ИТМиВТ - Институт точной механики и вычислительной техники С. А. Лебедева РАН
Институт точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева РАН - научно-исследовательский институт в области информационных технологий, вычислительной техники и микроэлектроники
English
Главная страница Контактная информация Карта сайта и поиск
Об институте Решения Проекты Образование

Из истории развития специализированных ЭВМ специального назначения (1950—1990 гг.)

Политехнические чтения, выпуск 6, Москва 2006 г. (по материалам VI Политехнических чтений 7 апреля 2004 г.)

Впервые история создания специализированных ЭВМ военного назначения широко обсуждалась в стенах Политехнического музея 7 апреля 2004 года в рамках проведения Политехнических чтений «ЭВМ на страже Родины: в космосе и на земле (Из истории развития специализированных ЭВМ военного назначения (1950-1990 гг.)». На встрече с докладом выступил академик В. С. Бурцев.

От составителей

Первые отечественные электронные вычислительные машины появились более 50 лет назад. Почти одновременно, в ноябре и декабре 1951 года, начали работать: МЭСМ — малая электронная счетная машина с хранимой программой, созданная академиком С. А. Лебедевым, и Автоматическая цифровая вычислительная машина М-1, разработанная под руководством члена-корреспондента АН СССР И. С. Брука. На них решались научные и инженерные задачи, как для народного хозяйства страны, так и оборонного назначения.

За прошедшие годы об истории создания и развития универсальных вычислительных машин написано довольно много статей и книг. Однако, создание многих, в первую очередь специализированных электронных вычислительных машин долгое время проходило под грифом «секретно».

С 1995 года в группе вычислительной техники Политехнического музея собираются, научно изучаются и используются в просветительской деятельности специализированные электронные вычислительные машины военного назначения и их отдельные устройства. На сайте Виртуального компьютерного музея (www.computer-museum.ru) можно найти информацию об истории создания специализированных ЭВМ в нашей стране, о самих машинах и их разработчиках.

История создания специализированных ЭВМ военного назначения - это тема, по которой еще не издано ни одной книги. Впервые она широко обсуждалась в стенах Политехнического музея 7 апреля 2004 года в рамках проведения Политехнических чтений «ЭВМ на страже Родины: в космосе и на земле (Из истории развития специализированных ЭВМ военного назначения (1950-1990 гг.)».

От Политехнического музея участников встречи приветствовал Б. И. Козлов, ведущий научный сотрудник музея, доктор философских наук. Б. И. Козлов отметил, что данные Политехнические чтения являются весьма незаурядным мероприятием, так как Политехнический музей в данное время переосмысливает свои задачи и функции в связи с переходным периодом, происходящим в нашей стране. Снятие идеологического каркаса позволило создавать в музее новые фонды и экспозиции, в частности собирать специализированные ЭВМ и открывать новые фонды ученых, т.е. отражать социальную историю развития данной отрасли. Но в истории вычислительной техники еще остается много белых пятен, которые хотелось бы восполнить, поэтому данная работа в различных формах должна быть продолжена. Б. И. Козлов подчеркнул важность активного участия в этой работе непосредственных разработчиков специализированной вычислительной техники оборонной промышленности нашей страны.

В заслушанных докладах было отмечено, что в нашей стране создание и развитие специализированных электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ) в значительной мере определялось потребностями обороны и стремлением к сокращению военных расходов. Использование специализированных ЭЦВМ дало возможность существенно улучшить точность, увеличить дальность и скорость стрельбы по неподвижным и подвижным целям со стационарных и перемещающихся объектов.

Было выделено три основные группы климатических и механических условий работы компьютеров в военной области:

  • Работа компьютера в стационарных условиях: в помещениях на земле.
  • Работа компьютеров в прицепах или контейнерах, которые транспортируются воздушным, железнодорожным, автомобильным транспортом и включаются в работу после установки на позиции.
  • Работа компьютеров, установленных на подвижных объектах в процессе их перемещения. Эти компьютеры получили наименование «бортовых».

В нашей стране в 60-е — 90-е годы был создан ряд бортовых компьютеров, а также стационарных компьютерных систем. Они предназначались для решения определенных классов задач, имеющихся на самолете, корабле, ракете и т.п.

