Русский | English   поискrss RSS-лента

Главная  → История отечественной вычислительной техники  → Неизвестные модулярные суперЭВМ

Неизвестные модулярные суперЭВМ

Истоки модулярной арифметики

Первым в СССР в конце 50-х годов на систему счисления остаточных классов (СОК) обратил внимание Федор Викторович Лукин. Один из ведущих теоретиков в области СОК и активных участников ее практического применения, доктор технических наук, профессор, академик НАН Казахстана Вильжан Мавлютинович Амербаев вспоминает: “Израиль Яковлевич Акушский рассказывал мне, что первую информацию о СОК он получил от Ф. В. Лукина в виде закрытой справки о работах в США. По словам Израиля Яковлевича, Федор Викторович считал СОК очень перспективным направлением развития вычислительной техники”. Последующие его действия подтверждают это — именно стараниями Ф. В. Лукина модулярная арифметика получила столь бурное и успешное развитие в стране, а с его уходом из жизни совпадает начало спада в ее развитии.

Сопоставляя отрывочную информацию из разных источников, можно реконструировать эту историю следующим образом. Первым мысль о возможности применения СОК в вычислительной технике в 1955 г. в краткой статье высказал чехословацкий инженер М. Валах, его активно поддержал математик А. Свобода. Они и стали первопроходцами СОК. Их работами заинтересовались американцы, завязалось тесное сотрудничество, в результате которого через несколько лет Свобода и Валах переехали в США, где работы над модулярной арифметикой (основанной на СОК) были развернуты широким фронтом.

Примерно в 1959 г. в КБ-1 (ныне ОАО “НПО «Алмаз»”) по закрытым каналам поступила справка об этих работах. Ф. В. Лукин, тогда главный инженер КБ-1, имевший личный опыт разработки счетно-решающих устройств и особенно их применения в крупнейших военных системах, сразу оценил перспективность этого направления. Но КБ-1 разработкой ЭВМ не занималось, и Федор Викторович направил заинтересовавшую его справку в СКБ-245 (в 1953 г. он был там председателем Госкомиссии по приемке ЭВМ “Стрела”, первый экземпляр которой был установлен в КБ-1). Справка заинтересовала математика И. Я. Акушского и его начальника, ведущего разработчика ЭВМ  Д. И. Юдицкого, ставших впоследствии основоположниками модулярной арифметики в СССР. Тогда же поступила информация и из открытого источника. Вот как об этом вспоминает В. С. Линский: “Примерно в 1957-1958 гг. (скорее всего в 1959 г.) начальник отдела НИЭМ” (СКБ-245) Э. А. Глузберг получил из реферативного журнала АН СССР для подготовки реферата копию статьи чехословацких ученых А. Свободы и М. Валаха о представлении натуральных чисел группой вычетов по различным модулям и операциях с ними, позже названном СОК. Статья была написана на чешском языке и далека от научных интересов Э. А. Глузберга. Поэтому он поручил разобраться с ней И. Я. Акушскому, а он, в свою очередь, попросил меня ознакомиться со статьей. Я перевел статью, для чего мне пришлось купить чешско-русский словарь (хранится у меня до сих пор), и изучил ее. Я пришел к выводу о нецелесообразности использования СОК в большинстве ЭВМ из-за низкой эффективности операций в ней с плавающей точкой. Однако  И. Я. Акушский со мной не согласился и приступил к научным исследованиям СОК“. По-видимому, информация о работах в США и вызвала запоздалый интерес в АН СССР к статье, вышедшей в печати в Праге еще в 1955 г.

