Imaginárium vedy. Časť 2

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Po zavedení systému kopírovania pre americké vzorky a objavení sa série strojov EÚ - kópií amerických IBM360 / IBM370 sa vlastný vývoj ZSSR v oblasti výpočtovej techniky nezastavil. Takmer úplne sa však dostali do rámca vojenských projektov - armáda nechcela používať iba kópie a ešte horšie ako ich vlastný vývoj. Import im nevyhovoval kvôli možným „záložkám“– nezdokumentovaným vlastnostiam elektroniky, ktoré by mohli znefunkčniť elektroniku v záujme potenciálneho nepriateľa. ITM a VT, ktorých riaditeľom bol akademik Lebedev, aj keď bol naďalej uvádzaný ako akademický ústav, sa stali v podstate vojenským oddelením a pokračovali tam práce na zdokonalení BESM-6 a vojenských M-40, M-50. Výsledkom takejto práce bola línia Elbrus, ktorej hlavnými úlohami boli úlohy pre systém protiraketovej obrany. Najprv bol na základe vojenských počítačov 5E261 a 5E262 vytvorený viacprocesorový počítačový komplex "Elbrus-1" s produktivitou 15 miliónov operácií / s. V druhej fáze bol vytvorený Elbrus-2 MVK s kapacitou 120 miliónov operácií / s. Elbrus-3, ktorého vývoj bol ukončený koncom 80. rokov, mal výkon 500 MFLOPS (milióny operácií s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu).

Výkonnostné ukazovatele pre počítač sú veľmi relatívna vec, v závislosti od architektonických prvkov a efektívnosti kompilátorov z programovacích jazykov. Preto sa benchmarky často používajú na porovnanie výkonu v reálnom svete. V roku 1988 S. V. Kalin zmeral výkon CPU MVK „Elbrus-2“pri 24 „Livermore cykloch“a podľa výsledkov týchto testov bola priemerná harmonická hodnota výkonu 2,7 MFLOPS. Pre porovnanie, procesor Cray-X MP (najslávnejší vývoj Seymour Kray v roku 1982) má podobný ukazovateľ - 9,3 MFLOPS (pri frekvencii hodín 5-krát vyššej ako Elbrus-2 MVK). Tento pomer naznačuje vysokú efektivitu architektúry Elbrus, ktorá umožňuje vykonať viac operácií za cyklus procesora.

Architektúra procesorov Elbrus sa už výrazne líšila od starého BESM-6 a veľmi sa líšila od tradičnej. Jadrom "Elbrus 3-1" bol modulárny dopravníkový procesor (MCP), ktorý navrhol Andrey Andreevich Sokolov. Sokolov bol účastníkom všetkých najvýznamnejších projektov Lebedevovho inštitútu, od BESM-1 po AS-6. A práve Sokolovov inžiniersky talent kolegovia často porovnávali s talentom Seymoura Kreya – Lebedevovho neustáleho rivala v superrýchlostnej počítačovej súťaži. "MCP bol výkonný procesor schopný spracovať dva nezávislé prúdy inštrukcií. Pipeline zariadenia procesora pracovali s dvoma typmi objektov - vektormi a skalármi. Skaláre sa zdalo byť vklinené do vektorovej pipeline a spracované medzi dvoma susednými vektorovými komponentmi. Niekoľko prístupových kanálov poskytovalo až 8 paralelných volaní do pamäte v jednom cykle." Takmer všetky architektonické prvky Elbrusu boli úplne originálne, ale často sa nazývajú princípy výpožičiek od CDC a Burroughs, čo je zjavná lož. Lebedev začal používať potrubie aj princípy paralelných výpočtov skôr.

Stále je na tom najlepšie Lebedevov inštitút, ktorý prešiel érou jeľcinizmu, síce s výraznými stratami, no bez straty tvorivého potenciálu. Je pravda, že v novej inkarnácii - v apríli 1992, na základe oddelení Lebedevovho inštitútu presnej mechaniky a výpočtovej techniky, bol vytvorený MCST, ktorý pokračoval vo vývoji architektúry Elbrus. V tom roku jeden z vedúcich zamestnancov ústavu B. A. Babayan a väčšina špecialistov na MCST boli najatí gigantickou spoločnosťou Intel, aby pracovali v jej ruskej pobočke. Môže sa to zdať smiešne, ale bol to vtedy Intel, ktorý umožnil udržať domácich zamestnancov v elektronike, pričom si, samozrejme, požičal významný rozvoj inštitútu spolu s časťou personálu. Na základe architektúry Elbrus MVK vytvorili špecialisti novej spoločnosti v roku 2007 mikroprocesor Elbrus, ktorý slúžil ako základ pre výpočtové systémy Elbrus-3M1, s taktovacou frekvenciou 300 MHz a výkonom 4,8 GFLOPS. (pre porovnanie, Intel Core2Duo 2,4 GHz má len 1,3 gigaflops). Ruský mikroprocesor zároveň nevyžaduje ani chladič na chladenie. Dvojprocesorová verzia počítačového komplexu s názvom UVK/S má špičkový výkon 19 GFLOPS (pre 32-bitové dáta). Toto je odpoveď pre tých, ktorí si myslia, že naša armáda dnes musí používať osobné počítače od IBM s mikroprocesormi od Intelu. Našťastie to tak nie je. Aj keď som na to musel kúpiť dovezené zariadenie na výrobu mikroobvodov.

