Останні з могікан

Наталія Дубова

В 1989 завершується робота над двома останніми радянськими суперЕОМ

Кінець 80-х - кінець епохи радянського комп'ютеробудування. Час розквіту вітчизняних шкіл з розробки ЕОМ вже позаду. Проте їх 40-річна історія мала достойний, хоча й трохи сумний фінал. У 1989 році завершується робота над двома останніми радянськими суперЕОМ - введена в дослідну експлуатацію «Електроніка СС БІС »та завершено розробку« Ельбрусу 3-1 ». Обидві машини - плід творчих зусиль найбільших радянських інженерів, учнів Сергія Олексійовича Лебедєва.

Колектив розробників «Електроніки СС БІС» очолював Володимир Андрійович Мельников, соратник Лебедєва по багатьом проектам ІТМіВТ. Наприкінці 70-х група фахівців інституту перейшла з ІТМіВТ в НДІ «Дельта» Міністерства електронної промисловості СРСР. У МЕП освоювали виробництво нової елементної бази - великих інтегральних схем на матричних кристалах. Перед колективом Мельникова була поставлено завдання - зрозуміти, наскільки реально застосування матричних ВІС для створення високопродуктивних обчислювальних систем. Дослідження поступово переросли в розробку векторно-конвеєрної суперЕОМ, що отримала назву «Електроніка СС БІС» (усі машини в МЕП виходили під маркою «Електроніка»). З 1983 ця діяльність доповнилася роботами в новоствореному академічному Інституті проблем кібернетики, директором якого став академік Мельников.

Коли було вирішено паралельно з освоєнням нових технологій створювати реальну машину, постало питання про вибір архітектури. Для того, щоб скоротити час розробки, аналізувалися що існували в той час у світі суперЕОМ векторно-конвеєрного типу. Зупинилися на лінії Cray. Перший заступник головного конструктора Юрій Іванович Митропольський підкреслює, що в «Електроніку СС БІС» нічого не копіювалося - були взяті за основу архітектурні принципи машини Сеймура Крея і додані власні цікаві рішення. Так, в радянській ЕОМ вдалося реалізувати виконання операції ділення за один такт замість трьох, як в Cray 1. У нашій машині на відміну від американської були окремі функціональні пристрої з плаваючою комою для скалярних і векторних операцій, що дозволило распараллеліть обробку скалярів і векторів.

Одна з найбільш яскравих архітектурних знахідок розробників «Електроніки СС БІС» - масова пам'ять на напівпровідниках, яка займала проміжне положення між оперативною пам'яттю і зовнішніми дисками. Вона призначалася для зберігання активно використовуваних файлів і ліквідувала дисбаланс між низькою швидкістю передачі інформації з дисків і швидкою обробкою даних процесором. У Крея було аналогічне рішення, але тільки з послідовним доступом до масової пам'яті. А творці «Електроніки СС БІС» зробили спеціалізований процесор, який дозволяв вибирати дані довільним чином, обчислюючи їх адреси за ходу обміну між оперативною і масовою пам'яттю.

Важливим досягненням було створення фреонової системи охолодження. ЕОМ такої потужності споживали багато енергії і виділяли багато тепла, а тому вимагали спеціальних коштів для охолодження. Інакше вони просто не змогли б працювати. Принципи системи охолодження «Електроніки СС БІС» були вироблені практично незалежно від американців, а деякі її елементи були абсолютно оригінальними.

Повністю оригінальним було і програмне забезпечення, розроблене під керівництвом Віктора Петровича Іваннікова і націлене на високу ефективність використання апаратури та оптимізацію завдань.

В 1985 дослідний зразок успішно пройшов випробування. «Електроніка СС БІС» в однопроцесорному варіанті забезпечувала продуктивність до 250 MFLOPS, що для середини 80-х цілком відповідало суперкомп'ютерному рівня. Однак готова машина з'явилася тільки в 1989 році, коли її елементна база вже застаріла, а швидкодію сильно відставало від світових стандартів для високопродуктивних систем.

Тим не менш до 1991 року було виготовлено чотири примірники «Електроніки СС БІС». Один з них встановили в ще не добудованому будинку інститутів Академії наук у Москві. Але попрацювати «Електроніка СС БІС» встигла тільки на тестових завданнях на калінінградському заводі. Потім почалися реформи в економіці, фінансування проекту з боку МЕП припинилося, і роботи з «Електроніку СС БІС» були припинені. Хоча до цього часу вже був створений проект наступного векторної машини з продуктивністю до 10 млрд. оп/с.

Схожа доля була в однієї з останніх розробок ІТМіВТ, яка отримала назву «Ельбрус 3-1». Цей проект теж стартував у 80-х, в 1990 році з'явилася машина, а після 1991-го було згортання робіт. Ядром «Ельбрусу 3-1» був модульний конвеєрний процесор (МКП), придуманий Андрієм Андрійовичем Соколовим. Так само як і Мельников, Соколов був учасником багатьох славних проектів лебедевского інституту, від БЕСМ-1 до АС-6. Колеги оцінюють його як одного з найвидатніших комп'ютерних інженерів, часто порівнюючи саме Соколова з Сеймуром Креем. Соколов завжди йшов своїм шляхом, сприймаючи і творчо переробляючи кращі здобутки радянської та західної шкіл.

МКП являв собою потужний процесор, здатний обробляти два незалежних потоку команд. Конвеєрні пристрої процесора працювали з двома типами об'єктів - векторами і скалярами. Скаляр як би вклинювалися у векторний конвеєр і оброблялися між двома сусідніми компонентами вектора. Кілька каналів доступу забезпечували до 8 паралельних звернень до пам'яті за один такт. У результаті продуктивність МКП на векторних операціях сягала 500 MFLOPS. Але при цьому розробники змушені були задовольнятися кристалами пам'яті ємністю не більше 0,5 МГбайт, і це багато в чому нівелювало переваги високошвидкісної обробки даних.

Різні компоненти «Ельбрусу 3-1» об'єднувалися так званим «системним каналом» - системою комутації та передачі даних. Спеціальний пристрій сполучення дозволяло підключати до МКП інші ЕОМ, у тому числі мікроелектронних версію БЕСМ-6 під назвою «Ельбрус-Б». Передбачалося, що «Ельбрус-Б», який мав пам'ять пристойного обсягу і багате програмне забезпечення БЕСМ-6, буде виступати в ролі ведучої машини, використовуючи МКП в якості потужного векторно-скалярного співпроцесора.

Розробники «Ельбрусу 3-1» отримали в спадщину московський завод САМ, який мав дуже кваліфікований колектив, найсильніші інженерні кадри і давній досвід співпраці з ІТМіВТ. Проте від початку розробки системи до випуску готового зразка теж пройшло близько 10 років. У 1990 році потенційні замовники вже досить скептично поставилися до суперЕОМ з крихітної пам'яттю, великими габаритами і чималим енергоспоживанням. Тим більше що на радянському ринку почали з'являтися західні високопродуктивні робочі станції. Історія з МКП закінчилася відходом програмістів з наукового інституту в комерційні організації, припиненням фінансування і повним заморожуванням робіт.

Були Учасники їх розробки єдині в одному - якщо б процес не затягнувся на десятиріччя, в першій половині 80-х продуктивність в сотні мільйонів плаваючих операцій в секунду цих ЕОМ була б на світовому рівні. Але час виявилося безнадійно згаяно, хоча й у початку 90-х останні радянські супервичіслітелі могли використовуватися, знайшлися б гроші. Найсумніший підсумок - обірвалося традиція розробок, розпалися потужні наукові колективи.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.osp.ru