Многопроцессорный вычислительный комплекс У-1051

В 1973 г. еще не начался выпуск старших моделей ЕС ЭВМ: ни ЕС-1050, ни ЕС-1060. По инициативе В. И. Буркова и А. Н. Невского в июле МРП разрешило нашему предприятию проектирование многопроцессорного вычислительного комплекса (МВК), обозначенного у нас как У-1051, предназначенного для управления воздушным движением в крупных аэропортах страны. Срок создания опытного образца – 1975 г., а срок изготовления двух заводских образцов – в следующем. Главным конструктором стал директор ПНИИММ В. И. Бурков, его заместителями А. Н. Невский и А. С. Горшков, главными конструкторами направления оперативной памяти – Г. С. Смирнов, центрального процессора – Ю. В. Пинигин, периферийного процессора – В. И. Мухин, конструкторского направления – М. П. Князев, программного обеспечения – А. И. Плетминцев. Комплекс должен быть совместим на уровне машинных команд с ЕС ЭВМ, его производительность при четырех процессорах – до 0,5-1 млн. оп/с.

Профессор МГУ Л. Н. Королев считал (см. Л. Н. Королев. "Структура ЭВМ и их математическое обеспечение", М., Наука, 1974 г., с. 117), что "из машин семейства 360 практически невозможно создавать многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общее поле оперативной памяти или на общее поле внешних запоминающих устройств и каналов связи". Тем не менее в компании IBM на базе модели 50 серии System 360 был создан известный многопроцессорный комплекс IBM-9020 для управления воздушным движением. Тем самым подтвердилась разрешимость стоявшей перед ПНИИММ задачи.

Следует отметить, что "уральским" разработчикам МВК построение машин для управления воздушным движением в Швеции, Франции и США стало известно в самом общем виде. Какой-либо детальной документации у нас не было не только на возможный американский прототип IBM-9020, но и на машины серии 360, и на их отечественные аналоги (ЕС ЭВМ). Пути обеспечения совместимости на командном уровне МВК У-1051 с машинами ЕС ЭВМ представлялись исполнителям весьма расплывчатыми. И в то же время у главного конструктора было неукротимое намерение внести в структуру процессоров нечто новое, свое, в частности, увеличить количество общих регистров. А время, отведенное на разработку, неумолимо таяло.

Новое, свое разрабатывали и мы, проектировщики оперативной памяти, но наши решения не выходили за рамки обеспечения заданной совместимости с ЕС ЭВМ. Для достижения требуемой повышенной надежности "уральцами" предусматривалась не только программно-управляемая реконфигурация комплекса (как в IBM-9020), но и использование такой многомодульной системы ферритовой памяти, каждый модуль которой (У-3211 емкостью 256 Кбайт, t_ц=2,1 мкс) мог бы работать даже при наличии некоторого вида отказов в модуле благодаря применению трансформаторного матричного переключателя (как в У-465, У-466, У-3203) с суммированием мощности 128 из 256 микроэлектронных возбудителей. Примененные нами ферритовые сердечники обладали превосходной температурной устойчивостью, благодаря чему не потребовались ни термостатирование ферритового куба, ни терморегулирования токов возбуждения запоминающих элементов, ни масляный отвод тепла от сердечников. В электронике обрамления ферритового куба дискретные транзисторы не использовались: примененные интегральные и интегрированные компоненты способствовали достижению более высокой надежности модуля памяти. Все это обеспечило очень высокие показатели надежности. Модуль состоял из двух субмодулей У-3209 в поворотных рамах и двух систем питания в неподвижной. Максимальная емкость оперативной памяти – до 4 Мбайт. Мы, разработчики модуля, использовали только простые в производстве двусторонние печатные платы, что ускорило процесс изготовления наших устройств.

Устройства внешней памяти и периферийные устройства предполагалось использовать из набора ЕС ЭВМ с образованием их общего поля. Комплектность комплекса У-1051 – переменная, количество центральных процессоров – до 4, периферийных процессоров (процессоров селекторных каналов и процессоров мультиплексных каналов) – до 16. Разрядность данных – с фиксированной запятой – 1...32 бита, с плавающей запятой – 32 и 64 бита. Система команд – одно, двух и трехадресная. Оперативная память должна быть равнодоступной для центральных и периферийных процессоров. Суммарная производительность оперативной памяти оценивалась в 12 Мбайт/с. Быстродействие комплекса – до 700000 оп/с, надежность – не менее 5000 часов для двухпроцессорной конфигурации. В процессорах предполагалось использование быстрых интегральных микросхем ТТЛ (серии 131) на многослойных печатных платах (МПП), технология изготовления которых еще не была освоена на предприятии.

В декабре 1973 г. был разработан эскизный проект. На стадии технического проекта был разработан, изготовлен и налажен в одном шкафу ЕС ЭВМ модуль ферритовой памяти У-3211 с собственным питанием (Г. С. Смирнов, руководитель, Г. И. Нефедов, В. И. Степушкин и др.), документация для серийного производства модуля памяти нами была своевременно передана на завод ВЭМ. На заводе изготовили 2 модуля У-3211, остальные изготавливались и налаживались в институте. Было проработано (К. Е. Юренков, Л. Н. Тищенко и др.) построение адаптеров памяти и (на интегральных схемах памяти "Ион-3") кэш-памяти, памяти микропрограмм, памяти ключей защиты, памяти мультиплексного канала.