Об этом в своих докладах рассказали непосредственные разработчики ЭВМ для системы противовоздушной обороны (ПВО), системы противоракетного нападения (СПРН), системы противоракетной обороны (ПРО) нашей страны, а также комплексов вычислительных средств для слежения за искусственными спутниками Земли.

Одними из первых ЭВМ для ПВО в нашей стране были «Диана-1» и «Диана-2», создававшиеся под руководством Всеволода Сергеевича Бурцева, ставшего впоследствии академиком РАН. В. С. Бурцев отметил, что, к сожалению, на протяжении всего периода создания вычислительной техники в нашей стране происходила недооценка разработки ее элементной базы, вследствие чего и произошло наше отставание на 15-20 лет по сравнению с развитием вычислительной техники в Соединенных Штатах Америки. Но в области развития архитектур вычислительных машин, систем и комплексов мы всегда превосходили и в данный момент тоже превосходим США. В своем докладе В. С .Бурцев рассмотрел принципы распараллеливания вычислительного процесса на уровне аппаратных средств, рассказал о новой архитектуре многомашинных структур. Был продемонстрирован фильм о совместной работе 3-х радиолокационных станций и ЭВМ М-40 по обнаружению цели противника — баллистической ракеты, построению траектории ее движения, выведению противоракеты и выработке команды подрыва. Копия этого фильма передана в музей. Академик РАН В. К. Левин провел связующую нить от универсальных ЭВМ «Весна», «Снег» к современным высокопроизводительным вычислительным комплексам — МВС100, МВС1000. В. К. Левин рассказал, что уже в ЭВМ «Весна» наличие аппаратуры для многопрограммной работы и совмещенного ввода-вывода данных позволяло в процессе вычислений вести автоматический обмен информацией с несколькими абонентами по линиям телеграфно-телефонной связи. Современные многопроцессорные вычислительные системы МВС-100, МВС-1000, МВС-1000М, на базе которых создан Межведомственный суперкомпьютерный центр Президиума РАН, обладают быстродействием в 1 Tflops. Такое быстродействие позволяет им решать прежде всего задачи военного применения, а также задачи из различных областей: сейсмогеологоразведки; нефтегазодобычи; обработки спутниковой информации: мониторинга земной поверхности, исследования морей и океанов; метеорологии, глобальных явлении природы; процессов в земной коре: прогнозирования землетрясений; физики высоких энергий; астрофизики; динамики химических реакций; кристаллографии и еще во многих других.

Усложнение программируемых задач и рост их числа приводит к резкому повышению затрат на программирование и увеличению времени на создание программ. Некоторые проблемы программирования для спецкомпьютеров в историческом аспекте рассмотрел в своем докладе ведущий научный сотрудник Института системного программирования РАН В. В. Липаев. Для сокращения затрат и уменьшения време?ни на создание программ в 60-70-е годы прошлого века интенсивно развивались языки программирования высокого уровня (ЯВУ). Активное использование ЯВУ началось в спецкомпьютерах четвертого поколения, построенных на микропроцессорах, в которых вопросы экономии памяти и быстродействия перестали быть определяющими при формировании габаритно-весовых показателей компьютера.

В. В. Липаев также подчеркнул, что развитие спецкомпьютеров в СССР шло по пути создания наиболее эффективных схемотехнических и конструкторских решений, которые выполняли поставленные задачи с минимизацией требований к материальным ресурсам. Это обеспечивало решение задач в области обороны на отсталой элементной базе. Высокий интеллект проектантов и технологов обеспечил создание спецкомпьютеров, успешно работающих в оборонных системах.

Соратники выдающегося конструктора отечественных вычислительных комплексов М. А. Карцева Л. Я. Миллер и Ю. В. Рогачев из НИИ ВК им. М. А. Карцева посвятили свой доклад четырем поколениям машин Карцева, которые использовались в Системе предупреждения о ракетном нападении.

В Политехническом музее создан персональный фонд М. А. Карцева, а в экспозиции демонстрируется макет ЭВМ М-13 совместно с Устройством абонентского сопряжения и Высокопотенциальной радиолокационной станцией «Дарьял-У», которая предназначена для круглосуточного слежения за космическим пространством.

О космических бортовых цифровых вычислительных машинах военного назначения рассказал ведущий научный сотрудник НИИ «Аргон» Ф. С. Власов. Начиная с 1964 года в НИИ «Аргон» было разработано более 30 типов бортовых ЭВМ и вычислительных комплексов на их основе.

