Imaginariul științei. Partea 2

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

După introducerea sistemului de copiere pentru mostrele americane și apariția unei serii de mașini UE - copii ale americanului IBM360 / IBM370, evoluțiile proprii ale URSS în domeniul tehnologiei computerelor nu s-au oprit. Cu toate acestea, au intrat aproape complet în cadrul proiectelor militare - armata nu a vrut să folosească doar copii și chiar mai rău decât propriile lor dezvoltări. Importul nu li s-a potrivit din cauza posibilelor „marcaje” - caracteristici nedocumentate ale electronicelor care ar putea dezactiva electronicele în interesul unui potențial inamic. ITM și VT, al căror director era academicianul Lebedev, deși a continuat să fie listat ca institut academic, au devenit, în esență, un departament militar și au continuat acolo lucrările pentru îmbunătățirea BESM-6 și M-40, M-50 militare. Rezultatul unei astfel de lucrări a fost linia Elbrus, ale cărei sarcini principale au fost sarcinile pentru sistemul de apărare antirachetă. În primul rând, pe baza calculatoarelor militare 5E261 și 5E262, a fost creat un complex de computere multiprocesor „Elbrus-1” cu o productivitate de 15 milioane de operațiuni/s. În a doua etapă, a fost creat Elbrus-2 MVK cu o capacitate de 120 de milioane de operațiuni/s. Elbrus-3, a cărui dezvoltare a fost finalizată până la sfârșitul anilor 80, a avut o performanță de 500 MFLOPS (milioane de operații în virgulă mobilă pe secundă).

Indicatorii de performanță pentru un computer sunt un lucru foarte relativ, depind atât de caracteristicile arhitecturale, cât și de eficiența compilatoarelor din limbaje de programare. Prin urmare, benchmark-urile sunt adesea folosite pentru a compara performanța din lumea reală. În 1988, S. V. Kalin a măsurat performanța procesorului MVK „Elbrus-2” la 24 de „cicluri Livermore” și, conform rezultatelor acestor teste, valoarea medie armonică a performanței a fost de 2,7 MFLOPS. Pentru comparație, procesorul Cray-X MP (cea mai faimoasă dezvoltare a lui Seymour Kray în 1982) are un indicator similar - 9,3 MFLOPS (la o frecvență de ceas de 5 ori mai mare decât cea a Elbrus-2 MVK). Acest raport indică eficiența ridicată a arhitecturii Elbrus, care permite efectuarea mai multor operațiuni pe ciclu de procesor.

Arhitectura procesoarelor Elbrus era deja semnificativ diferită de vechiul BESM-6 și era foarte diferită de cea tradițională. Miezul lui „Elbrus 3-1” a fost un procesor transportor modular (MCP), proiectat de Andrey Andreevich Sokolov. Sokolov a participat la toate cele mai importante proiecte ale Institutului Lebedev, de la BESM-1 la AS-6. Și talentul ingineresc al lui Sokolov a fost pe care colegii l-au comparat adesea cu talentul lui Seymour Krey - rivalul constant al lui Lebedev în competiția de calcul super-viteză. „MCP era un procesor puternic capabil să proceseze două fluxuri independente de instrucțiuni. Dispozitivele pipeline ale procesorului lucrau cu două tipuri de obiecte - vectori și scalari. Scalarii păreau să fie încadrați într-o conductă vectorială și procesați între două componente vectoriale adiacente. Mai multe canale de acces au furnizat până la 8 apeluri paralele către memorie într-un singur ciclu.” Aproape toate caracteristicile arhitecturale ale Elbrus au fost absolut originale, dar ele sunt adesea numite principii de împrumut de la CDC și Burroughs, ceea ce este o minciună evidentă. Lebedev a început să folosească atât conducta, cât și principiile calculului paralel mai devreme.

Institutul Lebedev este încă la cel mai bun moment, după ce a trecut prin epoca elținismului, deși cu pierderi semnificative, dar fără a-și pierde potențialul creativ. Adevărat, într-o nouă încarnare - în aprilie 1992, pe baza departamentelor Institutului de Mecanică de Precizie și Tehnologia Calculatoarelor Lebedev, a fost creat MCST, care a continuat dezvoltarea arhitecturii Elbrus. În acel an, unul dintre angajații de frunte ai institutului B. A. Babayan și majoritatea specialiștilor MCST au fost angajați de gigantul corporație Intel pentru a lucra în filiala sa din Rusia. Poate părea ridicol, dar Intel a fost atunci cel care a făcut posibilă reținerea personalului casnic în electronică, împrumutând, desigur, dezvoltările semnificative ale institutului împreună cu o parte din personal. Pe baza arhitecturii Elbrus MVK, specialiștii noii companii au creat în 2007 microprocesorul Elbrus, care a servit drept bază pentru sistemele de calcul Elbrus-3M1, cu o frecvență de ceas de 300 MHz și o performanță de 4,8 GFLOPS. (pentru comparație, Intel Core2Duo 2,4 GHz are doar 1,3 gigaflopi). În același timp, microprocesorul rusesc nici măcar nu necesită un radiator pentru răcire. Versiunea cu două procesoare a complexului de computer, numită UVK / S, are o performanță de vârf de 19 GFLOPS (pentru date pe 32 de biți). Acesta este răspunsul celor care cred că armata noastră de astăzi trebuie să folosească computere personale de la IBM cu microprocesoare de la Intel. Din fericire, nu este cazul. Deși pentru asta a trebuit să achiziționez echipamente din import pentru producția de microcircuite.

