 мкм, что не является на сегодня технологическим рекордом, но и не сильно отстаёт от них (технология считалась новинкой около 5 лет назад). Сейчас ведётся разработка микропроцессора "Эльбрус-S" на технологии 0,09 мкм, который представляет собой уже "систему на кристалле", то есть включает в себя контроллеры периферийного оборудования. Он предназначен для создания высокопроизводительных одноплатных ЭВМ для "носимых и встроенных" применений, что означает, что наши самолёты и ракеты не будут оснащаться импортными компонентами.

Но вернёмся в 60-е годы. СССР тогда был первым по очень многим техническим разработкам в области электроники, большинство из которых проводились в рамках военных проектов и потому были секретными. И ввиду секретности эти достижения остались за пределами внимания историков. Создатель БЭСМ-6, выдающийся советский конструктор вычислительной техники Сергей Алексеевич Лебедев, конструировал и сугубо военные ЭВМ — для первой, ещё экспериментальной системы противоракетной обороны (ПРО):

"Специализированные ЭВМ, созданные под руководством С.А. Лебедева для системы противоракетной обороны, стали основой достижения стратегического паритета СССР и США в период "холодной войны". В 1952-1955 гг. учеником С.А. Лебедева В.С. Бурцевым были разработаны специализированные ЭВМ "Диана-1" и "Диана-2" для автоматического съёма данных с радиолокатора и автоматического слежения за целями. Затем для системы ПРО, генеральным конструктором которой был Г.В. Кисунько, в 1958 г. была предложена ламповая ЭВМ М-40, а немного позднее М-50 (с плавающей точкой). Возможность поражения баллистических ракет, обеспеченная ПРО, заставила США искать пути заключения договора с СССР об ограничении ПРО, который появился в 1972 г. "

Достижения СССР в вычислительной технике имели серьёзнейшее значение для обороны и послужили важным аргументом для заключения договора по ограничению ПРО. Причём именно тогда, когда мы имели в этом значительное преимущество. СССР практически уже имел свою противоракетную оборону к середине 60-х годов, когда США могли об этом только мечтать. Договор ограничивал прежде всего СССР, а не США - в результате договора система ПРО была развёрнута только вокруг Москвы. Когда США наконец смогли что-то сделать в этой области (это спустя 30 лет!), они тут же вышли из договора. Спрашивается - а был ли вообще смысл для СССР подписывать такой договор? Мы отказались от щита ПРО ничего не получив взамен! США просто не могли тогда создать свой. Знало ли об этом руководство СССР? Если знало, то договор по ПРО уже можно считать актом предательства интересов страны. Ситуация очень напоминает 1987 год, когда Советский Союз был готов вывести на орбиту компоненты уже космической ПРО - спутники с лазерным оружием "СКИФ". Тогда Горбачёв, убедившись в возможном успехе программы, тут же наложил на неё односторонний мораторий, объявив с трибуны ООН об отказе СССР от "гонки вооружений в космосе". США планирует вывод аналогичных спутников на орбиту только в 2012 году, спустя 25 лет после закрытия советской аналогичной программы. Не потому, что у них вдруг появилось такое желание. Потому что их технологии, не без помощи российских специалистов, только сейчас это позволили. Почему руководство СССР шло на односторонние уступки? Официальной версии ответа на такой вопрос не существует.

Ещё в начале 60-х наши компьютеры успевали рассчитывать траектории баллистических ракет при том, что первоначально наша система ПРО работала на довольно медленных ЭВМ. Машины М-40 и М-50 имели производительность лишь 40 тысяч и 50 тысяч операций в секунду соответственно. Однако 5Э92б - военная модификация М-50, имела производительность уже 500 тыс операций в секунду, что для 1966 года, с которого началось её производство, было близко к мировому рекорду, если не являлось им. И тут есть ещё одна малоизвестная деталь.