Одним из экспонатов Политехнического музея является БЦЭВМ «Аргон-16» — уникальная разработка в мировой практике создания бортовых ЭВМ. За четверть века эксплуатации на космических кораблях «Союз», транспортных кораблях «Прогресс», орбитальных станциях «Салют», «Алмаз», «Мир» не было отмечено ни одного отказа комплекса в составе системы управления.

С 1967 года начали создаваться унифицированные ЭВМ для новых корабельных систем обработки информации и управления для работы в реальном масштабе времени. У самых истоков создания бортовых корабельных ЭВМ стоял доктор технических наук, профессор, академик Международной Академии Информатизации Я. А. Хетагуров. В своем докладе он отметил, что характеристики корабельной ЭВМ, ее структура, внутренний язык, внешние связи, принципы функционирования и эксплуатации в составе систем должны быть ориентированы на конкретную область применения.

Я. А. Хетагуров подчеркнул, что выбранная концепция создания ЭВМ, встроенных в корабельные системы обработки информации и управления соответствует принципам академика В. М. Глушкова: не копировать зарубежные ЭВМ, развивать свои исследования с учетом достижении в первую очередь своих науки, техники и производства. Сотрудники НИИ автоматической аппаратуры А. В. Тамошинский и Л. Б. Щукин подготовили доклад о специализированных ЭВМ реального времени для ПВО, разработанных под руководством члена-корреспондента АН СССР Н. Я. Матюхина. Начиная с 1957 года за 15 лет была создана глобальная сеть ПВО, в которой использовалась «Тетива». Эта ЭВМ явилась первой отечественной машиной с микропрограммным устройством управления. Доклад полковника в отставке, директора Военной академии им. Петра Великого (ранее Академия им. Ф. Э. Дзержинского) В. И. Углова был посвящен замечательным людям, работавшим в академии — пионерам в создании военных специализированных ЭВМ. Еще в 40-50 годы в академии начали читать курсы по теории автоматического управления ракетами. В 50-е годы были созданы первые электронные моделирующие установки, позволившие решать вопросы моделирования управления ракетами. Широко известно, что во время II мировой войны в целях расшифровки немецких секретных сообщений, которые шифровались криптографическими машинами «Энигма», в Англии была создана электронам вычислительная машина Колосс (Colossus). С помощью ЭВМ Колосс только в период 1941 — 1945 гг. английская разведка расшифровала 338 тыс. перехваченных радиограмм. Так как первыми специализированными вычислительными машинами военного назначения в истории вычислительной техники были криптографические машины, то в программу чтений был включен доклад научного сотрудника Политехнического музея М. Э. Смолевицкой, посвященный именно этой теме.

Тексты выступлений, публикуемые в настоящем сборнике, в основном записаны с фонограмм с последующей доработкой их авторами; в сборнике они расположены в соответствии с программой чтений.

Политехнические чтения «Из истории развития специализированных ЭВМ военного назначения (1950-1990 гг.)» поддержал Совет Виртуального компьютерного музея и компьютерный еженедельник PC WEEK/RE. Политехнический музей выражает всем докладчикам и участникам чтений свою благодарность.

Развитие специализированных вычислительных систем ПВО и ПРО

B. C. Бурцев, академик РАН

Мой доклад посвящен системам управления ПВО и ПРО. Я поставил перед собой очень тяжелую задачу, так как хочу опровергнуть высказывание, что мы никогда не догоним ни Америку, ни Японию в развитии вычислительной техники. Хочу убедить вас в том, что это они нас пока не догнали и, наверное, ещё лет 10 — 20 не догонят, если будут так двигаться.

Я буду говорить совершенно конкретно о развитии архитектуры вычислительных систем. Именно в этом направлении у нас колоссальное продвижение и было и есть. Почему так получилось? И почему говорят, что мы никогда не догоним? Дело в том, что до сих пор мы не могли рассказать именно о тех вычислительных средствах, которые работали у нас в системах вооружения. Сейчас я могу это сделать. Поэтому я, со всей ответственностью, готов показать насколько далеко мы опережали Америку именно в развитии архитектуры вычислительных средств.

Наше правительство недооценивало развитие полупроводниковой элементной базы. Развивали военную тематику, и в этом у нас нет отставания. А элементную базу мы недооценивали как тогда, так и сегодня. Все мы говорим, и Владимир Владимирович Путин говорит — нужно развивать в первую очередь наукоёмкие технологии. Без этого мы пропадем. И это верно.

