Последние из могикан
Наталья Дубова
В
1989 году завершается работа над двумя последними советскими суперЭВМ
Конец
80-х — конец эпохи советского компьютеростроения. Время расцвета отечественных
школ по разработке ЭВМ уже позади. Однако их 40-летняя история имела достойный,
хотя и несколько грустный финал. В 1989 году завершается работа над двумя
последними советскими суперЭВМ — введена в опытную эксплуатацию «Электроника СС
БИС» и закончена разработка «Эльбруса 3-1». Обе машины — плод творческих усилий
крупнейших советских инженеров, учеников Сергея Алексеевича Лебедева.
Коллектив
разработчиков «Электроники СС БИС» возглавлял Владимир Андреевич Мельников,
соратник Лебедева по многим проектам ИТМиВТ. В конце 70-х группа специалистов
института перешла из ИТМиВТ в НИИ «Дельта» Министерства электронной
промышленности СССР. В МЭП осваивали производство новой элементной базы — больших
интегральных схем на матричных кристаллах. Перед коллективом Мельникова была
поставлена задача — понять, насколько реально применение матричных БИС для
создания высокопроизводительных вычислительных систем. Исследования постепенно
переросли в разработку векторно-конвейерной суперЭВМ, получившей название
«Электроника СС БИС» (все машины в МЭП выходили под маркой «Электроника»). С
1983 года эта деятельность дополнилась работами во вновь созданном
академическом Институте проблем кибернетики, директором которого стал академик
Мельников.
Когда
было решено параллельно с освоением новых технологий создавать реальную машину,
встал вопрос о выборе архитектуры. Для того чтобы сократить время разработки,
анализировались существовавшие в то время в мире суперЭВМ векторно-конвейерного
типа. Остановились на линии Cray. Первый заместитель главного конструктора Юрий
Иванович Митропольский подчеркивает, что в «Электронике СС БИС» ничего не
копировалось — были взяты за основу архитектурные принципы машины Сеймура Крея
и добавлены собственные интересные решения. Так, в советской ЭВМ удалось
реализовать выполнение операции деления за один такт вместо трех, как в Cray 1.
В нашей машине в отличие от американской имелись отдельные функциональные
устройства с плавающей запятой для скалярных и векторных операций, что
позволило распараллелить обработку скаляров и векторов.
Одна
из наиболее ярких архитектурных находок разработчиков «Электроники СС БИС» — массовая
память на полупроводниках, которая занимала промежуточное положение между
оперативной памятью и внешними дисками. Она предназначалась для хранения
активно используемых файлов и ликвидировала дисбаланс между низкой скоростью
передачи информации с дисков и быстрой обработкой данных процессором. У Крея
было аналогичное решение, но только с последовательным доступом к массовой
памяти. А создатели «Электроники СС БИС» сделали специализированный процессор,
который позволял выбирать данные произвольным образом, вычисляя их адреса по
ходу обмена между оперативной и массовой памятью.
Важным
достижением было создание фреоновой системы охлаждения. ЭВМ такой мощности
потребляли много энергии и выделяли много тепла, а потому требовали специальных
средств для охлаждения. Иначе они попросту не смогли бы работать. Принципы
системы охлаждения «Электроники СС БИС» были выработаны практически независимо
от американцев, а некоторые ее элементы были совершенно оригинальными.
Полностью
оригинальным было и программное обеспечение, разработанное под руководством
Виктора Петровича Иванникова и нацеленное на высокую эффективность
использования аппаратуры и оптимизацию задач.
В
1985 году опытный образец успешно прошел испытания. «Электроника СС БИС» в
однопроцессорном варианте обеспечивала производительность до 250 MFLOPS, что
для середины 80-х вполне отвечало суперкомпьютерному уровню. Однако готовая
машина появилась только в 1989 году, когда ее элементная база уже устарела, а
быстродействие сильно отставало от мировых стандартов для
высокопроизводительных систем.
Тем
не менее к 1991 году было изготовлено четыре экземпляра «Электроники СС БИС».
Один из них установили в еще не достроенном здании институтов Академии наук в
Москве. Но поработать «Электроника СС БИС» успела только на тестовых задачах на
калининградском заводе. Затем начались реформы в экономике, финансирование
проекта со стороны МЭП прекратилось, и работы по «Электронике СС БИС» были
прекращены. Хотя к этому времени уже был создан проект следующей векторной
машины с производительностью до 10 млрд. оп/с.
Схожая
судьба была у одной из последних разработок ИТМиВТ, которая получила название
«Эльбрус 3-1». Этот проект тоже стартовал в 80-х, в 1990 году появилась машина,
а после 1991-го последовало свертывание работ. Ядром «Эльбруса 3-1» был
модульный конвейерный процессор (МКП), придуманный Андреем Андреевичем
Соколовым. Так же как и Мельников, Соколов был участником многих славных проектов
лебедевского института, от БЭСМ-1 до АС-6. Коллеги оценивают его как одного из
самых выдающихся компьютерных инженеров, часто сравнивая именно Соколова с
Сеймуром Креем. Соколов всегда шел своим путем, воспринимая и творчески
перерабатывая лучшие достижения советской и западной школ.
МКП
представлял собой мощный процессор, способный обрабатывать два независимых
потока команд. Конвейерные устройства процессора работали с двумя типами
объектов — векторами и скалярами. Скаляры как бы вклинивались в векторный
конвейер и обрабатывались между двумя соседними компонентами вектора. Несколько
каналов доступа обеспечивали до 8 параллельных обращений к памяти за один такт.
В результате производительность МКП на векторных операциях достигала 500
MFLOPS. Но при этом разработчики вынуждены были довольствоваться кристаллами
памяти емкостью не более 0,5 МГбайт, и это во многом нивелировало преимущества
высокоскоростной обработки данных.
Различные
компоненты «Эльбруса 3-1» объединялись так называемым «системным каналом» — системой
коммутации и передачи данных. Специальное устройство сопряжения позволяло
подключать к МКП другие ЭВМ, в том числе микроэлектронную версию БЭСМ-6 под
названием «Эльбрус-Б». Предполагалось, что «Эльбрус-Б», имевший память
приличного объема и богатое программное обеспечение БЭСМ-6, будет выступать в
роли ведущей машины, используя МКП в качестве мощного векторно-скалярного
сопроцессора.
Разработчики
«Эльбруса 3-1» получили в наследство московский завод САМ, имевший очень
квалифицированный коллектив, сильнейшие инженерные кадры и давний опыт
сотрудничества с ИТМиВТ. Тем не менее от начала разработки системы до выпуска
готового образца тоже прошло около 10 лет. В 1990 году потенциальные заказчики
уже достаточно скептически отнеслись к суперЭВМ с крохотной памятью, большими
габаритами и немалым энергопотреблением. Тем более что на советском рынке
начали появляться западные высокопроизводительные рабочие станции. История с
МКП закончилась уходом программистов из научного института в коммерческие организации,
прекращением финансирования и полным замораживанием работ.
Были
ли перспективы у этих несомненно выдающихся машин? Участники их разработки
едины в одном — если бы процесс не затянулся на десятилетие, в первой половине
80-х производительность в сотни миллионов плавающих операций в секунду этих ЭВМ
была бы на мировом уровне. Но время оказалось безнадежно упущено, хотя и в
начале 90-х последние советские супервычислители могли использоваться, нашлись
бы деньги. Самый печальный итог — оборвалась традиция разработок, распались
мощные научные коллективы.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.osp.ru