Imaginarium Nauki. Część 2

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Po wprowadzeniu systemu kopiowania dla amerykańskich próbek i pojawieniu się serii maszyn UE - kopii amerykańskich IBM360/IBM370, rozwój własnych ZSRR w dziedzinie techniki komputerowej nie ustał. Jednak prawie całkowicie weszli w ramy projektów wojskowych - wojsko nie chciało używać tylko kopii, a nawet gorzej niż własne opracowania. Import im nie odpowiadał ze względu na możliwe "zakładki" - nieudokumentowane cechy elektroniki, które mogłyby wyłączyć elektronikę w interesie potencjalnego wroga. ITM i VT, których dyrektorem był akademik Lebiediew, chociaż nadal figurował jako instytut akademicki, stały się zasadniczo departamentem wojskowym i kontynuowano tam prace nad udoskonaleniem BESM-6 i wojskowych M-40, M-50. Efektem tych prac była linia Elbrus, której głównymi zadaniami były zadania dla systemu obrony przeciwrakietowej. Najpierw na bazie komputerów wojskowych 5E261 i 5E262 powstał wieloprocesorowy kompleks komputerowy „Elbrus-1” o wydajności 15 mln operacji/s. W drugim etapie powstał Elbrus-2 MVK o wydajności 120 mln operacji/s. Elbrus-3, którego rozwój zakończono pod koniec lat 80., miał wydajność 500 MFLOPS (miliony operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę).

Wskaźniki wydajności dla komputera to rzecz bardzo względna, zależna zarówno od cech architektury, jak i od wydajności kompilatorów języków programowania. Dlatego też testy porównawcze są często używane do porównywania wydajności w świecie rzeczywistym. W 1988 r. S. V. Kalin zmierzył wydajność procesora MVK „Elbrus-2” przy 24 „cyklach Livermore” i zgodnie z wynikami tych testów średnia wartość harmoniczna wydajności wyniosła 2,7 MFLOPS. Dla porównania, procesor Cray-X MP (najsłynniejszy rozwój Seymour Kray z 1982 r.) ma podobny wskaźnik - 9,3 MFLOPS (przy częstotliwości taktowania 5 razy wyższej niż Elbrus-2 MVK). Wskaźnik ten wskazuje na wysoką wydajność architektury Elbrus, która pozwala na wykonanie większej liczby operacji na cykl procesora.

Architektura procesorów Elbrus już znacznie różniła się od starego BESM-6 i bardzo różniła się od tradycyjnej. Sercem „Elbrusa 3-1” był modułowy procesor przenośnika (MCP), zaprojektowany przez Andrieja Andriejewicza Sokołowa. Sokołow był uczestnikiem wszystkich najważniejszych projektów Instytutu Lebiediewa, od BESM-1 do AS-6. I to inżynierski talent Sokołowa koledzy często porównywali z talentem Seymoura Kreya – stałego rywala Lebiediewa w konkursie superszybkich komputerów. „MCP był potężnym procesorem zdolnym do przetwarzania dwóch niezależnych strumieni instrukcji. Urządzenia potoku procesora pracowały z dwoma typami obiektów - wektorami i skalarami. Skalary wydawały się być wciśnięte w potok wektorowy i przetwarzane między dwoma sąsiednimi komponentami wektorowymi. Kilka kanałów dostępu zapewniało do 8 równoległych wywołań do pamięci w jednym cyklu.” Prawie wszystkie elementy architektoniczne Elbrusa były absolutnie oryginalne, ale często nazywa się je zasadami zapożyczania z CDC i Burroughs, co jest oczywistym kłamstwem. Lebiediew już wcześniej zaczął używać zarówno potoku, jak i zasad obliczeń równoległych.