Мы живем в век бурного развития информатики, куда в первую очередь входит вычислительная техника и средства передачи информации, основа этих двух направлений развития — элементная база.

Развитие информатики базируется на развитии самых наукоёмких технологий. Однако в развитии данного направления, в особенности развитии его элементной базы в нашей стране вкладывается чрезвычайно мало средств. В результате этого отставание по развитию элементной базы резко увеличивается.

Мы создавали вычислительные средства, которые обеспечивали надежную защиту нашей Родины, не имея необходимой элементной базы. Вот поэтому, мы были вынуждены крепко думать и создавать оригинальные вычислительные системы.

Всем известна поговорка «Голь на выдумки хитра». Должен сказать,что развитие управляющих систем началось с того момента, как мы сняли данные с радиолокационной станции. Впервые это было сделано в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ).

Когда мы закончили разработку первой вычислительной машины БЭСМ АН СССР. Мы же и эксплуатировали её. Первое её применение — расчет атомной бомбы.

С. А. Лебедев вместо того, чтобы читать нам нотации, решил дать нам интересное задание. Мы поехали с ним в НИИ-17 к Тихомирову Виктору Васильевичу. Это был замечательный Главный конструктор всех наших самолетных радиолокационных средств. Он выделил нам станцию обзорного действия «Топаз», установленную на самолете для прикрытия хвоста бомбардировщика. На этой станции мы, в течение трех лет снимали данные с радиолокатора обзорного действия и впервые осуществили одновременное сопровождение нескольких целей. Для этой цели мы создали две дискретные вычислительные машины «Диана-1» и «Диана-2», при помощи первой машины оцифровывались данные цели и истребителя, а при помощи второй осуществлялось наведение истребителя на самолет противника. Под Курском были проведены испытания нашей системы в реальных условиях. Мы показали, что наши машины правильно указывают летчику направление наилучшего захода на цель и под каким ракурсом лучше расстрелять самолет противника.

Это были первые работы для ПВО в нашей стране. Они проводились с 1953 по 1956 год. И в это же время в СССР, по инициативе председателя ВПК Д. Ф.Устинова, было принято решение о создании системы противоракетной обороны (ПРО). Никто не знал, можно ли сбить ракету в безвоздушном пространстве или нет. И вот встретились два замечательных человека: академик Сергей Алексеевич Лебедев и будущий генеральный конструктор ПРО Григорий Васильевич Кисунько. Я присутствовал на этой встрече. Было совершенно ясно, что без дискретной вычислительной техники попасть противоракетой в баллистическую цель с точностью, не менее 25 метров, просто невозможно (поражали цель осколочным зарядом). Буквально через месяц в лаборатории Г. В. Кисунько (КБ1) начали разрабатывать малые вычислительные машины для радиолокационных станций точного наведения (РТН).

В 1958 году на полигоне уже была создана система «А» (полигонный экспериментальный комплекс ПРО), а в 1959 году начались комплексные испытания этой системы. Вычислительная сеть системы «А» построенная на полигоне в 1959 году показана на рис.1.

Рис.1. Вычислительная сеть экспериментальной системы ПРО

РТН — радиолокаторы точного наведения, СМ — специальные вычислительные машины, СД - станция дальнего обнаружения, М-4 — электронная вычислительная машина М-4, РПР -радиолокатор противоракеты (передача сигналов на противоракету), СТ — стартовая установка противоракет, ППД — процессор приема и передачи данных, М-40 и М-50 -универсальные электронные вычислительные машины М — 40 и М — 50, Б - запоминающее устройство на магнитном барабане, УУБ — устройство управления барабаном, КРА — кон?трольно-регистрирующая аппаратура, РЛ — радиорелейные линии.

Нами была создана ЭВМ М-40, впервые реализованная по структуре и принципу работы как многопроцессорный комплекс. Эта машина,через процессор приема и передачи данных (ППД), осуществляла обмен информацией по пяти дуплексным и асинхронно работающим радиорелейным каналам связи с объектами, находящимися от нее на расстоянии от 100 до 200 километров. Общий темп поступления информации через радиорелейные линии превышал 1 Мбит/с. Проблема обмена информацией с асинхронно работающими объектами была решена с помощью устройства приема и передачи данных (УППД), работа которого основывалась на новом, ранее не используемом принципе работы мощного мультиплексного канала, имеющего свою память, доступную для всех каналов.