Systémový modul s dvoma mikroprocesormi "Elbrus" a výpočtovým komplexom "Elbrus-3M1":

Mikroprocesor je vyrobený technológiou 0,13 mikrónu, čo nie je na dnešnú dobu žiadny technologický rekord, no ani za nimi veľmi nezaostáva (technológia bola považovaná za novinku asi pred 5 rokmi). Teraz prebieha vývoj mikroprocesora Elbrus-S na technológii 0,09 mikrónu, čo je už „systém na čipe“, to znamená, že obsahuje ovládače periférnych zariadení. Je navrhnutý tak, aby vytváral vysokovýkonné jednodoskové počítače pre „nositeľné a vstavané“aplikácie, čo znamená, že naše lietadlá a rakety nebudú vybavené dovážanými komponentmi.

Vráťme sa však do 60. rokov. ZSSR bol vtedy prvý v mnohých technickom vývoji v oblasti elektroniky, z ktorých väčšina sa uskutočnila v rámci vojenských projektov, a preto bola tajná. A kvôli utajeniu zostali tieto úspechy mimo pozornosti historikov. Tvorca BESM-6, vynikajúci sovietsky konštruktér výpočtovej techniky Sergej Alekseevič Lebedev, navrhol aj čisto vojenské počítače pre prvý, stále experimentálny, protiraketový obranný (ABM) systém:

"Špecializované počítače, vytvorené pod vedením S. A. Lebedeva pre systém protiraketovej obrany, sa stali základom pre dosiahnutie strategickej parity medzi ZSSR a Spojenými štátmi počas studenej vojny." špecializované počítače "Diana-1" a "Diana- 2" boli vyvinuté na automatické získavanie údajov z radaru a automatické sledovanie cieľov. -40, a o niečo neskôr M-50 (plávajúca desatinná čiarka). Možnosť zasiahnutia balistických rakiet, ktorú poskytuje protiraketová obrana, prinútila USA hľadať o spôsoboch uzavretia dohody so ZSSR o obmedzení protiraketovej obrany, ktorá sa objavila v roku 1972.

Úspechy ZSSR vo výpočtovej technike mali pre obranu najväčší význam a slúžili ako dôležitý argument pre uzavretie zmluvy o obmedzení protiraketovej obrany.… A práve vtedy, keď sme v tomto mali výraznú výhodu. Vlastnú protiraketovú obranu mal ZSSR prakticky už v polovici 60. rokov, keď o nej mohli USA len snívať. Zmluva obmedzovala predovšetkým ZSSR, nie USA – v dôsledku zmluvy bol systém protiraketovej obrany rozmiestnený len v okolí Moskvy. Keď Spojené štáty konečne mohli v tejto oblasti niečo urobiť (to je o 30 rokov neskôr!), okamžite od zmluvy odstúpili. Otázka znie – malo zmysel, aby ZSSR takúto dohodu podpísal? Vzdali sme sa protiraketového štítu a nedostali sme nič na oplátku! Spojené štáty si vtedy jednoducho nedokázali vytvoriť svoj vlastný. Vedelo o tom vedenie ZSSR? Keby vedela, tak Zmluvu ABM už možno považovať za akt zrady záujmov krajiny. Situácia veľmi pripomína rok 1987, keď bol Sovietsky zväz pripravený vyniesť na obežnú dráhu komponenty vesmírneho protiraketového obranného systému – satelity s laserovými zbraňami „SKIF“. Potom Gorbačov, presvedčený o možnom úspechu programu, naň okamžite uvalil jednostranné moratórium a z tribúny OSN oznámil, že ZSSR upustí od „pretekov v zbrojení vo vesmíre“. Spojené štáty plánujú vypustiť podobné satelity na obežnú dráhu až v roku 2012, 25 rokov po uzavretí podobného sovietskeho programu. Nie preto, že by zrazu mali takú túžbu. Pretože ich technológie, nie bez pomoci ruských špecialistov, to dovolili až teraz. Prečo vedenie ZSSR urobilo jednostranné ústupky? Oficiálna verzia odpovede na túto otázku neexistuje.

Začiatkom 60-tych rokov naše počítače dokázali vypočítať trajektórie balistických rakiet, napriek tomu, že náš systém protiraketovej obrany spočiatku pracoval na dosť pomalých počítačoch. Stroje M-40 a M-50 mali produktivitu iba 40 tisíc a 50 tisíc operácií za sekundu. Avšak 5E92b, vojenská modifikácia M-50, mala produktivitu 500 000 operácií za sekundu, čo sa v roku 1966, od ktorého sa začala jeho výroba, blížilo k svetovému rekordu, ak nie. A je tu ešte jeden málo známy detail.