Полученная таким образом исходная информации, весьма краткая и поверхностная, дала старт научным исследованиям И. Я. Акушского и Д. И. Юдицкого. Первая в стране попытка осмыслить принципы построения модулярной ЭВМ (на основе СОК) была предпринята в 1959-1960 гг. в СКБ-245 Ю. Я. Базилевским, Ю. А. Шрейдером, И. Я. Акушским и Д. И. Юдицким, но не получила единого понимания: не все ее участники прониклись сутью СОКа. И когда в 1960 г. Ф. В. Лукин, недавно назначенный директором НИИ-37 ГКРЭ (НИИ ДАР), пригласил Д. И. Юдицкого и И. Я. Акушского для разработки ЭВМ, они согласились. Д. И. Юдицкий стал начальником отдела НИИ-37, а И. Я. Акушский — начальником лаборатории в этом отделе. Первой задачей Д. И. Юдицкого в НИИ-37 было завершение неудачной разработки ЭВМ А-340А для создаваемых предприятием радиолокационных станций (РЛС), которую пришлось существенно переделать. И. Я. Акушский как ученый-теоретик сразу занялся научными основами построения модулярной ЭВМ.

После успешного завершения А-340А возглавляемый Д. И. Юдицким коллектив в 1960-1963 гг. создал первую в стране (а возможно, и в мире) реально работавшую модулярную ЭВМ Т-340А для полигонного варианта РЛС “Дунай-3УП” системы противоракетной обороны (ПРО) А-35. Теория и практика варианта модулярной арифметики, принципы построения ЭВМ на их основе были предложены И. Я. Акушским, Д. И. Юдицким и Е. С. Андриановым. Это была экспериментальная ЭВМ, изготовленная, отлаженная и реально прослужившая много лет в полигонной РЛС. Полученные результаты были использованы при проектировании ЭВМ К-340А, которая была освоена в серийном производстве и стала базовой для всех РЛС, разрабатываемых в те годы в НИИ-37. В этих ЭВМ впервые в стране был реализован принцип независимых каналов памяти команд и данных. Оперативная память была выполнена в виде 16 блоков емкостью по 1К слов. Каждый блок имел по два порта для ввода-вывода информации: с абонентами (с возможностью параллельного обмена с любым числом блоков) и с процессором. Для увеличения быстродействия было реализовано программное расслоение оперативной памяти (ОЗУ) с чередованием обращения процессора к блокам. Кроме того, была применена многовходовая буферная память для двухоперационных команд (в каждой команде выполнялось по две операции, каждая из которых в других ЭВМ того времени выполнялась в виде отдельной команды). Эти особенности построения системы памяти обеспечили высокую эффективность ЭВМ К-340А: задержек при обращении к памяти большого объема (бич ЭВМ тех лет) практически не было.

ЭВМ Т-340А и К-340А обладали невиданным для своего времени быстродействием в 1,2 млн. двойных или 2,4 млн. обычных операций в секунду. Типовое быстродействие ЭВМ в те времена измерялось десятками или сотнями тысяч операций в секунду. Это первая в мире ЭВМ с быстродействием более 1 млн. оп./с. И это была ЭВМ с самой низкой стоимостью единицы производительности — 25 коп. на операцию в секунду. Опытным заводом при НИИ-37 и Свердловским заводом радиоаппаратуры было выпущено более 50 комплектов К-340А. Только в РЛС “Дунай-3У” работало десять ЭВМ К-340А. Благодаря высочайшей надежности и уникальным характеристикам ЭВМ К-340А до сих пор (2004 г., 40 лет!!!) находятся в эксплуатации, демонстрируя значительно более высокую живучесть, чем работающие рядом с ними другие, современные электронные системы.

Зеленоградский Центр микроэлектроники

В начале 1963 г. Ф. В. Лукин был назначен директором организуемого в строящемся Зеленограде Центра микроэлектроники (ЦМ, позже — Научный центр, НЦ). Оказавшись на переднем рубеже отечественной электроники, он решил соединить ее новые возможности с передовой для того времени мыслью в области вычислительной техники, проверенной им в НИИ-37 при создании модулярных суперЭВМ (под суперЭВМ будем понимать ЭВМ с рекордно высокими для своего времени характеристиками). Для этого Федор Викторович пригласил хорошо известный ему коллектив создателей ЭВМ Т340А и К340А во главе с Д. И. Юдицким и И. Я. Акушским. К этому времени ЭВМ Т-340А была спроектирована, изготовлена и настроена. Разработка проекта серийной ЭВМ К-340А, ее выпуск и отладка на опытном заводе НИИ-37 были завершены после ухода группы специалистов в Зеленоград оставшимся коллективом сотрудников под руководством Леонида Викторовича Васильева. А перешедшие образовали в 1964 г. отдел перспективных ЭВМ на предприятии п/я 2014 (позже — НИИ физических проблем или НИИФП, зам. директора Д. И. Юдицкий).