Одновременно с проведением боевой работы М-40 записывала на внешнее запоминающее устройство (магнитный барабан) экспресс-информацию о поведении объектов во время боевой работы, которая обрабатывалась на аналогичной ЭВМ М-50 (модернизация М-40, обеспечивающая выполнение операций над числами с плавающей запятой). Система регистрации боевой работы (КРА) давала возможность в реальном масштабе времени «проигрывать» и анализировать каждый пуск, для чего ЭВМ М-40 и М-50 имели развитую систему прерываний, также используемую впервые.

В 1961 году мы впервые поразили баллистическую ракету. Такого комплекса радиолокационных средств, связанных вычислительной сетью у американцев не было. Им удалось поразить баллистическую ракету только 20 лет спустя. В подтверждении этого я покажу фильм об уничтожении баллистической ракеты системой «А». Диск с фильмом я могу подарить музею.

На базе новых решений в 1966 году под Москвой были построены боевые вычислительные комплексы, связанные между собой высокоскоростными линиями передачи данных общей протяженностью более тысячи километров.

При создании штатных вычислительных средств ПРО особое внимание было уделено устойчивости их работы при сбоях и отказах. Вычислительная сеть штатной системы ПРО показана на Рис.2.

Рис.2. Вычислительная сеть ПРО

ММК — многомашинный комплекс

Она состояла из вычислительных комплексов, каждый из которых был построен на идентичных боевых ЭВМ, обладающих полным пооперационным аппаратным контролем. Резервирование в комплексе обеспечивалось на уровне машин.

На Рис.3 показана структурная схема центрального 12 машинного комплекса системы ПРО со скользящим резервированием. На десять функционально работающих машин (Ml — М10) предусматривалось -две машины (М11 — Ml2) для горячего резервирования, которые работали в режиме «подслушивания» и были готовы в течение нескольких -десятков миллисекунд заменить любую из вышедших из строя ЭВМ. Сигнал неисправности ЭВМ вырабатывался аппаратно системой пооперационного контроля каждой ЭВМ и посылался в систему прерывания всех машин.

По межмашинному обмену наряду с данными боевого цикла передавалась необходимая экспресс-информация для ЭВМ, находящихся в резерве (в режиме подслушивания). Надо отметить тот факт, что резерв был общим и для ЭВМ, работающих в разных вычислительных комплексах.


Рис.3. Система сквозного резервирования на уровне машин.

MlM12 — универсальные ЭВМ 5Э92б, АК — система аппаратного контроля, ПР- противоракета, СДО — система дальнего обнаружения

Эти ЭВМ, под названием 5Э92б, имели производительность 0,5 млн. оп/с над числами с фиксированной запятой и ОЗУ объемом 32 тысячи 48 разрядных слов. Все основные устройства ЭВМ имели автономное управление, а управление внешними устройствами осуществлялось УВУ, имеющим довольно развитую специализированную систему команд. Серийный выпуск этих машин для управления различны?ми стационарными средствами вооружения был начат с 1966 года. Машина была модернизирована в части введения арифметики с плавающей запятой и мультипрограммного режима. Модернизированная ЭВМ имела название 5Э51 и серийно выпускалась с 1967 года для построения мощных вычислительно-информационных центров повышенной надежности. Благодаря автономной работе ее основных устройств, в первую очередь УВУ, эти машины успешно использовались при создании многомашинных комплексов с единой внешней памятью, состоящей из большого количества магнитных барабанов, дисков и лент. Структурная схема одного из таких комплексов для Центра контроля космического пространства (ЦККП), показана на Рис.4.

В 1969 году ИТМиВТ приступил к созданию серийной возимой вычислительной системы для противосамолетного комплекса С-300. Так как требовалась повышенная устойчивость комплекса при работе в «сложных климатических и вибрационных условиях, комплекс был реализован по модульному принципу с автономным аппаратным контролем каждого модуля. Резервирование комплекса осуществлялось не на машинном уровне, как это было в предыдущих комплексах, а на уровне модулей основных устройств ЭВМ, что значительно эффективнее.


Рис.4. Многомашинная работа на единую внешнюю память.

М1 -М4 — ЭВМ 5Э51, УВУ — устройства управления внешними устройствами, ВУ — внешние устройства (внешняя память и устройства ввода-вывода).