Среди множества часто упоминавшихся советских моделей ЭВМ редко встречаются названия очень важной серии компьютеров, выпускавшихся во второй половине 60-х - начале 70-х годов и целиком уходившей на комплектование ВС СССР. Это машины серии "5Э" (5Э51, 5Э92б и т.д.), разработанные КБ Лебедева. БЭСМ-6 широко известна, но мало кто знает, что БЭСМ-6 стала известной только потому, что проиграла тендер на поставки для Вооружённых сил СССР, - тендер, на котором победила "5Э". Военные, остановив свой выбор на "5Э", как бы "забраковали" БЭСМ-6 и последняя пошла в открытое распространение для гражданских отраслей. А серия "5Э" была засекречена и отгружалась только военным. Машины серии "5Э" объединялись каналами "межмашобмена" в локальные сети, которые в первой половине 70-х годов составляли многопроцессорную вычислительную среду, как основу систем контроля космического пространства и управления космическими объектами. Собранные вместе в такую вычислительную среду несколько ЭВМ составляли единый вычислительный комплекс, который имел в разы большую производительность, чем БЭСМ-6. Этот же принцип сейчас служит основой создания современных суперкомпьютеров - это отдельные процессоры, собранные в единую сеть каналами быстрой связи. А для этого необходимы специальные средства. Ещё машины серии «М» (М-40, М-50) имели развитую систему прерываний, могли осуществлять приём и передачу данных по семи дуплексным асинхронно работающим каналам с общей пропускной способностью в 1 Мбит/с. Модификация М-50 - 5Э92 была специально рассчитана на применение в подобных комплексах обработки данных.

Впервые в мире в вычислительной сети использовались мультиплексные каналы и осуществлялась параллельная работа устройств управления, оперативного запоминающего устройства, внешних устройств и каналов связи. По структуре и принципу работы это была первая в мире многопроцессорная система... В 1959 году была построена вычислительная сеть из ЭВМ, отстоящих друг от друга на сотни километров— аналогичных комплексов за рубежом тогда не было. Главный командно-вычислительный центр системы «А» строился на базе ЭВМ 5Э92. Сама вычислительная сеть носила уникальный характер, именно она послужила отправной точкой исследований, приведших впоследствии к созданию других глобальных информационно-вычислительных сетей. Конечно, сама эта сеть ещё мало напоминала, например, современную Internet, но как совокупность независимых машин, решающих независимые фрагменты общей задачи и обменивающихся информацией по унифицированным протоколам, её можно считать предтечей нынешних глобальных сетей. Первая аналогичная сеть, связавшая два компьютера TX-2 в Массачусетсе и Q-32 в Калифорнии по телефонной линии, была опробована лишь в 1965 году... 4 марта 1961 года состоялись успешные испытания противоракеты экспериментального комплекса ПРО — был уничтожен боевой блок ракеты Р-12. Эксперимент показал, что задача борьбы с парными баллистическими целями, состоящими из корпуса баллистической ракеты и отделявшегося от неё боевого блока с ядерным зарядом, технически решена. Аналогичные испытания в США прошли на 21 год позже.

"Система А" - это система противо-ракетной обороны. Работы по теме ПРО (системе «А») сыграли огромную роль в развитии вычислительной техники в СССР: по заказам военных, используя относительно медленную элементную базу, специалисты КБ Лебедева (ИТМиВТ) создали вычислительные средства, превосходящие по своим параметрам зарубежные. Ими были созданы и мобильные варианты подобных систем, например 5Э261 - мобильная многопроцессорная высокопроизводительная управляющая система, построенная по модульному принципу. Именно она была использована в составе систем ПВО С-300ПТ сухопутного и морского базирования:

5Э261 — первая в СССР мобильная многопроцессорная высокопроизводительная управляющая система

Но что самое важное - были созданы средства сопряжения отдельных компьютеров в вычислительную среду - быстрые асинхронные мультиплексные каналы связи и соответствующее программное обеспечение. И тут мы подходим к ещё одному важнейшему для страны проекту, системе ОГАС - "Общегосударственной автоматизированной системы учёта и обработки информации", системе автоматизированного управления экономикой в СССР, основанной на принципах кибернетики. Эта система, разработанная академиком Виктором Михайловичем Глушковым базировалась именно на таких технических средствах.

Продолжение следует...

Часть первая.

 

Добавить комментарий

Нецензурные выражения недопустимы! Будьте вежливы. Комментарий должен быть только по теме статьи. Комментарии незарегистрированных пользователей проходят модерацию и поэтому не отображаются сразу. Зарегистрируйтесь, если не хотите вводить код антиспама каждый раз при вводе комментария и ждать модерации после.


Защитный код
Обновить

« Путеводитель по американскому «лунному обману». Часть вторая.   Воображариум науки. Часть первая. »
| Дизайн malchish.org