Medzi mnohými často spomínanými sovietskymi modelmi počítačov sú názvy veľmi dôležitých sérií počítačov, ktoré sa vyrábali v druhej polovici 60. - začiatkom 70. rokov a boli úplne použité na akvizíciu ozbrojených síl ZSSR. Ide o stroje radu 5E (5E51, 5E92b atď.), ktoré vyvinula Lebedev Design Bureau. BESM-6 je všeobecne známy, no málokto vie, že BESM-6 sa preslávil len tým, že prehral tender na dodávky pre Ozbrojené sily ZSSR – tender vyhralo „5E“. Armáda, ktorá sa rozhodla pre "5E", akosi "odmietla" BESM-6 a ten prešiel do otvorenej distribúcie pre civilný priemysel. Séria 5E bola klasifikovaná a dodávaná iba armáde. Stroje radu 5E boli zjednotené kanálmi "medzistrojovej výmeny" do lokálnych sietí, ktoré v prvej polovici 70. rokov tvorili multiprocesorové výpočtové prostredie ako základ pre systémy riadenia vesmíru a vesmírnych objektov. Niekoľko počítačov zostavených v takomto výpočtovom prostredí tvorilo jeden výpočtový komplex, ktorý mal niekoľkonásobne vyšší výkon ako BESM-6. Rovnaký princíp teraz slúži ako základ pre vytvorenie moderných superpočítačov - sú to jednotlivé procesory, zhromaždené do jednej siete rýchlymi komunikačnými kanálmi. A to si vyžaduje špeciálne prostriedky. Stroje radu M (M-40, M-50) mali tiež vyvinutý prerušovací systém, mohli prijímať a prenášať dáta cez sedem duplexných asynchrónne pracujúcich kanálov s celkovou šírkou pásma 1 Mbit/s. Modifikácia M-50 - 5E92 bola špeciálne navrhnutá na použitie v takýchto komplexoch na spracovanie údajov.

Prvýkrát na svete boli v počítačovej sieti použité multiplexné kanály a paralelná prevádzka riadiacich zariadení, pamäte s priamym prístupom, externých zariadení a komunikačných kanálov. Štruktúrou a princípom fungovania to bol prvý multiprocesorový systém na svete … V roku 1959 bola vybudovaná počítačová sieť z počítačov, ktoré boli od seba vzdialené stovky kilometrov - v zahraničí vtedy podobné komplexy neexistovali. Hlavné veliteľské a výpočtové stredisko systému „A“bolo postavené na základe počítača 5E92. Samotná počítačová sieť bola svojou povahou jedinečná, práve ona slúžila ako východiskový bod výskumu, ktorý následne viedol k vytvoreniu ďalších globálnych informačných a počítačových sietí. Samozrejme, táto sieť sama o sebe nepripomínala napríklad moderný internet, ale ako súbor nezávislých strojov riešiacich nezávislé fragmenty spoločného problému a vymieňajúcich si informácie pomocou jednotných protokolov ju možno považovať za predchodcu dnešných globálnych sietí. Prvá podobná sieť, spájajúca dva počítače TX-2 v Massachusetts a Q-32 v Kalifornii cez telefónnu linku, bola testovaná až v roku 1965 … 4. marca 1961 bol úspešne otestovaný experimentálny systém protiraketovej obrany - tzv. hlavica rakety R-12 bola zničená. Experiment ukázal, že úloha boja proti párovým balistickým cieľom pozostávajúcim z tela balistickej strely a od neho oddelenej jadrovej hlavice je technicky vyriešená. Podobné testy sa uskutočnili v Spojených štátoch o 21 rokov neskôr.

Systém A je systém protiraketovej obrany. Práca na protiraketovej obrane (systém „A“) zohrala obrovskú úlohu vo vývoji výpočtovej techniky v ZSSR: na príkaz armády vytvorili špecialisti z Lebedev Design Bureau (ITMiVT) pomocou relatívne pomalej základne prvkov výpočtové zariadenia, ktoré boli svojimi parametrami lepšie ako zahraničné. Vytvorili aj mobilné verzie takýchto systémov, napríklad 5E261 - mobilný multiprocesorový vysokovýkonný riadiaci systém postavený na modulárnej báze. Bola to ona, ktorá bola použitá ako súčasť systémov protivzdušnej obrany S-300PT pre pozemné a námorné:

Ale čo je najdôležitejšie, boli vytvorené prostriedky na prepojenie jednotlivých počítačov do výpočtového prostredia - rýchle asynchrónne multiplexné komunikačné kanály a zodpovedajúci softvér. A tu sa dostávame k ďalšiemu veľmi dôležitému projektu pre krajinu, k systému OGAS - "Národný automatizovaný systém účtovníctva a spracovania informácií", systém automatizovaného riadenia ekonomiky v ZSSR, založený na princípoch kybernetiky. Tento systém, ktorý vyvinul akademik Viktor Michajlovič Gluškov, bol založený práve na takýchto technických prostriedkoch.

Autor - Maxson