ЭВМ 5Э26 (Рис.5) имела суммарную производительность процессоров 1 млн. оп/с, арифметико-логическое устройство (АЛУ) с фиксированной запятой с шириной слова в 35 разрядов, ОЗУ емкостью 32 Кбит.

В дополнение к ОЗУ имелась память команд (ПК) объемом 64 Кбит. ПК была реализована на биаксах (ферритовых сердечниках с двумя взаимно перпендикулярными отверстиями), которая работала без разрушения считываемой команды и обеспечивала хранение информации без расхода энергии. Общий объем ЭВМ составлял менее 2,5 м3, а потребляемая мощность имела значение порядка 5 кВт.

Рис.5. Система резервирования на уровне модулей устройств возимой ЭВМ 5Э26

АУ — арифметическое устройство, УУ — устройство управления, АК — пооперационный ап?паратный контроль, КМ — разнесенный (по модулям) центральный коммутатор, ПК — не разрушаемая память команд, УВУ — устройство управления внешними устройствами, ОЗУ — оперативное запоминающее устройство

Комплекс 5Э26, несмотря на достаточно низкую надежность ИС на первом этапе их производства ( > 10-6), обеспечивал функциональную надежность не ниже 0,99 в самых тяжелых условиях большого перепада температур, повышенной влажности и тряски при резервирования АУ и УУ два работают, один в резерве и стопроцентном резервировании ПК, ОЗУ и УВУ.

Естественным продолжением работ по многопроцессорной архитектуре ЭВМ было использование этого принципа для увеличения производительности создаваемых комплексов. При ограниченных возможностях элементной базы это был единственный путь повышения производительности комплексов.

Мирового опыта в этом не было или был отрицательный у IBM (при увеличении числа процессоров выше трех, повышения производительности практически не наблюдалось). Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК) «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2» первыми т доказали возможность увеличения производительности системы с увеличением числа процессоров до шестнадцати.

Увеличение производительности многопроцессорных комплексом пропорционально числу центральных процессоров ограничиваюсь двумя факторами: пропускной способностью коммутатора между процессорами и ОЗУ и сложностью организации корректной работы сверхоперативной памяти типа кэш. Трудности, возникающие при решении этих двух проблем, существенно увеличиваются с ростом количества процессоров. Пропускная способность коммутатора «Эльбрус-2» достигала 2Гбайт/с. В МВК «Эльбрус-2» была реализована такая схема корректности работы КЭШ, которая практически не замедляет работу комплекса и не сильно зависит от числа центральных процессоров.

Аналогичные схемы, используемые в современных комплексах фирмы Hewlett Packard (SPP-2000) и Silicon Graphics существенно уступают по эффективности схеме работы в МВК «Эльбрус-2».

На первом этапе был реализован 10-процессорный комплекс «Эльбрус- 1» производительностью в 15 млн. оп/с на элементно-конструкторской базе 5Э26 (на ТТЛ элементах с задержкой 10-20 нс на вентиль). На втором этапе был создан МВК «Эльбрус-2», производительностью 120 млн. оп/с и с объемом ОЗУ 160 Мбайт, построенный на элементной базе типа Motorola 10000 с задержкой 2-3 нс. на вентиль.

МВК «Эльбрус» (Рис.6) построен по модульному принципу и в зависимости от комплектации может включать необходимое количество центральных процессоров от 1 до 12, модулей оперативной памяти от 1 до 32, процессоров ввода-вывода (ПВВ) от 1 до 4, с большим количеством устройств внешней памяти (магнитных барабанов, дисков, магнитных лент), процессоров передачи данных (ППД) от 1 до 16 и большого количества устройств ввода-вывода, подключенных либо непосредственно к ПВВ, либо через линии передачи данных посредством ППД. Компоненты комплекса, включая разнесенные по ним узлы центрального коммутатора, имели стопроцентный аппаратный контроль и при появлении хотя бы одиночной ошибки в ходе вычислительного процесса выдавался сигнал неисправности. По этому сигналу операционная система про?изводит реконфигурацию системы, и неисправный модуль автоматически исключается из работы.

