Последние из могикан
Наталья ДубоваВ 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.
Предполагалось, что «Эльбрус-Б», имевший память приличного объема и богатое
ПО БЭСМ-6, будет выступать в роли ведущей машины, используя МКП в качестве
мощного векторно-скалярного сопроцессора.
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.
Материалы любезно предоставлены еженедельником "Computerworld", #25, 2000 год // Издательство "Открытые Системы" www.osp.ru
Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/cw/2000/25/031_0.htm