Instytut Lebiediewa jest nadal w najlepszej formie, po przejściu przez epokę jelcynizmu, aczkolwiek ze znacznymi stratami, ale bez utraty swojego potencjału twórczego. To prawda, w nowym wcieleniu - w kwietniu 1992 r. Na bazie wydziałów Instytutu Mechaniki Precyzyjnej i Techniki Komputerowej im. Lebiediewa powstał MCST, który kontynuował rozwój architektury Elbrus. W tym roku jeden z czołowych pracowników instytutu B. A. Babayan i większość specjalistów MCST zostali zatrudnieni przez gigantyczną korporację Intel do pracy w jej rosyjskim oddziale. Może się to wydawać śmieszne, ale to właśnie Intel umożliwił zatrzymanie domowego personelu w elektronice, zapożyczając oczywiście znaczące osiągnięcia instytutu wraz z częścią personelu. Na podstawie architektury Elbrus MVK specjaliści nowej firmy w 2007 roku stworzyli mikroprocesor Elbrus, który służył jako podstawa dla systemów obliczeniowych Elbrus-3M1, o częstotliwości taktowania 300 MHz i wydajności 4,8 GFLOPS (dla porównania Intel Core2Duo 2,4 GHz ma tylko 1,3 gigaflopsa). Jednocześnie rosyjski mikroprocesor nie wymaga nawet chłodnicy do chłodzenia. Dwuprocesorowa wersja kompleksu komputerowego, zwana UVK / S, ma szczytową wydajność 19 GFLOPS (dla danych 32-bitowych). To odpowiedź dla tych, którzy uważają, że nasze wojsko musi dziś używać komputerów osobistych IBM z mikroprocesorami Intela. Na szczęście tak nie jest. Chociaż do tego musiałem kupić importowany sprzęt do produkcji mikroukładów.

Moduł systemowy z dwoma mikroprocesorami „Elbrus” i kompleksem obliczeniowym „Elbrus-3M1”:

Mikroprocesor wykonany jest w technologii 0,13 mikrona, co na dzień dzisiejszy nie jest rekordem technologicznym, ale też nie pozostaje daleko w tyle (technologia była uważana za nowość jakieś 5 lat temu). Obecnie trwa rozwój mikroprocesora Elbrus-S w technologii 0,09 mikrona, która jest już „systemem na chipie”, czyli obejmuje kontrolery urządzeń peryferyjnych. Jest przeznaczony do tworzenia wysokowydajnych komputerów jednopłytowych do zastosowań „ubieralnych i wbudowanych”, co oznacza, że nasze samoloty i pociski nie będą wyposażone w importowane komponenty.

Wróćmy jednak do lat 60-tych. ZSRR był wówczas pierwszym w wielu opracowaniach technicznych w dziedzinie elektroniki, z których większość była realizowana w ramach projektów wojskowych i dlatego była tajna. A ze względu na tajemnicę osiągnięcia te pozostały poza zasięgiem uwagi historyków. Twórca BESM-6, wybitny radziecki konstruktor technologii komputerowej, Siergiej Aleksiejewicz Lebiediew, zaprojektował także czysto wojskowe komputery dla pierwszego, wciąż eksperymentalnego systemu obrony przeciwrakietowej (ABM):

„Specjalistyczne komputery, stworzone pod kierownictwem S. A. Lebiediewa dla systemu obrony przeciwrakietowej, stały się podstawą do osiągnięcia strategicznego parytetu między ZSRR a Stanami Zjednoczonymi w okresie zimnej wojny.” wyspecjalizowane komputery „Diana-1” i „Diana- 2 zostały opracowane do automatycznego pobierania danych z radaru i automatycznego śledzenia celów. -40, a nieco później M-50 (zmiennoprzecinkowa). Możliwość trafienia rakiet balistycznych, jaką zapewnia obrona przeciwrakietowa, zmusiła Stany Zjednoczone do patrzenia o sposoby zawarcia umowy z ZSRR o ograniczeniu obrony przeciwrakietowej, która pojawiła się w 1972 r.”