Modul de sistem cu două microprocesoare „Elbrus” și complex de calcul „Elbrus-3M1”:

Microprocesorul este realizat folosind tehnologia de 0,13 microni, ceea ce nu este un record tehnologic pentru astăzi, dar nici nu rămâne cu mult în urma lor (tehnologia era considerată o noutate în urmă cu aproximativ 5 ani). Acum, dezvoltarea microprocesorului Elbrus-S este în curs de desfășurare pe tehnologia de 0,09 microni, care este deja un „sistem pe cip”, adică include controlere de echipamente periferice. Este conceput pentru a crea computere cu o singură placă de înaltă performanță pentru aplicații „purtabile și încorporate”, ceea ce înseamnă că aeronavele și rachetele noastre nu vor fi echipate cu componente importate.

Dar să ne întoarcem la anii 60. URSS a fost atunci prima în multe dezvoltări tehnice în domeniul electronicii, dintre care majoritatea au fost realizate în cadrul unor proiecte militare și, prin urmare, au fost secrete. Și din cauza secretului, aceste realizări au rămas în afara atenției istoricilor. Creatorul BESM-6, un remarcabil designer sovietic de tehnologie informatică, Serghei Alekseevich Lebedev, a proiectat și computere pur militare pentru primul sistem de apărare antirachetă (ABM), încă experimental:

„Calculatoarele specializate, create sub conducerea S. A. Lebedev pentru sistemul de apărare antirachetă, au devenit baza realizării parității strategice între URSS și Statele Unite în timpul Războiului Rece.” calculatoarele specializate „Diana-1” și „Diana- 2" au fost dezvoltate pentru preluarea automată a datelor de pe radar și urmărirea automată a țintelor. -40, iar puțin mai târziu M-50 (în virgulă flotantă). Posibilitatea de a lovi rachete balistice, furnizate de apărarea antirachetă, a forțat Statele Unite să caute pentru modalități de a încheia un acord cu URSS privind limitarea apărării antirachetă, care a apărut în 1972."

Realizările URSS în tehnologia informatică au fost de cea mai mare importanță pentru apărare și au servit drept argument important pentru încheierea unui tratat privind limitarea apărării antirachetă.… Și tocmai când aveam un avantaj semnificativ în asta. URSS avea practic deja propria apărare antirachetă la mijlocul anilor’60, când Statele Unite nu puteau decât să viseze la asta. Tratatul a limitat în primul rând URSS, nu Statele Unite - ca urmare a tratatului, sistemul de apărare antirachetă a fost desfășurat doar în jurul Moscovei. Când Statele Unite au putut în sfârșit să facă ceva în acest domeniu (asta 30 de ani mai târziu!), S-au retras imediat din tratat. Întrebarea este – avea vreun rost ca URSS să semneze un astfel de acord? Am renunțat la scutul de apărare antirachetă și nu am primit nimic în schimb! Statele Unite pur și simplu nu puteau să-și creeze propriul pe atunci. Conducerea URSS știa despre asta? Dacă ar ști, atunci Tratatul ABM poate fi considerat deja un act de trădare a intereselor țării. Situația amintește foarte mult de 1987, când Uniunea Sovietică era pregătită să pună pe orbită componentele unui sistem de apărare antirachetă spațială - sateliți cu arme laser „SKIF”. Atunci Gorbaciov, convins de posibilul succes al programului, i-a impus imediat un moratoriu unilateral, anunțând de la tribuna ONU că URSS va abandona „cursa înarmărilor în spațiu”. Statele Unite plănuiesc să lanseze sateliți similari pe orbită abia în 2012, la 25 de ani de la închiderea unui program sovietic similar. Nu pentru că ar fi avut deodată o asemenea dorință. Pentru că tehnologiile lor, nu fără ajutorul specialiștilor ruși, abia acum au permis acest lucru. De ce conducerea URSS a făcut concesii unilaterale? Nu există o versiune oficială a răspunsului la această întrebare.

La începutul anilor '60, calculatoarele noastre au reușit să calculeze traiectoria rachetelor balistice, în ciuda faptului că inițial sistemul nostru de apărare antirachetă a funcționat pe computere destul de lente. Mașinile M-40 și M-50 au avut o productivitate de doar 40 de mii, respectiv 50 de mii de operații pe secundă. Cu toate acestea, 5E92b, o modificare militară a lui M-50, a avut o productivitate de 500 de mii de operațiuni pe secundă, ceea ce pentru 1966, de la care a început producția sa, a fost aproape de un record mondial, dacă nu. Și există un alt detaliu puțin cunoscut aici.