Рис.6. Структура МВК «Эльбрус»

ЦП - центральный процессор, ОП — оперативная память, КМ — коммутатор, обеспечивающий доступ каждого ЦП к каждому модулю ОП и ПВВ, ПВВ — процессор ввода- вывода, ППД - процессор передачи данных, УБ — устройство управления магнитными барабанами, УД - устройство управления магнитными дисками, УУ НМЛ — устройство управления магнитными лентами, НМБ — накопитель на магнитных барабанах, НМД — накопитель на магнитных дисках, НМЛ — накопитель на магнитной ленте, УВВ - устройства ввода-вывода.

Описанная структура позволяет осуществить резервирование на уровне однотипных модульных устройств. Время подключения резервного модуля не превосходит 0,01 сек, что обеспечивает бессбойную работу комплекса с заданной надежностью для всех боевых систем. МВК «Эльбрус-2 аппаратно реализует автокод, являющийся языком высокого уровня. Операционная система, включая диспетчер работы с внешним ними устройствами, имеет эффективную аппаратную поддержку. В качестве одного или нескольких из центральных процессоров может быть подключен спецпроцессор с системой команд БЭСМ-6 или векторный процессор.

В 1980-84 годах в составе МВК «Эльбрус» на его элементно-конструкторской базе был разработан векторный процессор и в 1985 году запущен в производство. Этот процессор развивал максимальную производительность более 200 млн. оп/с, что говорит о целом ряде оригинальных архитектурных и схемотехнических решений, реализованных в нем (на элементной базе с задержкой 0,7 нс. процессор Cray 1 имел максимальную производительность на один процессор 80 млн. оп/с). К сожалению, по ряду причин ни одного процессора изготовлено не было.

Таким образом, в процессе создания вычислительных средств систем ПВО и ПРО СССР занимал передовые позиции в мире в области развития архитектуры суперЭВМ и схемотехнических решениях вычислительной техники, таких как:

  • организация мультиплексных каналов связи;
  • создание вычислительных систем, объединяющих далеко разнесенные объекты;
  • создание высокоскоростных самовосстанавливающихся вычислительных комплексов сначала на базе машинных, а затем на базе функциональных модулей (центральных процессоров (ЦП), оперативной памяти (ОП), процессоров ввода вывода (ПВВ), процессора приема и передачи данных (ППД);
  • практически линейное повышение производительности многопроцессорного комплекса с увеличением числа процессоров;
  • организация работы комплекса на общее поле внешней памяти;
  • обеспечение высокой достоверности выдаваемой информации и аппаратно-программной диагностики;
  • обезличенную работу модулей центральных и специализированных процессоров и возможность адаптации комплекса к решаемым задачам за счет подключения специализированных процессоров;
  • решение проблемы когерентности КЭШ с минимальными потерями.

Безусловно, будет вопрос, а каково состояние в настоящее время К вычислительных средств и причины отставания их развития в нашей стране. Постараюсь коротко ответить. В период до перестройки причиной отставания вычислительных средств я считаю то, что со стороны правительства недостаточное внимание уделялось элементной базе. Основные средства страны «загонялись» в системы вооружения, по которым мы не уступали нашему предполагаемому противнику. Элементная база не выводилась на уровень конкурентоспособности с зарубежной. Вычислительные средства военных систем нивелировали эту ситуацию за счет новых оригинальных архитектурных решений, которые несколько увеличивали аппаратные средства всего комплекса, что практически не сказывалось на увеличении общей стоимости системы вооружения. Поэтому неверным будет мнение о том, что мы отставали в области архитектурных и схемотехнических решений вопросов вычислительной техники.

Что же касается послеперестроечного периода, то здесь нужно искать другие причины:

  • бездарное распределение государственного бюджета в этой области
  • недооценка значения суперЭВМ как передового фронта развития вычислительной техники;
  • закрытие высокопоставленными инстанциями всех проектов су суперЭВМ (Векторный Эльбрус, СС БИС, МКП и ОСВМ); дезинтеграция коллективов и закрытие институтов ВЦКП, ИПК и ИВВС;
  • систематическое вливание бюджетных средств в вычислительную технику без отдачи.

Но, чтобы закончить не на такой печальной ноте, скажу, что уцелел небольшой коллектив школы С. А. Лебедева, который в настоящее время создал проект суперЭВМ, позволяющей построить вычислительный комплекс производительностью 1015 oп/сек даже на современной элементной базе.

 

Политехнический музей
© 1948—2018 «ИТМиВТ»
Версия для печати Контактная информация