Osiągnięcia ZSRR w technice komputerowej miały największe znaczenie dla obronności i były ważnym argumentem za zawarciem traktatu o ograniczeniu obrony przeciwrakietowej … I właśnie wtedy mieliśmy w tym znaczną przewagę. ZSRR praktycznie już miał własną obronę przeciwrakietową w połowie lat 60., kiedy Stany Zjednoczone mogły tylko o tym pomarzyć. Traktat ograniczał przede wszystkim ZSRR, a nie Stany Zjednoczone – w wyniku traktatu system obrony przeciwrakietowej został rozlokowany tylko wokół Moskwy. Kiedy Stany Zjednoczone w końcu mogły coś zrobić w tej dziedzinie (to 30 lat później!), natychmiast wycofały się z traktatu. Pytanie brzmi – czy był sens podpisania takiej umowy przez ZSRR? Zrezygnowaliśmy z tarczy antyrakietowej i nie otrzymaliśmy nic w zamian! Stany Zjednoczone po prostu nie mogły wtedy stworzyć własnego. Czy kierownictwo ZSRR o tym wiedziało? Gdyby wiedziała, traktat ABM można już uznać za akt zdrady interesów kraju. Sytuacja bardzo przypomina rok 1987, kiedy Związek Radziecki był gotowy do wyniesienia na orbitę elementów systemu obrony przeciwrakietowej kosmosu - satelitów z bronią laserową „SKIF”. Wtedy Gorbaczow, przekonany o możliwym powodzeniu programu, natychmiast nałożył na niego jednostronne moratorium, ogłaszając z trybuny ONZ, że ZSRR zrezygnuje z „wyścigu zbrojeń w kosmosie”. Stany Zjednoczone planują wystrzelenie podobnych satelitów na orbitę dopiero w 2012 roku, 25 lat po zamknięciu podobnego programu sowieckiego. Nie dlatego, że nagle zapragnęli. Ponieważ ich technologie, nie bez pomocy rosyjskich specjalistów, dopiero teraz na to pozwoliły. Dlaczego kierownictwo ZSRR poczyniło jednostronne ustępstwa? Nie ma oficjalnej wersji odpowiedzi na to pytanie.

Na początku lat 60. naszym komputerom udało się obliczyć trajektorie pocisków balistycznych, mimo że początkowo nasz system obrony przeciwrakietowej działał na dość wolnych komputerach. Maszyny M-40 i M-50 miały wydajność odpowiednio tylko 40 tys. i 50 tys. operacji na sekundę. Jednak 5E92b, wojskowa modyfikacja M-50, miała wydajność 500 tysięcy operacji na sekundę, co w 1966 roku, od którego rozpoczęła się jego produkcja, było bliskie rekordu światowego, jeśli nie. I jest tu jeszcze jeden mało znany szczegół.

Wśród wielu często wymienianych sowieckich modeli komputerów rzadko występują nazwy bardzo ważnej serii komputerów, które zostały wyprodukowane w drugiej połowie lat 60-tych - wczesnych 70-tych i zostały w całości wykorzystane do przejęcia Sił Zbrojnych ZSRR. Są to maszyny serii 5E (5E51, 5E92b itp.), opracowane przez Biuro Projektowe Lebedev. BESM-6 jest powszechnie znany, ale mało kto wie, że BESM-6 zasłynął tylko dlatego, że przegrał przetarg na dostawy dla Sił Zbrojnych ZSRR – przetarg wygrany przez „5E”. Wojsko, wybierając „5E”, jakby „odrzuciło” BESM-6, a ten ostatni trafił do otwartej dystrybucji dla przemysłu cywilnego. A seria 5E została sklasyfikowana i została wysłana tylko do wojska. Maszyny serii 5E połączyły kanały „wymiany międzymaszynowej” w sieci lokalne, które w pierwszej połowie lat 70. stanowiły wieloprocesorowe środowisko obliczeniowe jako podstawę systemów sterowania przestrzenią i obiektów kosmicznych. Kilka komputerów połączonych w takie środowisko obliczeniowe tworzyło jeden kompleks obliczeniowy, który miał kilkakrotnie wyższą wydajność niż BESM-6. Ta sama zasada służy obecnie jako podstawa do tworzenia nowoczesnych superkomputerów - są to pojedyncze procesory, zebrane w jedną sieć szybkimi kanałami komunikacyjnymi. A to wymaga specjalnych środków. Maszyny serii M (M-40, M-50) miały również rozbudowany system przerwań, mogły odbierać i przesyłać dane na siedmiu asynchronicznie działających kanałach dupleksowych o łącznej przepustowości 1 Mbit/s. Modyfikacja M-50 - 5E92 została specjalnie zaprojektowana do użytku w takich kompleksach przetwarzania danych.