Printre numeroasele modele de computere sovietice adesea menționate, numele unei serii foarte importante de calculatoare care au fost produse în a doua jumătate a anilor 60 - începutul anilor 70 și au fost folosite în întregime pentru achiziționarea Forțelor Armate URSS sunt rare. Acestea sunt mașini din seria 5E (5E51, 5E92b etc.), dezvoltate de Lebedev Design Bureau. BESM-6 este cunoscut pe scară largă, dar puțini oameni știu că BESM-6 a devenit celebru doar pentru că a pierdut licitația pentru provizii pentru Forțele Armate ale URSS - licitația câștigată de „5E”. Militarii, după ce au optat pentru „5E”, au cam „respins” BESM-6, iar acesta din urmă a intrat în distribuție deschisă pentru industriile civile. Și seria 5E a fost clasificată și a fost expediată doar armatei. Mașinile din seria 5E au fost unite prin canale de „schimb între mașini” în rețele locale, care în prima jumătate a anilor 70 au constituit un mediu de calcul multiprocesor ca bază pentru controlul spațiului și sistemele de control al obiectelor spațiale. Mai multe computere puse împreună într-un astfel de mediu de calcul alcătuiau un singur complex de calcul, care avea performanțe de câteva ori mai mari decât BESM-6. Același principiu servește acum drept bază pentru crearea supercalculatoarelor moderne - acestea sunt procesoare individuale, colectate într-o singură rețea prin canale de comunicare rapide. Și asta necesită mijloace speciale. Mașinile din seria M (M-40, M-50) aveau și un sistem de întrerupere dezvoltat, puteau primi și transmite date pe șapte canale duplex care funcționează asincron cu o lățime de bandă totală de 1 Mbit/s. Modificarea M-50 - 5E92 a fost special concepută pentru utilizare în astfel de complexe de procesare a datelor.

Pentru prima dată în lume, canalele multiplex au fost utilizate într-o rețea de calculatoare și s-a efectuat operarea paralelă a dispozitivelor de control, memorie cu acces aleatoriu, dispozitive externe și canale de comunicație. În ceea ce privește structura și principiul de funcționare, a fost primul sistem multiprocesor din lume… În 1959, a fost construită o rețea de calculatoare din calculatoare aflate la sute de kilometri una de cealaltă - nu existau complexe similare în străinătate la acea vreme. Centrul principal de comandă și computer al sistemului „A” a fost construit pe baza computerului 5E92. Rețeaua de calculatoare în sine era unică în natură, ea a fost cea care a servit drept punct de plecare al cercetării, care a condus ulterior la crearea altor rețele globale de informații și computere. Desigur, această rețea în sine nu semăna, de exemplu, cu internetul modern, dar ca un set de mașini independente care rezolvă fragmente independente ale unei probleme comune și fac schimb de informații folosind protocoale unificate, poate fi considerată precursorul rețelelor globale de astăzi. Prima rețea similară, care conectează două computere TX-2 în Massachusetts și Q-32 în California printr-o linie telefonică, a fost testată abia în 1965 … La 4 martie 1961, a fost testat cu succes un sistem experimental de apărare antirachetă - focosul unei rachete R-12 a fost distrus. Experimentul a arătat că sarcina de a combate ținte balistice pereche constând dintr-un corp de rachetă balistică și un focos nuclear separat de acesta a fost rezolvată tehnic. Teste similare au avut loc în Statele Unite 21 de ani mai târziu.

Sistemul A este un sistem de apărare antirachetă. Lucrările privind apărarea antirachetă (sistemul „A”) au jucat un rol imens în dezvoltarea tehnologiei informatice în URSS: la ordinul armatei, folosind o bază de elemente relativ lentă, specialiștii de la Lebedev Design Bureau (ITMiVT) au creat facilități de calcul care erau superiori în parametrii lor celor străini. Ei au creat, de asemenea, versiuni mobile ale unor astfel de sisteme, de exemplu 5E261 - un sistem de control multiprocesor mobil de înaltă performanță construit pe o bază modulară. Ea a fost cea care a fost folosită ca parte a sistemelor de apărare aeriană S-300PT pentru uscat și pe mare:

Dar, cel mai important, au fost create mijloace de interfață a computerelor individuale într-un mediu de calcul - canale de comunicație multiplex asincrone rapide și software-ul corespunzător. Și aici ajungem la un alt proiect foarte important pentru țară, sistemul OGAS - „Sistemul național automatizat de contabilitate și prelucrare a informațiilor”, un sistem de management economic automatizat în URSS, bazat pe principiile ciberneticii. Acest sistem, dezvoltat de academicianul Viktor Mikhailovici Glushkov, s-a bazat tocmai pe astfel de mijloace tehnice.

Autor - Maxson