Разработчиков МВК было достаточно много, но они нуждались в твердой координации своих работ. Пинигин, как и другие, безуспешно пытался получить решения по его предложениям.

Сосредоточивший в своих руках практически все руководящие функции директор ПНИИММ В. И. Бурков оказался не способным решить задачу успешного проектирования МВК. Техническое руководство работами и координация были неудовлетворительными, декларировавшиеся пути решения важных вопросов проектирования были расплывчатыми, а иногда просто не понятными разработчикам электрикам и программистам (В. К. Елисеев, А. В. Сивохин). Не были завершены работы даже по упрощенному макетированию процессорных схем. Проектирование процессоров МВК У-1051 не дошло до стадии разработки и изготовления ТЭЗов, освоение технологии изготовления МПП не было завершено и заданный срок работ по опытному образцу комплекса (1975 г.) неизбежно срывался. Пояснительная записка к техническому проекту была готова в декабре 1974 г., в следующем году в НИИ-5 проект защищал В. И. Бурков с группой ведущих разработчиков. Проект был принят, но работы прекращены. Сокрушительный провал!

Сомнительно, чтобы парк отечественных ЭВМ в тот год достиг намеченных Постановлением СМ СССР (1967 г.) 20000 машин. Он неспешно пополнялся моделями ЕС-ЭВМ: 655 шт. ЕС-1020 (1972-1975 гг.) с производительностью 20000 оп/с, 436 шт. ЕС-1030 (1973-1978 гг.) – 80000 оп/с. В отличие от ЕС-1050 (15 шт., 1974-1978 гг.) и IBM-7030 (7 шт.), выпуск лебедевской "миллионницы" БЭСМ-6 с успешно развиваемым математическим обеспечением неуклонно приближался к 355 шт. В ИТМ и ВТ уже без С. А. Лебедева под руководством В. С. Бурцева продолжалась разработка мобильного многопроцессорного модульного комплекса 5Э26 с производительностью 1,5 млн. оп/с, с системой автоматического резервирования, с аппаратным контролем, со средствами обеспечения восстановления рабочего процесса при сбоях или отказах в аппаратуре, с развитым программным обеспечением и системой автоматизации программирования. В 1978-1994 гг. было изготовлено 1500 этих "из ряда вон выходящих" комплексов. И за ними начали вырисовываться контуры могучих МВК "Эльбрус-1", Эльбрус-2" с производительностью соответственно 15 и 125 млн. оп/с, причем одна из моделей (Эльбрус1-КБ) должна была обеспечить программную совместимость со ставшей популярной, богато программно оснащенной БЭСМ-6 (MADLEN, ALGOL ГДР, FORTRAN ГДР, FOTRAN-4, PASCAL, Д-68, НД-70, ДУБНА, ОС ИПМ, ДИСПАК и др.).

А в ПНИИММ начальником отделения, где помимо основного "уральского" направления (А. С. Горшков, Г. С. Смирнов, В. И. Мухин) уже велись работы по микроэлектронике (В. Т. Мошенский), оптоэлектронике (Г. И. Краснов), робототехнике (В. Д. Цыганков), программированию (А. И. Плетминцев) и автоматизации проектирования (Л. Н. Змачинский), вместо "уральца" А. С. Горшкова Бурков назначает функционера, имевшего опыт административной работы, но не компетентного в научных и технических вопросах тематики отделения. Это была последняя стадия "агонии" уральского коллектива.

Так в 1975 году провально окончились попытки вхождения ПНИИММ в общее русло работ по машинам ЕС ЭВМ, и они нашими начальниками больше не возобновлялись: по выражению Буркова, нам следовало теперь "оглядеться", "оглядывались" еще три безрезультатных года, до кончины В. И. Буркова.

С 1975 г. стержневой линией развития советской цифровой вычислительной техники становилась разработка моделей "Ряда-2" с архитектурой машин IBM-370, выпускавшихся в США с 1971 г., и мини-ЭВМ СМ, прототипом которой послужили программно не совместимые с машинами IBM и архитектурно отличные от них PDP-11 фирмы DEC. Парк отечественных ЭВМ стал быстро пополняться такими машинами. По утверждению Б. И. Рамеева и эти работы не выводили нашу цифровую вычислительную технику на передовые позиции в мире. А за рубежом появились первые "гадкие утята", персональные ЭВМ (и не на фирме IBM!), с иной архитектурой, с иной системой команд, с новым программным обеспечением, с прекрасной перспективой развития. В дальнейшем они станут "могильщиками" машин линии IBM и DEC.

Таблица 7. Производство универсальных отечественных ЭВМ в 1964-1995 гг.

Из книги Г. С. Смирнова "Семейство ЭВМ "Урал". Страницы истории разработок." Пенза, 2005 г.
Перепечатывается с разрешения автора.