Po raz pierwszy na świecie zastosowano multipleksowe kanały w sieci komputerowej i przeprowadzono równoległą pracę urządzeń sterujących, pamięci o dostępie swobodnym, urządzeń zewnętrznych i kanałów komunikacyjnych. Pod względem budowy i zasady działania był to pierwszy na świecie system wieloprocesorowy… W 1959 roku zbudowano sieć komputerową z komputerów oddalonych od siebie o setki kilometrów - podobnych kompleksów za granicą nie było wówczas. Główne centrum dowodzenia i informatyki systemu „A” zostało zbudowane na bazie komputera 5E92. Sama sieć komputerowa miała wyjątkowy charakter, to ona była punktem wyjścia badań, które następnie doprowadziły do powstania innych globalnych sieci informacyjnych i komputerowych. Oczywiście sama ta sieć nie przypominała np. współczesnego Internetu, ale jako zbiór niezależnych maszyn rozwiązujących niezależne fragmenty wspólnego problemu i wymieniających informacje za pomocą zunifikowanych protokołów, można ją uznać za prekursora dzisiejszych globalnych sieci. Pierwsza podobna sieć, łącząca za pośrednictwem linii telefonicznej dwa komputery TX-2 w Massachusetts i Q-32 w Kalifornii, została przetestowana dopiero w 1965 roku… 4 marca 1961 pomyślnie przetestowano eksperymentalny system obrony przeciwrakietowej - zniszczona została głowica pocisku R-12. Eksperyment wykazał, że zadanie zwalczania sparowanych celów balistycznych składających się z korpusu pocisku balistycznego i oddzielonej od niego głowicy jądrowej zostało technicznie rozwiązane. Podobne testy miały miejsce w Stanach Zjednoczonych 21 lat później.

System A to system obrony przeciwrakietowej. Prace nad obroną przeciwrakietową (system „A”) odegrały ogromną rolę w rozwoju technologii komputerowej w ZSRR: na rozkaz wojska, wykorzystując stosunkowo powolną bazę elementów, specjaliści z Biura Projektowego Lebedev (ITMiVT) stworzyli zaplecze obliczeniowe, które były lepsze w swoich parametrach od zagranicznych. Stworzyli także mobilne wersje takich systemów, na przykład 5E261 - mobilny wieloprocesorowy, wysokowydajny system sterowania zbudowany na bazie modułowej. To ona była używana jako część systemów obrony przeciwlotniczej S-300PT na lądzie i morzu:

Ale co najważniejsze, stworzono sposoby łączenia poszczególnych komputerów ze środowiskiem obliczeniowym - szybkie asynchroniczne kanały komunikacji multipleksowej i odpowiednie oprogramowanie. I tu dochodzimy do kolejnego bardzo ważnego dla kraju projektu, systemu OGAS - „Krajowy zautomatyzowany system rachunkowości i przetwarzania informacji”, system zautomatyzowanego zarządzania gospodarczego w ZSRR, oparty na zasadach cybernetyki. System ten, opracowany przez akademika Wiktora Michajłowicza Głuszkowa, opierał się właśnie na takich środkach technicznych.

Autor - Maxson