Вспоминает М. Д. Корнев: “Однажды Д. И. Юдицкий сказал мне: «К завтрашнему утру нужен проект системы команд мощной ЭВМ в остаточных классах. Будем обсуждать его все вместе». Это было уже конкретное дело. Я просидел весь день и почти всю ночь и наутро принес готовый вариант системы команд. Давлет Исламович собрал в своем кабинете всех спецов, и началось подробнейшее обсуждение каждой команды. Обсуждения продолжались несколько дней, в результате появилась система команд мощной ЭВМ, работающей в СОК”. Так началось создание новой высокопроизводительной модулярной ЭВМ. И когда появился заказчик, коллектив уже был готов к конкретному разговору.

Заказчик

В 1953 г. начались работы по созданию отечественной ПРО, вылившиеся в разработку боевой системы А-35 для защиты московского промышленного района (генеральный конструктор — Григорий Васильевич Кисунько, ОКБ “Вымпел”, Минрадиопром). Но когда А-35 была уже практически готова и в значительной степени изготовлена, в США появились межконтинентальные баллистические ракеты (БР) с разделяющимися боеголовками. А-35 бороться с такими БР не могла — в свое время ее заказчики не смогли предвидеть их появление. Было принято решение о модернизации А-35 и о создании ее второй очереди, т. е. о дополнении А-35 тремя принципиально новыми многоканальными стрельбовыми комплексами (МКСК) и была начата разработка и изготовления его полигонного варианта — МКСК “Аргунь”. Главным конструктором (ГК) МКСК “Аргунь” Г. В. Кисунько назначил Николая Кузьмича Остапенко.

По предварительным оценкам для МКСК требовалась ЭВМ с производительностью около 3,0 млн. алгоритмических операций в секунду. Как вспоминает Н. К. Остапенко:”Одна алгоритмическая операция на задачах МКСК соответствовала примерно 3-4 простейшим операциям ЭВМ";, — т. е. в обычном тогда понимании требовалась ЭВМ с быстродействием около 10 (9-12) млн. операций в секунду. Такой ЭВМ тогда ни где не было. Лучшие на конец 1966 г. ЭВМ США обладали быстродействием в 4-12 раз меньшим требуемого для МКСК (см. таблицу).

Фирма Модель Быстродействие ЭВМ,
млн. сложений в секунду
Быстродействие
элементов, нс
IBM 360/75 1,0 5
CDC 6600 2,5 10
Philco 2000/212 1,5 5
Burroughs B 5500 0,3 20
Sparry Rand 1108 1,2 5

Когда требования к ЭВМ прояснились, встал вопрос, где ее взять. В это время готовилось постановление ЦК КПСС и СМ СССР, вышедшее 5 ноября 1965 г., о создании эскизного проекта территориальной системы ПРО страны “Аврора” (как утверждает Г. В. Кисунько в своей книге, навязанного ему вопреки его позиции о несвоевременности такого проекта). Но для пользы дела Григорий Васильевич включил в это же постановление и дополнительные поручения по созданию МКСК “Аргунь”. В результате трем предприятиям: ЦМ (МЭП, Ф. В. Лукин), ИТМ и ВТ (МРП, С. А. Лебедев) и ИНЭУМ (Минприбор, М. А. Карцев) было дано конкурсное задание на создание и для “Авроры”, и для “Аргуни” эскизных проектов высокопроизводительной ЭВМ со сроком окончания 30 марта 1967 г.

Так в Зеленограде началась разработка эскизного проекта суперЭВМ “Алмаз”, главный конструктор — Давлет Исламович Юдицкий.

Проект “Алмаз”

При выполнении скрипта возникла ошибка. Включить расширенный вывод ошибок можно в файле настроек .settings.php